《鐵路選線設(shè)計(jì)》本科課件

《鐵路選線設(shè)計(jì)》本科課件,鐵路選線設(shè)計(jì),鐵路,設(shè)計(jì),本科,課件 .第一節(jié)第一節(jié) 鐵路運(yùn)量鐵路運(yùn)量一、客貨運(yùn)量的意義一、客貨運(yùn)量的意義1、客貨運(yùn)量是設(shè)計(jì)鐵路能力的依據(jù)。、客貨運(yùn)量是設(shè)計(jì)鐵路能力的依據(jù)。2、客貨運(yùn)量是評(píng)價(jià)鐵路經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。、客貨運(yùn)量是評(píng)價(jià)鐵路經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。3、客貨運(yùn)量的大小影響線路方案的取舍。、客貨運(yùn)量的大小影響線路方案的取舍。二、客貨運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)二、客貨運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)運(yùn)量分類運(yùn)量分類直通運(yùn)量直通運(yùn)量地方運(yùn)量地方運(yùn)量客運(yùn)量客運(yùn)量貨運(yùn)量貨運(yùn)量直通吸引范圍直通吸引范圍地方吸引范圍地方吸引范圍 、劃定吸引范圍劃定吸引范圍 、貨運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)貨運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)1、直通貨物運(yùn)量、直通貨物運(yùn)量2、地方貨物運(yùn)量、地方貨物運(yùn)量產(chǎn)銷平衡法產(chǎn)銷平衡法3、遠(yuǎn)期貨物運(yùn)量、遠(yuǎn)期貨物運(yùn)量預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法貨運(yùn)量預(yù)測(cè)模型有：貨運(yùn)量預(yù)測(cè)模型有：（1）時(shí)間序列線性回歸；）時(shí)間序列線性回歸；（2）多元線性回歸；）多元線性回歸；（3）灰色模型；）灰色模型；灰色模型（灰色模型（Gray Model）計(jì)算較為復(fù)雜，但不需要大量計(jì)算較為復(fù)雜，但不需要大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能夠利用有限的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)系統(tǒng)本身的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能夠利用有限的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)系統(tǒng)本身的發(fā)展規(guī)律。不要求統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有典型的分布規(guī)律，統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律。不要求統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有典型的分布規(guī)律，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的波動(dòng)，可以經(jīng)過(guò)累加處理，弱化其影響。計(jì)數(shù)據(jù)的波動(dòng)，可以經(jīng)過(guò)累加處理，弱化其影響。貨流示意圖貨流示意圖l客運(yùn)量預(yù)測(cè)針對(duì)既有線和新線有不同的模型：客運(yùn)量預(yù)測(cè)針對(duì)既有線和新線有不同的模型：既有線：既有線：（1）年遞增率法；）年遞增率法；（2）時(shí)間序列直線擬合法；）時(shí)間序列直線擬合法；（3）相關(guān)因素法相關(guān)因素法新線：新線：（1）乘車率法；）乘車率法；（2）直接估算旅客列車對(duì)數(shù)）直接估算旅客列車對(duì)數(shù) （三）（三）、客運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)、客運(yùn)量的調(diào)查和預(yù)測(cè)三、鐵路選線設(shè)計(jì)所需要的運(yùn)量參數(shù)三、鐵路選線設(shè)計(jì)所需要的運(yùn)量參數(shù)1、貨運(yùn)量貨運(yùn)量(104t/a)2、貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量(104tkm/a)3、貨運(yùn)密度貨運(yùn)密度(104t km/km a)4、貨流比貨流比四、設(shè)計(jì)年度四、設(shè)計(jì)年度初期：交付運(yùn)營(yíng)后三年初期：交付運(yùn)營(yíng)后三年近期：交付運(yùn)營(yíng)后五年近期：交付運(yùn)營(yíng)后五年遠(yuǎn)期：交付運(yùn)營(yíng)后十年遠(yuǎn)期：交付運(yùn)營(yíng)后十年5、貨運(yùn)波動(dòng)系數(shù)貨運(yùn)波動(dòng)系數(shù)6、列車對(duì)數(shù)列車對(duì)數(shù)零擔(dān)、摘掛、快運(yùn)、旅客零擔(dān)、摘掛、快運(yùn)、旅客第二節(jié) 牽引計(jì)算 為滿足為滿足CxCx（G、N）主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（G、T）研究作用在列車上的力研究作用在列車上的力機(jī)車牽引力機(jī)車牽引力 F 司機(jī)控制司機(jī)控制 作用方向與運(yùn)行方向相同作用方向與運(yùn)行方向相同列車阻力列車阻力 W 外部條件外部條件 相反相反列車制動(dòng)力列車制動(dòng)力 B 司機(jī)控制司機(jī)控制 相反相反單位力概念（單位力概念（N/t）列車單位牽引力列車單位牽引力列車單位阻力列車單位阻力列車單位制動(dòng)力列車單位制動(dòng)力一、作用在列車上的力一、作用在列車上的力1、形成與限制機(jī)車動(dòng)力裝置（電、內(nèi)燃、蒸汽）旋轉(zhuǎn)力矩M F1,F2 F1作用于鋼軌，F(xiàn)2作用于動(dòng)輪中心整個(gè)機(jī)車牽引力F可調(diào)節(jié)，但不能超過(guò)可調(diào)節(jié)，但不能超過(guò)F(一一)、列車牽引力列車牽引力 2、機(jī)車牽引特性恒力雙曲線，恒力雙曲線，F(xiàn)=f(V)特性曲線特性曲線1、電力機(jī)車、電力機(jī)車2、內(nèi)燃機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車3、蒸汽機(jī)車、蒸汽機(jī)車(二二)、列車阻力、列車阻力基本阻力空曠、平直軌道運(yùn)行，總存在附加阻力額外阻力起動(dòng)阻力列車起動(dòng)1、基本阻力 0=a+bv+cv2 (N/t)經(jīng)驗(yàn)公式總阻力：?jiǎn)挝蛔枇Γ篴、軸頸和軸承之間摩擦b、車輪與鋼軌間滾動(dòng)摩擦c、車輪與鋼軌間滑動(dòng)摩擦d、沖擊、振動(dòng)e、空氣阻力2、附加阻力坡道附加阻力 +曲線附加阻力 +隧道附加阻力 +a、坡道附加阻力 wi=igb、曲線附加阻力Ll Ly 列車跨過(guò)幾條曲線c、隧道附加阻力 s d、加算坡度 （）（N/t）3、起動(dòng)阻力機(jī)車 q=5g滾動(dòng)軸承貨車 q=3.5g滑動(dòng)軸承貨車 q=（3+0.4iq)g(三三)、列車制動(dòng)力列車制動(dòng)力空氣制動(dòng)（機(jī)車車輛閘瓦摩擦制動(dòng)）動(dòng)力制動(dòng)（電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)、液力制動(dòng)）1、空氣制動(dòng)充風(fēng)緩解、減壓制動(dòng)閘瓦制動(dòng)力 B=KK輪軌粘著限制 KK 0 列車加速運(yùn)行 當(dāng) CG時(shí)，可以起動(dòng)。3、車鉤強(qiáng)度檢算車鉤強(qiáng)度限制的牽引質(zhì)量GcG時(shí)，可以起動(dòng)。（三）、三）、牽引車輛數(shù)、牽引凈載、列車長(zhǎng)度牽引車輛數(shù)、牽引凈載、列車長(zhǎng)度一般計(jì)算新線簡(jiǎn)化計(jì)算1、牽引車輛數(shù)（輛）2、牽引凈載（t)GJ=(n-1)qJ GJ=KJG3、列車長(zhǎng)度(m)Ll=LJ+(n-1)Lp+Ls Ll=LJ+G/q第三節(jié)第三節(jié) 運(yùn)行速度與運(yùn)行時(shí)分運(yùn)行速度與運(yùn)行時(shí)分一、單位合力圖（一）單位合力計(jì)算v 速度Vv 機(jī)車牽引力Fv 空氣制動(dòng)時(shí)的單位制動(dòng)力bv 電阻制動(dòng)力Bd（二）下坡道速度限制制動(dòng)距離：司機(jī)施行制動(dòng)，從移動(dòng)閘柄到列車完全停車為止，列車所走行的一段距離。為制動(dòng)空走距離與有效制動(dòng)距離之和。（120km及以下機(jī)車最大制動(dòng)距離為800m)空走距離Sk：司機(jī)移動(dòng)閘柄到閘瓦發(fā)生作用時(shí)為止，列車所走行的距離。有效制動(dòng)距離Sc：閘瓦發(fā)生作用到列車完全停車的走行距離。求算限速（三）單位合力曲線的繪制（四）單位合力特征1.有加算坡度時(shí)的應(yīng)用 2.確定均衡速度3.判斷列車運(yùn)行狀況 4.確定機(jī)車操縱狀態(tài)二、運(yùn)行速度與運(yùn)行時(shí)分計(jì)算（一）線路縱斷面化簡(jiǎn)2、化簡(jiǎn)坡度的檢查3、化簡(jiǎn)后的加算坡度（）1、化簡(jiǎn)坡度（二）計(jì)算1、數(shù)值解法2、均衡速度法 假定列車在每一個(gè)坡段上運(yùn)行，不論坡段長(zhǎng)短；也不論進(jìn)入坡段時(shí)的初速高低，都按該坡道的均衡速度（或限制速度）作等速運(yùn)行考慮。計(jì)算：T甲+乙=（tiLi）+tq+tt (min)第四節(jié)第四節(jié) 鐵路通過(guò)能力與輸送能力鐵路通過(guò)能力與輸送能力 鐵路每晝夜可以通過(guò)的列車對(duì)數(shù)（雙線為每一方向的列車數(shù)）稱為通過(guò)能力通過(guò)能力。一、列車運(yùn)行圖一、列車運(yùn)行圖單線非平行運(yùn)行圖單線平行運(yùn)行圖二、列車運(yùn)行速度二、列車運(yùn)行速度1、旅客列車設(shè)計(jì)行車速度旅客列車設(shè)計(jì)行車速度 確定設(shè)計(jì)線各種與客車速度有關(guān)的建筑物和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的基本參數(shù)。設(shè)計(jì)線各路段中的旅客列車設(shè)計(jì)行車速度的最大值稱為設(shè)計(jì)線旅客列車最高設(shè)計(jì)行車速度設(shè)計(jì)線旅客列車最高設(shè)計(jì)行車速度，以Vmax表示。2、走行速度走行速度 Vz 列車在區(qū)段內(nèi)運(yùn)行，按所有中間車站不停車通過(guò)所有中間車站不停車通過(guò)所計(jì)算的區(qū)段平均速度，可由牽引計(jì)算得到。3、技術(shù)速度技術(shù)速度 VJS 列車在區(qū)段內(nèi)運(yùn)行，計(jì)入中間車站停車的起停附加時(shí)分所計(jì)算的區(qū)段平均速度，也可由牽 引計(jì)算得到。4、旅行（區(qū)段）速度旅行（區(qū)段）速度 VL 列車在區(qū)段內(nèi)運(yùn)行，計(jì)入中間車站停車的起停附加時(shí)分和中間車站停車時(shí)分所計(jì)算的區(qū) 段平均速度。旅速系數(shù)：L=VL/VZ三、通過(guò)能力計(jì)算三、通過(guò)能力計(jì)算（對(duì)/d）1、單線TZtwtBtFtH2、雙線連發(fā) （列/d）追蹤 （列/d）ttLII四、列車對(duì)數(shù)計(jì)算四、列車對(duì)數(shù)計(jì)算五、鐵路輸送能力五、鐵路輸送能力鐵路單方向每年能運(yùn)送的貨物噸數(shù)。第五節(jié)第五節(jié) 鐵路等級(jí)與主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鐵路等級(jí)與主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一、鐵路等級(jí)一、鐵路等級(jí)級(jí)鐵路：骨干鐵路，遠(yuǎn)期年貨運(yùn)量大于或等于20Mt。級(jí)鐵路：骨干鐵路，遠(yuǎn)期年貨運(yùn)量小于20Mt。聯(lián)絡(luò)線，遠(yuǎn)期年貨運(yùn)量大于或等于10Mt。級(jí)鐵路：遠(yuǎn)期年貨運(yùn)量小于10Mt。二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)影響牽引噸數(shù)：影響牽引噸數(shù)：牽引種類和機(jī)車類型、限制坡度、到發(fā)線有效長(zhǎng)一、牽引種類一、牽引種類種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電力牽引 熱效率較高，功率大、速度高、牽引力大，不污染環(huán)境獨(dú)立性差，投資大。內(nèi)燃牽引 熱效率高，獨(dú)立性好。燃料消耗大，造價(jià)高，高溫高海拔地區(qū)熱效率低。蒸汽牽引 構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低熱效率低，功率小，輸送能力低，乘務(wù)員工作條件差二、機(jī)車類型二、機(jī)車類型三、限制坡度三、限制坡度四、到發(fā)線有效長(zhǎng)四、到發(fā)線有效長(zhǎng) 車站到發(fā)線能停放貨物列車，而不影響相鄰股道作業(yè)的最大長(zhǎng)度。根據(jù)運(yùn)輸要求和貨物列車長(zhǎng)度確定。影響通過(guò)能力：影響通過(guò)能力：正線數(shù)目、車站分布、閉塞方式正線數(shù)目、車站分布、閉塞方式一、正線數(shù)目一、正線數(shù)目通過(guò)能力修建時(shí)機(jī)單線鐵路4248對(duì)/d雙線鐵路144180對(duì)/d平原、丘陵近期客貨運(yùn)量35Mt/a山區(qū)近期客貨運(yùn)量 35Mt/a二、車站分布二、車站分布車站分布區(qū)間往返走行時(shí)分車站數(shù)量起停次數(shù)和旅速N工程投資運(yùn)營(yíng)支出單線鐵路站間距大于8km，雙線鐵路大于15公里。三、閉塞方式三、閉塞方式 電氣路簽電氣路簽 半自動(dòng)閉塞（單線鐵路）半自動(dòng)閉塞（單線鐵路）l出站信號(hào)機(jī)不能任意開(kāi)放，它受閉塞機(jī)控制，只有區(qū)間空閑時(shí)，雙方辦理閉塞手續(xù)后（雙線半自動(dòng)閉塞為前次列車的到達(dá)復(fù)原信號(hào)）才能開(kāi)放。l列車出發(fā)離開(kāi)車站時(shí)，出站信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，并使雙方閉塞機(jī)處于區(qū)間閉塞狀態(tài)，直到列車到達(dá)接車站辦理到達(dá)復(fù)原時(shí)止。自動(dòng)閉塞（雙線鐵路）自動(dòng)閉塞（雙線鐵路）影響行車速度：最小曲線半徑、機(jī)車交路、其它一、最小曲線半徑一、最小曲線半徑二、機(jī)車交路二、機(jī)車交路 機(jī)車往返行駛的區(qū)段稱為機(jī)車交路機(jī)車交路，機(jī)車交路兩端的車站稱為區(qū)段站區(qū)段站。機(jī)車交路的距離影響列車的旅途時(shí)間和直達(dá)速度。機(jī)車交路的形式：機(jī)車交路類型：長(zhǎng)交路(150250km)、短交路（70120km)、超長(zhǎng)交路(300500km)機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn)方式：肩回式、循環(huán)式、半循環(huán)式 乘務(wù)制度：包乘制、輪乘制三、鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合優(yōu)選法的基本原理三、鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合優(yōu)選法的基本原理基本出發(fā)點(diǎn)：最少的投入，最大的產(chǎn)出。在分析各主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鐵路技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)能影響的基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，以各主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的安全可靠為約束條件，建立數(shù)學(xué)模型，解這些數(shù)學(xué)函數(shù)，即可同時(shí)得到各主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)值。新思路：線路標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)地形，固定設(shè)備與移動(dòng)設(shè)備協(xié)調(diào)配套。具體作法：1、正確選擇和分析變量。2、建立工程費(fèi)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)的數(shù)學(xué)模型3、建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型。（目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)模型）（約束條件數(shù)學(xué)模型）4、建立綜合優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型5、選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化求解方法。6、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。