最新选线设计教案4铁路定线.docx

1、最新选线设计教案4铁路定线 选线设计 课程教案单元标题 铁路定线 单元学时 8 教学目标： 了解铁路选线的基本原则、线路走向选择的基本原理及其影响因素；了解计算机辅助选线设计方法。理解走向选择、接轨方案的选择、车站分布与选址的基本原理、主要自然条件下的定线原则；理解复杂地质条件下的定线、桥涵、隧道及与道路交叉地段的定线问题、铁路环境选线等。掌握：定线的基本方法。教学重点：铁路选线的基本原则、线路走向选择、接轨方案、车站分布与选址的基本原理；定线的基本方法。教学难点： 车站分布与选址、定线基本方法。教学方式方法： 讲授、自学、案例分析。教学手段： PPT电子讲稿、铁路定线CAD软件、虚拟环境选线

2、系统演示、大作业。教学过程：采用循序渐进的授课方式，以工程实例引导思路。注重选线设计的技术基础作用，在理论教学上遵循认识规律、讲清选线设计概念产生的背景与思路、逐步深入循序渐进的教学观点。在内容取舍上，侧重于选线设计理论的应用、着力培养学生的选线决策素质和解决实际问题的能力的教学模式。精讲多练，以“疑”为主导的教学方法：注重启发式、克服注入式。对定线原理等概念性内容，在课堂教学中注重发现式教学法的运用；以开发性新线设计课程大作业，使学生通过实际设计巩固所学定线基本原理和方法。 讲 课 内 容 备 课 札 记1）铁路选线的基本原则（0.5）2）走向选择（0.5）3）接轨方案的选择（1）4）车站分

3、布与选址（2）5）定线的基本方法（2,结合新线课程设计讲授）6）主要自然条件下的定线（1，结合新线课程设计学习）7）复杂地质条件下的定线（0.5）8）桥涵、隧道及与道路交叉地段的定线问题（0.5）9）铁路环境选线(0，课外自学)10）计算机辅助选线设计（0,课外实习）本部分注重案例分析的教学方法：以成昆铁路、京沪高铁等工程实例，讲解铁路选线基本原则、走向选择原理；结合渝怀线等工程实例，分析接轨方案选择的基本原理；PPT中，基于工程实例中的线路方案图，采用动画方式制作方案分析示意图。定线方法可采用线路CAD软件辅助学生理解定线基本方法。第四章 铁 路 定 线 第一节 铁路选线的基本原则一、影响铁

4、路线路的自然条件二、铁路选线的一般原则三、选线的步骤和方法以一实际工程，分析影响铁路线路的自然条件：地形、气候、水文地质、工程地质、土壤及植物等。第二节 走 向 选 择以成昆铁路、京沪高速铁路、沪杭城际、沪宁城际等实例，讲解走向选择的基本原理。一、影响线路走向的主要因素 1）设计线的意义及与行经地区其他建设的配合 2）设计线的经济效益和运量要求3）自然条件4）设计线主要技术标准和施工条件 二、线路走向选择要点（一）经济定线的影响襄渝铁路经批准的近期运量为12 Mt，远期运量为17 Mt，运营第5年最大区段货流密度只达到4.5 Mt，仅占设计近期运量的38%。其主要原因是工业布点不兑现，设计时规

5、划在陕西境内新建一个1.5 Mt规模的钢铁厂，铁矿石由柞水供应；在四川达县规划建一个2.5 Mt的炼油厂，原油从焦枝、襄渝线下行运输进厂，这些大型企业运量都很大。在铁路沿线都规划了建材、机械制造、化工、军工等工业，铁路已通车多年，两个大厂和一些工业布点都落空了。还有与其联结的通向华东的宁襄铁路尚未修建，使其能力不能发挥也有一定关系，因此运量上不去。运量偏大影响到线路技术标准和设备规模，影响到线路方案比选的真实性。（二）通过重要城镇的选定如成昆铁路先后在成都至昆明间长达千余公里、宽约二百多公里的范围内，经过方案研究、外业勘察，提出东线、中线和西线三大方案进行比较，如图42所示。 东线方案在成渝线

6、内江站接轨，经自贡、宜宾、盐津、彝良、威宁、越乌蒙山、经宣威、曲靖到达昆明，自成都起全长1 112 km。 中线方案自内江站接轨，经自贡、宜宾、绥江、巧家，沿普渡河至昆明（草测经东川，嵩明至昆明），自成都起全长1 033 km。西线方案在成都接轨，经眉山、峨眉、峨边、普雄、穿越小凉山，经喜德、泸沽、西昌、蒲坝、米易、元谋、广通至昆明，全长1 167 km。图42 成昆线东、中、西线路方案综合平面图京沪高速铁路天津至济南间线路走向，因经济据点临邑和德州地理位置的不同而形成两个不同的走向方案（见图43）。经临邑方案线路短直，平面条件好，线路跨既有铁路和公路较少，桥梁工程相对较少，施工难度小，工程投

7、资可节省约14亿元。但线路不经过主要客流集散地德州，客流吸引条件较差。经德州方案经过主要客流集散地德州，虽然线路较取值方案增长20.891 km，跨越铁路、高等级公路较多，施工难度大，但线路所经地区在津浦铁路附近，对吸引客流及德州等城市的经济发展有利；预测经德州方案单方向将多吸引客流，2015年为48万人，2020年为510万人。线位符合德州市的城市规划，有利于旅客换乘，对德州等城市的经济发展有利；因此，推荐经德州方案。图43 京沪高速铁路临邑洛口线路走向方案示意图又如中山和江门两市均是广东省重要的经济据点，但其分别位于广-珠城际铁路主轴航空线的东西两侧，按短直方向选线，广珠城际铁路只能经由其

8、中之一。为了满足两市经济发展和运输的需求，广珠城际铁路决定经由中山，并以支线方式与江门相连。（三）通过工矿企业点的选定如京沪通道上的徐州至固镇间的宿州，是地区所在地，是一座煤城。铁路从徐州至固镇经宿州绕行与取直方案相比，线路增长约12 km，京沪铁路绕经宿州县城设宿州站，对于发展地区工业与资源开发具有重要意义。当地政府强烈要求京沪高速铁路也经过该县并设高速站。但京沪高速铁路以客运为主，考虑到宿州客流量不大，且发展空间小；综合比较工程经济各方面利弊，京沪高速铁路舍弃经宿州方案，而选择徐州至固镇间取直方案。（四）交通走廊选择例如，沪杭城际铁路选线，在上海杭州间已形成和规划的交通走廊有申苏浙皖高速公

9、路、申嘉湖杭高速公路、沪杭高速公路与既有沪杭铁路、320国道、杭浦高速公路等，图44为沪杭交通走廊示意图。若城际铁路上海站引入上海南站，则沿沪杭高速公路与既有沪杭铁路通道是最顺直的走向。但当上海综合交通枢纽设于上海虹桥机场后，虹桥机场成为城际铁路的必经点，申苏浙皖高速公路、申嘉湖杭高速公路通道成为具有同等比较价值的走向方案。图44 沪杭交通走廊示意图（五）中间站站址的影响在设计线起终点和重要据点之间，分布有大量的中间站。中间站站址选择，往往成为影响线路局部走向的重要因素。例如，成昆铁路自成都车站起与成渝铁路分线后，经城东工业区，原可直下青龙场，但为设成都南站而绕至城南，虽展长了一些线路，但有利

10、于工业建设和客货运输。又如成昆铁路昆明终点站。原勘测线路自羊方凹起顺山边经城北直达碧鸡关，为避免妨碍市区与工业区之间的联系和发展，改走城南，经滇池与市区之间通过，解决了通过滇池软土路基问题，也满足了城市规划和工业布局的要求。高速铁路中间站站址选择对线路走向的影响明显。如京沪高速铁路徐州至上海间的镇江、常州、无锡、苏州、昆山、宿州、滁州等七个中间站，每个车站均有多个站址方案可供选择，从而导致多个线路走向方案。图45为京沪高速铁路镇江站站址方案示意图。镇江市位于长江南岸沿江地区，既有宁沪铁路在市区内设有镇江站。高速铁路为了照顾镇江、扬州地区旅客，欲使高速站址尽量靠近市区，又欲尽量减少高速线的绕行长

11、度，减少投资；为此，先后做了5个站址方案，并对、方案做了同精度研究。图45 京沪高速铁路镇江高速车站站址方案示意图如图45所示，方案为镇江以南6 km设站方案，方案为镇江以南1.6 km设站方案，方案为过既有铁路镇江站方案。方案线路顺直，拆迁较少，工程投资可节省1.7亿多元；但高速铁路离市区较远，城市需要配套与车站相适应的基础设施，增加城市建设投资。方案过既有镇江站，旅客换乘方便，但需对既有设施进行改建，改建难度大。方案离既有镇江站近，旅客乘车方便，城市配套设施完善，应是较理想的站位，但由于线位已被城市道路建设占用，而无法实施。因此，推荐方案作为采用方案。总之，铁路线路走向选择与铁路车站的分布

12、和选址关系非常密切，选线中应点、线结合，通过多因素比选确定合理的中间站分布与选址方案。（六）长大复杂桥址选定例如，京沪高速铁路引入济南枢纽的方案主要受黄河桥位和高速站位的控制。综合分析各影响因素，有利的桥址有两个：一是在曹家圈黄河桥和泺口桥之间的王家庄新建黄河大桥配新建高速站，相应的线路方案成为西线方案；二是在泺口桥上游80 m处建黄河桥引入既有济南站方案，相应的线路方案为东线方案，如图46所示。经对两方案的线路、工程、运营、与规划的适应性等条件的综合分析比较，东线方案线路较长，工程投资大，施工对运营的干扰严重；尽管旅客换乘方便，但优势不明显。西线方案除旅客换乘条件不太有利外，其他各方面均有优

13、势，且西线方案与城市规划结合较好，因此推荐采用西线方案。又如，京沪高速铁路在南京跨越长江有上元门和大胜关两个桥址方案，两方案在长江南岸与经济据点镇江和丹阳组合，构成近十个局部走向方案，如图47所示。选线时，需对各方案进行技术经济比较，以选出较好方案。图46 京沪高速铁路济南枢纽黄河桥位对选线方案的影响图47 京沪高速铁路在南京跨越长江大桥桥址与线路走向的关系示图（七）沿河越岭线位的选定山区铁路一般都是从一条河的流域跨过分水岭进入另一条河的流域，因此越岭选线与河谷选择是山区选线的两个重要组成部分。在线路基本走向的主要据点之间，不同的越岭线位，往往导致线路局部走向的不同，选线时，应在对所有可能的垭

14、口、河谷进行同精度比较的基础上，确定重要据点间的线路局部走向。越岭地区的选线知识在本章第六节介绍。（八）地质条件的影响线路方向的选定与沿线地质条件的关系密切。我国幅员辽阔，不同地区有截然不同的地质情况，当遇到有危害线路的严重不良地质地段，如滑坡、岩堆、崩塌、泥石流等，一般应尽量绕避。如无法绕避或穿越比绕避更合理时，则应采取彻底根治、不留后患的措施。但处理地质病害，必然会影响工程造价的大幅度增大。复杂地质地区选线方法见本章第七节。 第三节 接轨方案的选择 一、接轨点的选择如渝怀铁路在东端有怀化接轨和吉首接轨两大方案，如图48所示。吉首方案比怀化方案的建筑里程少 62.08 km（两方案限坡均为

15、6 ），但吉首怀化利用焦柳线的一段必须增建二线才能满足运量要求，增建二线长 96.82 km，工程投资多 19 亿元；同时吉首又不是区段站，接轨条件较差，经过多方论证，最后选定怀化方案。图48 渝怀线东端接轨方案图二、接轨方向的选择在接轨点选定后，就要解决从接轨站的哪一端引入的问题。主要考虑以下两点： 主要客货流方向，应力求减少客货流的折角运输。 城市规划与新线引入的条件。一般城市居民密集，应力求减少拆迁工程量。 新线引入枢纽，不宜直接接轨于编组站，一般应在枢纽前方站或枢纽内适当车站上接轨。例如，石长铁路引入长沙枢纽，原设计在长沙站南边的黑石铺站接轨，并于20世纪60年代修建了湘江大桥的两座桥

16、墩，后来考虑主要客货流方向是南通广州，同时根据城市规划，长沙市北面为经济开发区，长沙站北面的捞刀河站新线引入条件好，拆迁工程量比由黑石铺站引入要小得多，故选定由捞刀河站引入方案，如图49所示。图49 石长线引入长沙站接轨方案图第四节 车站分布与选址铁路线路以车站（线路所）为分界点划分为若干区间。区间的界限，在单线铁路上以两个车站的进站信号机柱的中心为车站与区间的分界线；在双线铁路或多线铁路上，分别以各线路的进站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。为了提高线路通过能力，在自动闭塞区段又将一个区间划分为若干个闭塞分区，以同方向两架通过信号机柱为闭塞分区的分界线。车站是有配线的分界点。车站

17、是铁路运输的基本生产单位，它集中了与运输有关的各项技术设备。车站按其作业内容及作业性质的不同，客货共线铁路可以分为会让站、越行站、中间站、区段站和编组站。高速客运专线铁路的车站分为：越行站、中间站和始发站。客运专线的中间站按车站客运量大小又分为大、中、小型车站。车站分布和选址应在满足运输需要的前提下，结合地形、地质、工程难易程度，有无其他线接轨及接轨条件，方便地方客货运输等因素，综合考虑，比选确定。一、车站分布（一）车站分布的基本原理 铁路车站是完成运输生产兼经营的基层单位。为了保证铁路具有必要的通过能力并进行必要的技术作业，以及办理客货运业务，必须合理地分布车站。图410 站间示意图 为保证

18、铁路线路具有一定的通过能力，沿铁路线划分若干区间。图410为单线铁路的区间示意图，以进站信号机作为区间的分界。单线铁路每区间只允许一列列车占用。 车站的分布对地区客货运输服务和国民经济的发展有密切的关系。车站（尤其是区段站以上的大型车站）的作业量大、人员多，因而有较密集的设备与建筑物，使车站投资大、占地广，且建成后难以迁移。车站分布是铁路选线的重点问题之一，应将车站分布与铁路定线有机地结合起来。客货共线铁路，一般过程是：先结合机车交路的设计分布区段站，然后结合纸上定线，并保证需要的通过能力，分布一般的中间站、会让站或越行站。客运专线铁路，一般结合沿线城市分布情况，先分布有始发列车作业的大型站，

19、再结合平面定线情况，分布中型站和小型站。总之，要点线结合，才能得到总体上较为理想的线路位置和适当的车站分布。（二）客货共线铁路的区段站分布 区段站是客货共线铁路的重要技术作业站。区段站分布对客货共线铁路的线路的走向选择和工程、运营条件，特别是对机车的运用效率有很大的影响。因此，必须结合交路布置拟定若干个分布方案，认真进行技术经济比较，从中选出经济合理、运营方便的方案。影响区段站分布的因素较多，主要有以下几个方面： （1）区段站设置应和接轨站选择结合考虑，可利用既有线基本段，如图 411（a），（b）所示；或利用设计线新建基本段，在既有线区段站折返，如图411（c），（d）所示。需根据车流情况、

20、既有线机务段的负荷与改建条件比选确定。 （a） （b） （c） （d） 基本段 折返段 中途换班段图411 各种接轨情况下的交路和区段站设置示意图 （2）尽量靠近较大城镇和工矿企业所在地，以满足客货流集散的需要，并可改善铁路员工的生产、生活条件。站址位置应和城镇发展规划相配合。 （3）区段站应设在地形平坦、地质条件较好、少占农田、便于“三废”（废气、废水、废渣）的处理和水源、电源较为方便的地点。 （4）为减少列车改编设备和补机整备设备的投资，宜在列车换重点、补机摘挂点设置区段站。（三）客运专线动车段（所）分布客运专线的动车段（所）通常与有始发作业的高速车站设在一处。因此，动车段（所）的分布实质

21、上是有高速列车始发、终到站的分布。动车段（所）的分布应遵从以下原则：（1）动车段（所）分布应结合路网规划和沿线城市布局，结合有高速列车始发的车站分布进行布点，在高速客运专线的起点、终点站应设动车段，大型铁路枢纽和直辖市、省会市所在地的大型中间站，可分布动车维修所或运用所，如京沪高速铁路的北京站和上海站是始发站，而天津站、济南站和南京站是有高速列车始发终到的中间站。（2）动车段（所）的布点，应结合列车开行方案和列车牵引动力分析计算，布点应利于动车组周转运行。（3）动车段（所）布点应根据运输组织的需要，考虑沿线高速站晚间存放动车组的条件。（四）中间站、会让站或越行站分布1. 客货共线铁路客货共线铁

22、路的会让站、越行站和中间站分布的目的是为了保证铁路必要的通过能力，并为沿线城乡客货运输服务。这类车站的规模不大，但数量多，其分布对设计线的运营工作、工程投资及沿线工农业生产和居民的物质、文化生活具有较大影响。这类车站的分布要点如下： （1）必须满足国家要求的年输送能力和客车对数。 （2）会让站和越行站应按通过能力要求的货物列车走行时分标准分布。即通过能力N必须大于需要的通过能力。新建双线铁路的车站分布，应根据不同的列车种类、客车对数和行车速度采用不同的标准。线规规定，站间货物列车单方向的运行时分不宜大于表41所列数值。表41 新建双线铁路站间货物列车单方向运行时分路段旅客列车设计行车速度（km

23、/h）160140120旅客列车对数（对/d）303020214040机车种类电 力202520302520内 燃2540354540困难条件下，个别站间的货物列车运行时分可比上表规定值增大12 min。（3）办理客货运业务的中间站，应根据日均客货运量，结合该地区其他运输方式的发展情况合理分布，并与城市或地区规划相协调；有技术作业的中间站应满足技术作业要求。单线铁路技术作业站相邻区间的列车往返走行时分，应比站间最大往返走行时分少，规定如下： 区段站相邻站间各减少4 min； 其他技术作业站，如因技术作业时分影响站间通过能力，且将来不易消除其影响者，可根据需要减少相邻站间走行时分。 （4）应考虑

24、站间通过能力的均衡性，可用均等系数j表示式中 n 站间数目； 第i个站间运行图周期（min）； 控制站间运行图周期（min）。 （5）应结合地形、地质、水文和铁路运营条件考虑。 （6）新建单线铁路的个别地段时，若设站引起巨大工程，经技术经济比较，可设计为双线，以延长站间距离，减少工程。 （7）远期为双线、近期为单线的新建铁路，宜按双线标准分布车站。近期单线不能满足通过能力的需要时，可采用增加会让站等措施过渡；如确有技术经济依据，也可按满足近期单线运量要求分布车站。过渡工程设计应远近结合，尽量减少废弃工程。 （8）新建铁路最小站间距离：单线不宜小于8 km，双线不宜小于15 km。枢纽内站间距离

25、不得小于5 km。站间距离太短，将使工程费、运营费增加，运营指标恶化。 （9）新建线路分期开设的车站，应按各设计年度客货运量要求的通过能力和地方运输需要分别确定。 （10）改建既有线或增建第二线时，在通过能力允许的情况下，宜关闭作业量较小的车站。2. 高速客运专线高速客运专线一般中间站分布应满足设计能力要求，便于运营管理，方便旅客乘降，应与城市总体规划相协调，与其他交通方式有机衔接，并应留有一定的发展条件。1）站间距离各国高速铁路平均站间距离差别悬殊；日本东海道新干线平均站间距离为34.3 km，最长的区间为68.06 km，山阳新干线最短的站间距离为10.55 km。法国最长的站间距离超过1

26、00 km，而最短的仅9.9 km。我国高速铁路办理客运业务车站的站间距离，主要受城市分布、城市间距离的制约。京沪高速铁路宁沪段城市密度大，客运站平均距离约40 km，徐宁段城市少，其平均距离约66 km。京沪高速铁路全线客运站平均距离约为55 km。此外，由于高速铁路客车运行速度并不相等，高速列车也需在距离较长的客运站之间增加越行站，使站间距离适当均衡。在一般情况下，包括越行站在内的平均站间距离以3050 km为宜。当自然分布的客运站距离大于50 km，如该区间通过能力不受限制时，其间可不加越行站，也可预留远期加站条件。2）大型中间站的分布客运专线上的大型中间站，一般设于铁路枢纽和直辖市、省

27、会市所在地，是具有大量客运业务的客运站，如京沪高速铁路的天津站、济南站和南京站。大型中间站主要办理大量停站高、中速列车到发和少量通过高、中速列车通过作业；还办理为数较多的高速列车始发终到作业。大型中间站规模较大，配设有高速列车运用维修所等机车、车辆设施。高速客运专线大型中间站的设置应注意与相邻或附近的既有铁路线或车站的联系，以便通过高、中速联络线，在车站或附近办理高、中速列车的转线或可能的中速车换挂机车作业。3）一般中间站的分布为了尽量吸引沿线大小城市客流，高速客运专线的一般中间站应结合沿线的省辖市、县城和县辖市进行分布。理论上，高速客运专线车站分布应有利于吸引沿线所有大小城市的客流，然而如果

28、车站过多、过密，停站列车速度难以提高，通过列车运行于过密的咽喉区将影响旅客舒适度和增加不安全因素，也给养护维修增加难度。高速车站造价较高，特别是受客观因素控制时需要设高架站或拆迁大量建筑物，使得一个中间站的造价高达亿元以上。车站过密将增加大量投资。因此，要做到既要保证高速铁路有足够的客运量又要合理设置车站。从我国实际情况出发，高速客运站的设站条件应是具有较多的到发客运量和地市（省辖市）级城市，包括一些经济发达的县级城市。从京沪高速铁路所设办理客运站的情况看，宜具有预测年到发量客流均达到200万人/年左右的城市。4）车站分布应考虑的其他因素当高速铁路线路靠近既有铁路的联轨客运站（衔接既有多个方向

29、及以上干线的既有站），具有较多的与高速线换乘客运量和地方到发量，宜在既有站附近设高速站。根据国外高速铁路养护基地的分布，结合我国情况，沿线约50 km左右需设一处综合养护维修工区，车站分布宜结合工区分布，使综合工区的岔线尽量在高速站与正线连接，车站选址时应一并考虑综合工区的用地。有条件时，考虑区间渡线分布与车站分布协调，使区间渡线有可能与车站咽喉渡线结合，以减少区间渡线。二、中间站选址原则1. 结合城乡布局，尽量满足地方客货运输需要车站是直接办理客、货运输业务的地方，站址的选择应有利于最广泛地吸引客、货流。在满足国家要求的运输能力的前提下，适当调整区间走行时分，将车站设在城镇、大型工矿企业附近

30、，以满足地方运输的要求。高速铁路中间客运站一般规模较小，且车站建筑可与城市设施协调设计，融为一体，因此高速铁路可以深入市区设站，为城市居民提供极为方便的出行条件，从而更好地吸引客流。当线路和车站难于靠近城市和工矿企业时，应根据具体情况作出靠近和不靠近而以支线或公路联运的方案，进行比选。如衔接东海道和东北新干线的日本东京车站位于市中心区域，而成田机场远离市区80 km多，从机场到市区走高速公路的小车约需1.5小时。如果从东京站坐高速列车1.5小时就已到达名古屋了。因此有高速铁路通达距离在500 km左右的大阪等市与东京之间的航空客流，绝大部分被吸引到高速铁路。其他国家也有类似情况。如巴黎市区共有

31、8个铁路车站，有6个车站是在市中心4 km范围内。例如，京沪高速铁路徐州至南京取直方案与经蚌埠绕行方案相比，可缩短线路23.8 km，节省投资约9亿元人民币。但蚌埠现有到发旅客达800多万人/年，预测年度运量达1 800万人/年。其衔接水家湖方向的线路进出客流500多万人/年。又如南京至上海经镇江既有铁路站方案比距离镇江12 km的方案线路长5.9 km，增加投资2亿多元；但镇江站预测年度到发量达2 000万人/年。蚌埠、镇江两站，均为利大于弊，两市地位均较重要。蚌埠是皖东北的重要门户，尚可开行高、中速客车至省会合肥市及安徽省其他城市，镇江具有扩大吸引客流范围至扬州等地的作用。因此两市都设高速站，且两站址均取符合城市规划和便于吸引客流的方案。高速铁路中间站应将设于市区作为首选方案，当条件实在困难或代价过高时，应尽量设于市区边缘或尽可能靠近城市区。2. 考虑地形、地质、拆迁改建等工程条件车站占地广且建筑物和设备较多，因此车站站址应选在地质条件良好，地势平缓之处，应尽可能使线路与等高线平行，避免设在高填、深挖、高桥和隧道内，以利于节省工