铁路选线毕业论文

毕业设计论文

（铁道工程2008级）

设计题目：松江河至漫江铁路CK21+000～CK41＋000段选线设计

任务下达日期：2012年3月12日

完成期限：自2012年3月12日

至2012年6月29 日

学生姓名：陈冬雨

学生班级、学号：土木08-1-21

指导教师：白海峰

摘要

本设计的主要内容是对松江河至漫江新建铁路CK21+000～CK41＋000段进行选线设计，铁路全长共20km，铁路设计时速120km/h，为单线铁路。

通过对客货运量以及沿途的地形地貌进行分析，查找相应技术规范，从而确定铁路的等级以及设计所需要的各种参数。根据所学过的《铁路选线设计》、《路基工程》、《铁路轨道》等知识，运用CAD以及相关软件绘制线路的平面图，纵断面图、横断面图和相关的计算说明。此外，还要对线路的排水进行设计，对于轨道的强度进行检算，以及工程投资预算和远期客货运量预算。

关键词：客货运量地形地貌平面图工程投资预算

Abstract

The design of the main contents of the selection design the Songjianghe Manjiang new railway CK21 +000 to CK41+000 segment, railways total length of 20km, railway design speed of 120km / h, single-track railway.

Passengers and freight along the topography, look up the corresponding technical specifications in order to determine the level of the railway and the various parameters of the design. Based on knowledge of the railway line selection, subgrade, railway track, the use of CAD and related software to draw the line plan, longitudinal section, cross-sectional diagram and related calculations show. Also, on the lines of drainage design, check calculation, as well as engineering investment budget and forward passenger cargo budget for the strength of the track.

Keywords: passenger and cargo traffic；Topography；Floor Plan；Engineering investment budget

目录

摘要............................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................. I 第1章概述...................................................................................................... - 1 -

1.1选题意义极其必要性.............................................................................. - 1 -

1.1.1.选题的意义................................................................................... - 1 -

1.1.2 线路建设的必要性...................................................................... - 1 -

1.2本设计主要内容...................................................................................... - 4 -第2章线路设计................................................................................................ - 5 -

2.1选线方案定线说明.................................................................................. - 5 -

2.2平面线形设计.......................................................................................... - 5 -

2.2.1圆曲线以及缓和曲线的作用....................................................... - 5 -

2.2.2曲线要素....................................................................................... - 6 -

2.3纵断面设计.............................................................................................. - 8 -

2.3.1纵断面设计原则........................................................................... - 8 -

2.3.2纵坡设计要求............................................................................... - 8 -

2.3.3竖曲线设计................................................................................... - 8 -

2.3.4竖曲线的几何要素....................................................................... - 9 -

2.4 横断面设计........................................................................................... - 10 -

2.4.1横断面设计原则......................................................................... - 10 -

2.4.2各项技术指标............................................................................. - 10 -第3章土石方计算........................................................................................... - 11 -

3.1土石方计算............................................................................................. - 11 -

3.2挖方量计算............................................................................................. - 11 -

3.3填方量计算............................................................................................ - 14 -第4章排水设计................................................................................................ - 17 -

4.1路基排水目的和要求............................................................................ - 17 -

4.2路基排水设计一般原则........................................................................ - 17 -

4.3边沟........................................................................................................ - 17 -

4.3.1边沟的作用................................................................................. - 17 -

4.3.2边沟的纵坡................................................................................. - 18 -

4.3.3边沟流量..................................................................................... - 18 -第5章有砟轨道强度检算................................................................................ - 19 -

5.1计算资料................................................................................................ - 20 -

5.2轨道结构静力计算................................................................................ - 20 -

5.3轨道强度检算........................................................................................ - 21 -第6章工程投资计算........................................................................................ - 23 -

6.1土石方工程费计算：............................................................................ - 23 -

6.2桥梁工程费计算：................................................................................ - 24 -

6.3隧道工程费用计算：............................................................................ - 24 -第7章研究年度客货运量预测........................................................................ - 25 -

7.1货运量预测............................................................................................ - 25 -

7.1.1 预测方法及依据........................................................................ - 25 -

7.1.2 地方运量.................................................................................... - 25 -

7.2客运量预测............................................................................................ - 26 -

7.2.1 预测方法及依据........................................................................ - 26 -

7.2.2客流特点、主要流向及发展趋势的分析................................. - 27 -结束语.................................................................................................................. - 28 -参考文献.............................................................................................................. - 29 -

第1章概述

1.1选题意义极其必要性

1.1.1.选题的意义

本线是松江河至长白铁路重要组成部分，松江河至长白铁路地处中朝边境，为少数民族居住区，长白县是全国唯一的朝鲜族自治县。本线的建成将极大地改善沿线交通条件，构筑一条新的中朝口岸运输通道，使东北长白山地区与朝鲜货物运输更加灵活通畅，对中朝两国经济与发展起到积极推动作用；对于提高沿线地区少数民族的生活水平，加强民族团结和稳定，巩固和加强边防建设都有着重要意义。

1.1.2 线路建设的必要性

(1) 本项目的建设是落实振兴东北老工业基地，促进沿线资源优势转化为经济优势，带动贫困地区尽快脱贫致富，发展少数民族经济的需要

东北东部区域多是以资源开采为主的城市和地区，经济结构以资源开采为主，发展水平比较落后。沿线地区经济发展具有良好的资源基础，沿线有丰富独特的旅游资源、水资源和矿产资源，现已探明的有金、铜、铁、煤、硅藻土、高岭石等多种矿产。尤其是硅藻土、煤炭，以其储量丰、品位高、质地纯而闻名中外，硅藻土远景储量可达4×108t，煤炭远景储量达5×108t。长期以来，受交通运输条件的制约，各种矿产资源开发利用规模小、层次低、效益差，未能把资源优势转化为经济优势，严重制约了该地区的经济发展和从资源型产业向加工制造业的转移。松长铁路的建设为沿线矿产资源开发创造良好交通条件，并通过各项优惠政策吸引各方投资，进一步促进沿线矿产资源开发利用，同时还将有力地带动当地其他相关产业的发展，促进沿线社会经济全面快速的发展，进一步加快这一地区资金技术与资源的优化组合，推进区域经济的一体化进程具有重要意义。

本线是连接长白少数民族地区与内地的铁路通道，不但沟通了长白少数民族地区与内地的经济联系，极大地促进了沿线地区的经济发展，加速了沿线地区的社会进步。本地区为少数民族地区同时享受民族区域自治、振兴东北老工业基地等多项优惠政策，通过本线的建设为地区社会经济的发展提供有效支援，可以进一步发挥该地区的政策优势，为少数民族地区和经济欠发达地区拓展了发展空间。因此本项目的建设对经济欠发达地区经济发展的激励，对弥补地区间社会经济发展的非均衡性、带动少数民族地区发展发挥着极为重要的作用。因此松长铁路的建设对带动贫困地区尽快脱贫致富，发展少数民族地区的经济具有重要意义。

(2) 本项目的建设是建设长白口岸、发展对朝贸易的需要

长白县与朝鲜两江道一江之隔，县城与朝鲜惠山市通过长惠国际大桥相接，边境条件极为良好。2007年8月，国务院正式下文批复长白口岸升为国家一类口岸，长白口岸的升级实现了长白口岸与惠山口岸对等，进出口商品种类和规模将进一步扩大，这给长白县带来快速发展的历史机遇，同时也对交通基础设施提出更高的要求。近年来，长白口岸始终保持着良好的运营态势，经由长白口岸出入境的人员、车辆和货物数量以年均30%左右的速度递增。2009年长白口岸实现进出口贸易总值2161万美元，其中进口额709万美元，出口额1452万美元；完成进出口货运量9.06×104t，其中进口5.59×104t，出口3.47×104t；出入境人员21675人次。

随着全球经济一体化进程的发展，朝鲜经济将逐步复苏，丰富的木材、矿产品将成为朝鲜重要的对外战略输出资源。惠山市作为朝鲜第二大城市，工业基础相对雄厚，未来发展潜力巨大。松长铁路的建设，将使我国对朝贸易通路更加顺畅，极大地缩短货物运输时间，降低货物运输成本，增加我国商品在国际市场上的竞争力。本项目的实施对推动东北亚地区经济合作，促进东北经济快速发展和对朝陆路口岸交通的畅通与繁荣，对长白口岸建设发展和促进对朝贸易的发展都具有重要作用。

(3) 本项目的建设是开发沿线旅游资源的需要

随着社会经济的不断发展和城乡居民收入水平的逐步提高，居民生活质量明显升高，旅游已成为大多数居民正常生活的一部分，“假日经济”也成为了众多旅游城市的主打牌。

长白山地区的旅游资源丰富而独特，著名景区有长白山南坡景区、望天鹅景区、沿鸭绿江风光带、朝鲜族民俗村、灵光塔和十八道沟温泉等，已成为吉林省重要的旅游胜地。其中，长白山南坡风景区是国家AAAA级旅游区，长白山望天鹅风景区是国家2A级旅游区，登山游、边境游、跨国游、生态游、民族风情游等都独具特色，已逐步形成多元化的旅游产业格局。预计“十一五”期末，长白县全县旅游综合收入将达到2.5亿元，旅游人数达到25万人次以上。随着长白山管委会、长白山旅游投资总公司的成立，长白县已被融入到环长白山（主峰）旅游经济大循环圈内，长白县旅游业必将是未来重要支柱产业，同时依托朝鲜口岸过境游也将成为地区的旅游热点。本项目建成后可以依托吸引范围内丰富的旅游资源，开行旅游列车、过境旅游客车，为沿线地区以旅游、商贸为龙头的第三产业的发展提供完善的基础设施服务，促进沿线旅游资源的开发及旅游相关产业的发展。

(4) 本项目的建设是区域发展循环经济，建设节约型和友好型社会的需要

当前我国能源形势十分严峻，经济正面临人口、资源、土地和环境的多重压力，

合理规划和构建与区域实情和资源特征相适应的综合运输体系，已成为节约能源，促进经济、资源、环境协调发展的前提。公路运输所带来的“高污染、高能耗、高占地”对当地的环境保护、资源节约带来了不少的负面影响。铁路是运输体系中能耗成本最低、占地较少、污染最少、运能最大、安全性最好的“经济节约型”和“环境友好型”交通运输方式。建设松长铁路是沿线地区节约能源、保护环境、实施可持续发展战略和贯彻科学发展观的需要，是区域实现经济效益、社会效益与环境效益的和谐统一，发展循环经济、建设节约型和友好型社会的需要。

(5) 本项目的建设是填补区域路网空白，完善区域路网布局、延伸路网触角的需要

从区域路网布局分析，目前吉林省路网密度相对较高，分布有京哈线、沈吉线、东北东部铁路通道等南北向通道及长图线、梅集线等东西向通道。本项目的实施将填补松江河以东开阔地带东西向铁路的空白，衔接长白口岸，在有效改善区域路网结构和布局的同时，极大延伸了路网触角，提高了路网的连通性；增加了运输组织的机动性和灵活性，为相关客货运输径路提供多种选择，增强了区域路网抵御自然灾害的能力。

(6) 本项目的实施，是适合区域特点交通运输发展的最佳选择和区域可持续发展的需要

我国是发展中国家，人均资源占有量远低于世界平均水平，实施可持续发展战略是一项长期的基本国策。2004年提出的绿色GDP更是科学发展观的一种跃进。据统计，我国人均耕地面积不足世界水平的一半，环境污染问题愈来愈重，这些客观因素决定交通业的发展必须采取提高土地使用效率、综合利用能源、减少污染、保护环境的基本原则。本项目沿线多为山区，山多林密，自然环境条件优越，耕地面积紧张。因此，建设占地省、能耗低、运能大、污染少、全天候的铁路作为沿线地区的主要运输方式，是适合区域特点交通运输发展的最佳选择，也是区域可持续性发展的要求。

(7) 本项目的建设是加强国防建设的需要

长白县地处中朝边境突出部和边防前哨，边境线长度占中朝边境总长的23%，战略位置非常重要，这里既有边境情况的复杂性，又有保卫国家边防的艰巨性。长白县是边防重镇、军事重镇，不仅仅是白山地区边防的主要方向，也是吉林战区中朝边境的重点方向，更是沈阳战区中朝边境的敏感地带。如果边境形势发生重大变化，仅靠现有的两条二级公路远远不能满足运输需要。松江河至长白铁路对巩固国防、加强边境建设意义重大。

综上所述，新建松江河至长白铁路能够实现“人尽其行、物畅其流”，既完善区域路网布局、增强路网机动灵活性，支持沿线资源开发、促进沿线地区经济发展，又能为长白口岸建设和发展对朝贸易铺平道路，同时也是加强国防建设的需要。因此，建设松

江河至长白铁路是必要的。

1.2本设计主要内容

本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成松江河至漫江铁路的选线设计工作，具体内容包括选线、平面设计、纵断面设计、横断面设计、排水规划设计及概算、设计文件的编制和图纸绘制。

1.资料整理与分析

设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。

2.路线平面、纵断面及横断面设计。

3.排水设计

4.有砟轨道强度检算

5.客货运量预算

6.设计图纸

一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格。

7.铁路主要技术指标

本次设计的铁路等级为Ⅱ级（线下Ⅰ级），单线铁路，最大的限制坡度为13‰，短期设计行车速度为120km/h，最小曲线半径：一般地段1200m，困难地段800m，引入松江河地段根据需要合理选定，牵引类型为电力牵引，机车类型主要是SS系列或HXD系列，牵引质量为4000吨，到发线有效长度：850m，闭塞方式为自动站间闭塞。

第2章线路设计

2.1选线方案定线说明

本次选线设计的主要中间站为漫江车站，所以漫江站址的选择决定了线路的主要走向。漫江镇位于长白山西部山坡，南邻漫江。漫江站为本线重要的中间站，站位的设置应满足城镇远期的规划发展，本次研究根据沿线地形特征，围绕漫江站站位选择，研究了北绕漫江镇方案、中穿漫江镇方案及南绕漫江镇方案，比选范围为CK7+000～CK41+000。

线路局部方案优缺点分析表

综上所述，北绕漫江镇方案线路长度最短，投资最少，虽然漫江站场坪标高与漫江镇内地面高差较大，但本方案满足地方规划要求，工程条件最好。本次研究过程中对漫江站位的选择征求了当地地方政府的意见，同意北绕漫江镇方案，故本次研究推荐采用北绕漫江镇方案。

本设计方案沿途主要是森林，线路相对平坦，沿线共设置立交桥9座，大桥5座，隧道一座，改建公路两处。

2.2平面线形设计

2.2.1圆曲线以及缓和曲线的作用

在铁路选线的过程中，两条直线之间会设置圆曲线，由于圆曲线的外轨超高，所以

在圆曲线和直线之间会设置缓和曲线，使列车平稳的通过曲线。 2.2.2曲线要素

偏角α、半径R 、切线长y T 、曲线长y L 和外矢距y E 。偏角α在平面图上量得，曲线半径R 系选配得出，切线长y T 、曲线长y L 和外矢距y E 由下列公式计算tan

2

y T R α

=? （m ）

180

y R

L πα??=

（m ）

(sec

1)2

y E R α

=?- （m ）

详细定线时，平、纵断面中要会出加设缓和曲线后的曲线，如下图所示。曲线要素为：偏角α、半径R 、缓和曲线0l 、切线长T 、曲线长L 和外矢距E 。偏角α在平面图上量得，圆曲线半径R 和缓和曲线0l 由选配得出，切线长T 、曲线长L 和外矢距E 由下

列公式计算

()tan

2

T R p α

=+? （m ）

000(2)2180

180

R

R

L l l παβπα-??=

+=

+ （m ）

()sec

2

E R p R α

=+?- （m ）

式中 p —内移距，242

0003

24268824l l l p R R R

=-≈ （m ） m —切垂距，3

00022402

l l l

m R =-

≈ （m ） 0β—缓和曲线角，0

090()l R

βπ= 曲线各起点里程可按下列方法推算： ZH 里程，在平面图上量得， HZ 里程=ZH 里程+L

HY 里程=ZH 里程+l 0

YH 里程=HZ 里程-l 0

曲线JD11起始里程:

ZH=CK28+544.123 HY=CK28+694.138 YH=CK30+127.350 HZ=CK30+278.042

曲线JD12起始里程：

ZH=CK36+379.744 HY=CK36+529.806 YH=CK37+457.218 HZ=CK37+608.288

曲线JD13起始里程：

ZH=CK38+279.522 HY=CK38+400.000 YH=CK39+394.231 HZ=CK39+514.721

2.3纵断面设计

根据道路的等级、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。本设计线路沿线高程相对平坦，起伏不是很大，个别地方有比较大的变坡，共设置竖曲线6处。

2.3.1纵断面设计原则

1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。

2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。

3.平面与纵断面组合设计应满足:

2.3.2纵坡设计要求

1.设计必须满足《标准》的各项规范。

2.纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。

3.沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。

4.应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。

2.3.3竖曲线设计

竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。竖曲线元素可见图3-4。《标准》规定:如表3—1。

图3-4 竖曲线几何元素

2.3.4竖曲线的几何要素

（1）竖曲线切线长T sh 由3-4图可知

12

1212

1212

tan tan tan 222

tan tan tan tan 21tan tan 2

210001000()2000

sh sh sh sh sh sh sh sh R

R T R R R R

i i

R i m αααααααααα=?≈?=?--=≈-+?=

-??=

21i i i

?=- 上坡为正，下坡为负。 （2）变坡点处的从句称为竖曲线的外矢距E SH ，计算式为

2()2SH

SH SH

T E m R =

本设计线路的最高运行时速为120km/h，所以竖曲线半径取10000m。

2.4 横断面设计

2.4.1横断面设计原则

1.设计应根据铁路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。

2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。

3.还应结合路线进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。

4.沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。

5.当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。

6.路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。

2.4.2各项技术指标

图3－5 横断面布置图

其中B—路基面宽度B=A+2x+2c；

A—单线线地段道床顶面宽度3.4m；

m —道床边坡坡率，为1:1.5；

h —钢轨中心处轨枕以下的道床厚度0.5m ； e —轨枕埋入道砟深度0.165m ； g —轨头宽度，60kg/m 轨为0.073m ； c —路肩宽度，路地位0.8m ，路堑为0.6m ；

x —砟肩至砟脚的水平距离； 土路肩横坡为4%；

第3章 土石方计算

3.1土石方计算

首先是根据横断面图计算出平均横断面面积，然后根据里程可计算出体积，即获得土石方数量。

3.2挖方量计算

起始里程：CK21+850至CK22+500 平均横断面计算简图如下：

21

(18.689.1) 4.7966.532

S m =+??

= 366.536503991.8V S L m =?=?=

起始里程：CK24+650至CK26+100 平均横断面计算简图如下：

21

(18.769.1) 4.8367.282

S m =+??

= 367.28145097556V S L m =?=?=

起始里程：CK27+000至CK28+000 平均横断面计算简图如下：

21

(17.769.1) 4.3358.152

S m =+??

= 358.151********V S L m =?=?=

起始里程：CK30+000至CK32+700 平均横断面计算简图如下：

21

(14.79.1) 2.833.322

S m =+??

= 333.32270089964V S L m =?=?=

起始里程：CK32+700至CK33+650

平均横断面计算简图如下：

21

(22.129.1) 6.51101.622

S m =+??

= 3101.6295096539V S L m =?=?=

起始里程：CK35+500至CK36+200 平均横断面计算简图如下：

21

(20.39.1) 5.682.322

S m =+??

= 382.3270057624V S L m =?=?=

起始里程：CK37+150至CK37+900 平均横断面计算简图如下：

21

(14.39.1) 2.630.422

S m =+??

= 330.4275022815V S L m =?=?=

起始里程：CK39+950至CK41+000 平均横断面计算简图如下：

21

(21.99.1) 6.499.22

S m =+??=

399.21050104160V S L m =?=?=

3.3填方量计算

起始里程：CK22+500至CK24+650 平均横断面计算简图如下：

21

(6.917.64) 3.5843.932

S m =+??

= 343.93215094449.5V S L m =?=?=

起始里程：CK28+400至CK30+000 平均横断面计算简图如下：

21

(6.914.4) 2.526.632

S m =+??

= 326.63160042608V S L m =?=?=

起始里程：CK39+000至CK39+950 平均横断面计算简图如下：

21

(6.911.7) 1.614.882

S m =+??=

314.8895014136V S L m =?=?=

其他：

平均横断面计算简图如下：

21

(6.917.4) 3.542.532

S m =+??

= 342.53140059542V S L m =?=?=

综上所述，

挖方总量为530799.83m ； 填方总量为210735.53m 。