建铁路线路的初步设计论

摘要

新建铁路线路的初步设计是一项技术性强、涉及范围广且关系全局的系统性工作。近年我国铁路建设有了极大的发展，但部分地区铁路的发展还是非常缓慢，铁路线路的选择即是制约其发展的关键因素之一。本设计线路为兰州到敦煌段，主要运用人工定线方法进行线路的选择与设计，通过选定线路的主要技术标准、确定线路走向、线路平纵断面设计、牵引计算和通过能力计算等步骤设计本线路。对线路输送能力的检算，设计线路的运量能达到近期要求，但是远期运量需要线路的进一步改造才能满足要求。线路的各项技术标准均满足国家相关规范，具有一定的可行性。

关键词：铁路选线初步设计兰新铁路方案比选第一章绪论

1.1概述

1.2主要铁路主要技术标准的选择

1.3主要铁路主要技术标准的原则

第二章线路平面定线

2.1紧坡地段定线

2.2缓坡地段定线

2.3定线过程

第三章线路平面设计

3.1平面组成和曲线要求

3.2直线设计

3.3曲线设计

3.4线路平面图

3.5本设计线的特点

第四章线路纵断面设计

4.1纵断面设计的一般问题

4.2纵断面设计的特殊问题

4.3详细纵断面图

第五章线路横断面的设计

第六章总结

第一章绪论

1.1概述

兰新铁路是新疆通往中国内地的铁路运输干线，是构成中国西北地区铁路网络的重要组成部分。在兰新铁路建成后的30多年里，乌鲁木齐铁路局对线路进行了大规模的更新改造，逐步实现了电力贯通，采用了电气集中。半自动闭塞、无线列车调度等先进技术设备，从根本上改变了技术和设备的落后状况，使线路通过能力提高到200万吨，达到中国国内先进水平，并于1986年在中国第一个实现了牵引动力内燃化。

兰新铁路，建于1952-1962年。线路从兰州市西行跨越黄河后，翻越海拔三千米的乌鞘岭，进入祁连山北麓的河西走廊，经武威、张掖、酒泉出长城西端的嘉峪关，过马鬃山南麓的玉门、疏勒河，西跨红柳河进入新疆境内。经尾亚后，沿天山南麓过哈密、鄯善、吐鲁番，在达坂城穿过天山到乌鲁木齐市向西经过军垦之城石河子、奎屯、博乐最终到达边境口岸城市阿拉山口市。铁路沿线既有水草丰美的河西走廊，又有寸草不生的戈壁沙滩；既有新兴的工业城市，又有璀璨文化的古邑；既有瓜果飘香的原野，又有海市蜃楼的幻景。是集中国自然地理和

人文地理之大成的一条钢铁运输线。

兰新铁路所经过“百里风区”、“三十里风口”，施工和运输极为困难。全线共计完成路基土石方11083万立方米；隧道33座，总延长11.8公里；桥梁1117座，总延长30余公里；正线铺轨2423公里。距兰州西站35公里的河口黄河大桥，是中国自己设计和施工的第一座黄河大桥；乌鞘岭地区桥梁隧道比较集中，后沟至达坂城间有天山隧道群，还有通过大风区的路基工程等，都是修建兰新线的关键工程。

兰新铁路通车结束了新疆没有铁路的历史，为新疆的经济建设作出了贡献。兰新铁路对开发甘肃省西部也发挥了重要的作用。线路所经过的河西走廊，包括张掖、武威、酒泉和玉门等广大地区，资源丰富，过去由于不通铁路，经济萧条。兰新线通车后，这些地区的矿藏开发及工、农、牧业都有较大的发展。兰新线通至酒泉后，又修了镜铁山支线，建起了酒泉钢铁厂，现已成为西北地区的主要钢铁基地。还修了清绿支线通往

酒泉卫星发射中心。玉门油田原用汽车运输，以运定产，规模很小。兰新线建成后，修建了玉门支线，油田得到了迅速发展。该线对开发西北地区的物产资源，发展经济，加强民族团结，以及巩固国防，都有重要作用。

1.2主要铁路主要技术标准的选择

1）铁路等级国铁II级

（2）正线数目双线

（3）牵引种类内燃

（4）机车类型 DF4D，单机牵引

（5）限制坡度 12.5 ‰

（6）最小曲线半径 400米，困难350m；

（7）牵引质量 4000t

（8）到发线有效长度 850m

（9）闭塞类型半自动闭塞

1.3

1、铁路等级

本线是地方铁路，主要为地方和企业服务，货物运输以钢铁为主。新建铁路主要为酒钢服务，该段铁路等级按国铁三级铁路标准设计。

2、正线数目

根据运量预测，该段铁路近期货运量在设计年度范围内单线能力可满足货运量的要求。因此，本次设计正线数目为单线。

3、限制坡度

根据本段地形及地面建筑物情况，本次设计了单机12.5‰方案。由于地形较陡而且施工干扰较大，但该方案线路顺直，工程投资省，车站改建规模小，运输组织方便。新建线限制坡度，采用单机12.5‰。

4、最小曲线半径的选择

本线为地方铁路，根据《工业企业标准轨距铁路设计规范》，最小曲线半径为：一般600m，困难350m；由于本段地形相对复杂，为满足夹直线长度，减少养护工作量，且不影响行车安全，在实际选线最小曲线半径的选择原则上不小于350m。

5、牵引种类及机车类型

目前该线路牵引种类为内燃牵引，为保持统一，新建线路采用内燃机车牵引及调车，机车类型为DF4D，单机牵引。

6、牵引质量

嘉峪关南环铁路线的运量主要为钢铁。牵引质量为4000t。

7、到发线有效长度

嘉峪关南环铁路到发有效长度为850 m，根据前面对牵引质量的设计结论，牵引质量为4000t，为满足其牵引质量的要求，按44辆考虑及运输要求，有效长按800m铺设。

8、闭塞类型

本线既有段现状为半自动闭塞，本段新线闭塞类型仍采用半自动闭塞。

9、机车交路

本段由酒钢集团管理，属于内部线，在延伸后，不需要办理交接作业，酒钢铁路公司的机车可以直接进入本线。因此机车交路可由酒钢机车车辆段机车担当本线的机车交路。

第二章铁路定线

XX大学毕业设计（论文）

6

第二章线路平面定线

铁路定线是在地形图或地面上选定线路的方向，确定线路的空间位置，并布置各种建筑物，是铁路勘测设计中决定全局的重要工作。要做好定线工作，必须综合考虑多方面的因素，逐步接近地、分阶段地进行工作。每一阶段都应精心设计，多做方案比选。内容应从粗到细，从整体到局部，工作过程是从面到带，从带到线，直到确定线路的具体位置，这种特点决定了铁路定线过程中内外业的关系：外业勘测与调查是内业定线的依据，而内业定线又指导下一阶段的外业勘测，经过多次反复，最后才将线路测设于地面。

地形条件、特别是地面平均自坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：（1）采用的最大设计坡度大于地面平均自然坡度（imax＞ipz），线路不受高程障碍的限制。这时，主要矛盾在平面一方、只要注意绕避平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。这样的地段，成为缓坡地段。（2）采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度（imax≤ipz），则线路不仅受平面障碍的限制，更要受高程障碍的限制。这样的地段，成为紧坡地段。这时，主要矛盾在纵断面一方，这就需要根据地形的变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使之达到预定的高程。由于紧坡和缓坡地段的条件不相同，因此他们的定线方法也不相同

2.1紧坡地段定线

一、定线要点

紧坡地段通常用足最大坡度定线，以便争取高度，使线路不至额外展长。当线路遇到巨大高程障碍（如跨越分水岭）时，若按短直方向定线，就不能到达到预定的高度，或出现很长的越岭隧道。为使线路达到预定高度，需要用足最大坡度结合地形展长线路，称为展线。在展线地段定线时，应注意结合地形、地质等自然条件，在坡度设计上适当留有余地。展线地段若无特殊原因，一般不采用反向坡度，以免增大克服高度，引起线路不必要的展长，同时增加运营支出。

在紧坡地段定线，一般应从困难地段向平易地段引线。

二、展线方式

为了克服巨大高差需迂回展线时，应根据需要展长线路长度，结合地形和地质等条件，用直线和曲线组合成各种形式，如套线、灯泡线、螺旋线等来展长线路。

1、套线：当沿河谷定线时，遇到主河谷自然坡度大于最大坡度，而侧谷又比较开阔时，常常在侧谷内采用套线式的展线。

2、灯泡线:在谷口狭窄的侧谷内，为了更好地适应谷口狭窄地形，可以采用灯泡线展线。

3、螺旋线：地形特别困难的地段，线路可以迂回360°成环状，称螺旋线。

三、导向线定线法

导向线就是既用足最大坡度，又在导向线与等高线交点处填挖为零的一条折线。导向线是利用两脚规在小比例尺地形图上定出来的，其定线步骤如下： 1、根据地形图上等高距△h （m）,计算出定线步距△l（km）,即： d

ih

l

式中， di=maxi-i（000/）。

2、参照规划纵断面，在地形图上选择合适的车站位置，从紧坡地段的车站中心开始，向前进方向绘出半个站坪长度，作为导向线起点（或由预定的其它控制点开始）。

3、按地形图比例尺，取两脚规开度为△l，将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面标高与设计路肩标高相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上截取很多点，将这些点连成折线，即为导向线。

2.2缓坡地段定线

在缓坡地段，地形平易，定线时可以航空线为主导方向，既要力争线路顺直，又要节省工程投资。为此，应注意以下几点：

1、为了绕避障碍而使线路偏离短直方向时，必须尽早绕避前方障碍，力求减小偏角。

2、线路绕避山咀，跨越沟谷或其他障碍时，必须使曲线交点正对主要障碍物，使障碍物在曲线的内侧并使其转角最小。

3、设置曲线必须是确有障碍存在。曲线半径应结合地形尽量采用大半径。在缓坡地段，线路展长的程度，取决于线路的意义、运量大小、地形、地质条件、路网等因素，应力求顺直；地方意义的铁路，则力求降低造价并靠近城镇。一般的展线系数是：平原地区约为1.1，丘陵地区1.2～1.3。

4、坡段长度最好不小于列车长度，应尽量采用无害坡度。

5、力争减少总的拔起高度，但绕避高程障碍而导致线路延长时，则应认真比选。

6、车站的设置应不偏离线路的短直方向，并争取把车站设在凸形地段。地形应平坦开阔，以减少工程量

2.3定线过程

一、曲线板的制作

平面图的比例为1/3000现要制作半径分别为800、1000、1200、1500、1800、2000米的曲线板，具体步骤如下：

1、按平面图的比例，将上述半径换算后分别得半径分别为267、333、400、500、600、667（单位：毫米）；

2、将一张长及宽均大于一米且较硬的白纸固定在平整的桌面上，并准备一根长大于一米且弹性较小的细绳；

3、在桌面白纸的一侧边缘的中间作一原点，在此原点上固定一大头针；

4、将细绳的一端固定在大头针上，然后将细绳拉紧并在细绳上量取267毫米，以此为半径画一圆弧；以此类推，分别画333、400、500、600、667、毫米的圆弧；

5、在白纸上沿画好的圆弧，用剪刀进行裁减，即得所需曲线板；

二、定线

（一）、河谷定线:沿河而行的路线称为河谷线,在路网中,河谷线占有较大的比重.

沿河谷定线具有下列优点:

(1)河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆坡，且可利用支流侧谷展现。 (2)多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好的为地方服务。

(3)多数河谷具有开阔阶地，铁路通过阶地，可更好的为地方服务；既可提高地方的效益，有方便了铁路员工的物质、文化生活。沿河谷定线要着重解决好一下三个问题：

1、河谷选线：在大面积选线时，为了选出合理的线路走向，要认真研究水系的分布，优先考虑线路短直方向的越岭垭口和垭口两侧的河谷。

2、岸侧选择：河谷两岸条件常有差别，应结合地形、地质、水文、田地及城镇分部情况，选择有利岸侧定线。但有利的岸侧，不会始终局限于一岸，应注意选择有利的地点跨河改变岸侧。

3、线路位置的选择：沿河谷定线，线路位置往往差异几米甚至几十米，就会对铁路的安全和工程量带来很大的影响，此时可分三种情况加以分析研究。

(1)河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷得阶地。 (2)河谷较窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开外移建桥的方案进行比选。 (3)河谷十分弯曲时，可根据山咀或河湾的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。（二）、越岭地段定线: 当线路需要从某一水系(河谷)转入另一水系(河谷)时，必须穿越分水岭。

穿越分水岭选择择：哑口是越岭线路的控制点，一般宜选择下列越岭哑口； (1)高程较低，靠近线路短直方向； (2)山体较薄； (3)地质条件较好； (4)引线条件较好。

2、越岭高程选择：越岭哑口一般都用隧道通过，越岭高程选择，就是越岭隧道高程与隧道长度选择。高程愈高隧道愈短，但两端引线愈长。对工程而言，理想的越岭高程应使引线和隧道总长的建筑费用最小。

3、越岭引线定线：越岭引线定线时，应注意下列三点：

(1)结合地形条件选择合理的最大坡度。越岭地区高差大，为避免大量人工展线，除应研究低高程的长隧道越岭方案外，还应与采用较陡坡度的方案进行技术经济比较。

(2)为了能控制合理的展线长度，应从哑口向两侧定线，以避免展线不足或过长。 (3)哑口附近，地形尤为困难，在有充分依据时，引线可合理选用符合全线标准的最小曲线半径。

（三）、平原、丘陵地区定线:平原地区地形平坦，丘陵地区丘岗连绵，但相对高差不大，一般工农业都比较发达，占地及拆迁问题比较突出，地质条件比较简单，但水文条件可能复杂。因此，在平原，丘陵地区定线，应着重解决好下列问题。

1、线路尽量顺直：平原，丘陵地区定线，一般不受高程障碍控制，应循航空折线把线路尽量定的顺直。绕避障碍物及设置曲线，必须有充分理由。

2、正确处理铁路与行经地区的关系。

3、注意适应水文条件的要求：平原和低缓丘陵地区易受洪水泛滥的危害，线路高程应高出规定。跨河桥梁孔径不宜压缩，路基应有足够的高度，并做好导流建筑与路基防护工程。

（四）、不良地质地区定线:线路行经地区的工程地质条件对铁路建筑物的稳定性和经济合理性有决定性的影响。在线路方案选择、工程设计与施工中，必须给予足够的重视。

1、掌握区域地质情况：在大面积选线和线路原则方案比选中，要了解区域地质情况，根据地质构造特征，慎重研究线路方案。地形、地质条件与工程地质特征都与区域地质构造有关，搞清线路通过地区的区域地质情况，才能深刻认识和理解沿线工程地质特征，掌握不良地质现象的分布和发展规律，预见各个地段可能发生的工程地质问题，

这是选好方案和正确解决有关工程地质问题的基础。

2、合理绕避不良地质地段：线路行经不良地质地段时，要进行深入的调查研究，针对每段不良地质现象的规模、成因、发展状态、对铁路的危害以及整治的难易程度等，经过分析比较，确定采用绕避或整治措施。对规模较大，正在活动，整治困难、严重危机行车安全的不良地质地段应尽量绕避。对规模不大的不良地质，如绕避投资增加不多，也宜绕避，以利于施工、养护和行车安全。

3、采用工程措施彻底整治：对规模不大、稳定性较好、整治较易的不良地质地段宜选择有利部位，合理高程通过，并选用有效和经济合理的综合工程措施彻底整治。

（五）、桥梁地段定线：桥梁地段的定线，主要是解决好桥位选择与引线设计两个问题。桥位选择所考虑的主要因素，可归纳为水文和地貌条件有利，工程地质条件较好以及满足定线一般要求三个方面。

（六）、涵洞地段定线：涵洞是位于路基填土内孔径不大于六米的排洪、灌溉或交通用的建筑物。涵洞的数量很多，每公里约1～3座。在定线中，要解决好涵洞的分布、类型选择和路堤高度等问题。

（七）、隧道地段定线：铁路选线中，采用隧道是克服高程障碍、降低越岭高程、缩短线路长度和绕避不良地质的重要措施。合理设置隧道，是提高选线设计质量的重要环节。铁路定线时，遇到下述情况常用隧道通过：线路翻越分水岭，在哑口修建隧道，即越岭隧道；沿河傍山定线，或要求裁弯取直或绕避不良地质而修隧道，即傍山隧道。

（八）、道口设置：当铁路与道路相交时，为保证行车和人生安全，应设置平交道口或立体交叉。一般应优先考虑设置立体交叉，较少平交道口。

对于本设计线的紧坡地段，采用导向线定线法，具体如下：按地形图比例尺，取两脚规开度为△l=5.6（cm），将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面标高与设计路肩标高相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上截取很多点，将这些点连成折线，即为导向线；将所得的导向线进行比选，取其较合理的一条，以此为基础，进行线路定线；对于本设计线的缓坡地段，采用航空线定线，具体如下：先用直尺定出所需的线路，对于需要转弯的部分，用曲线板配所需的半径，然后再用直尺定线；在定线过程中要注意绕避不良地质地段，如不能绕避，应尽可能从较窄的不良地质地段经过。

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