铁路及公路选线习题参考解答.doc
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铁路与公路选线习题解答
一、铁路选线设计部分
1．简述选线设计的基本任务
答：
（1）根据国家政治、经济、国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路主要技术标准；
（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施等具体情况，设计线路的空间位置（平面、立面），在保证行车安全的前提下，力争提高线路质量、降低工程造价，节约运营支出。
（3）与其它各专业共同研究，布置线路上各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型或大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理，为进一步单项设计提供依据。
2．名词解释（有计算公式时，应给出相应的计算公式）：
货运量、货物周转量、货运密度、货流比、货运波动系数、铁路设计年度、轮周牵引力、车钩牵引力、列车运行基本阻力。
答：
货运量：
一年内单方向需要运输的货物吨数，应按设计线（或区段）上、下行分别由下式计算：
（104t/a）
式中Ci某种货物的年货运量（104t/a）。
货物周转量：
设计线（或区段）一年内所完成的货运工作量，可根据单方向一年内各种货运量Ci（104t/a）与相应的运输距离Li（km）按下式计算：
（104t.km/a）
货运密度：
设计线（或区段）每km的平均货物周转量。
（104t.km/km.a）
式中CHZ——设计线（或区段）的货物周转量（104t.km/a）；
L——设计线（或区段）的长度（km）。
货流比：
轻车方向货运量CQ与重车方向货运量的比值。
货运波动系数：
指一年内最大的月货运量和全年月平均货运量的比值，以表示。
铁路设计年度：
铁路的设计年度一般分为近、远两期；近期、远期分别为交付运营后第五年和第十年。
必要时，也可增加初期，初期为交付运营后第三年。
轮周牵引力：
使机车前进的牵引力是机车重力使动轮粘着于钢轨上而产生的作用于动轮轮周上的力，故称为轮周牵引力。
车钩牵引力：
是指机车用来牵引列车的牵引力，其值等于轮周牵引力减去机车全部运行阻力。
列车运行基本阻力：
列车在空旷地段沿平直轨道运行时所遇到的阻力。
在列车运行中总是存在的。
3．铁路设计时，如何考虑铁路设施的能力与运量增长相适应？
答：
铁路的建筑物和设备，应根据设计年度的运量分期加强，使铁路设施的能力与运量增长相适应。
这样，既能满足国民经济发展对铁路日益增长的运输要求，又可节约铁路初期投资。
对于可以逐步改、扩建的建筑物和设备，应按初、近期运量和运输性质确定，并考虑预留远期发展的条件。
对于不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质确定。
4．根据电力机车牵引性能图，简述机车牵引力的限制条件？
答：
粘着、电动机功率、允许电流和构造速度
5．韶山3型电力机车牵引列车在线路上运行，当列车运行速度为40km/h时，计算机车的最大粘着牵引力。
（注：
机车粘着质量Pμ=138t，粘着系数按式（1-7）计算。
）
解：
机车的最大粘着力为：
6．根据教材图1-5所示电力机车牵引特性图，采用持续制，确定当列车运行速度分别为60km/h、80km/h时，机车的最大牵引力（特性曲线外包线）。
答：
当列车运行速度为60km/h时，机车的最大牵引力为255100N;
当列车运行速度为80km/h时，机车的最大牵引力为142200N;
7．简述构成列车运行基本阻力的因素。
答：
构成列车运行基本阻力的因素是：
轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮与钢轨的滚动摩擦阻力、车轮在钢轨上的滑动摩擦阻力、轨道不平顺与车轮踏面等引起的冲击和振动阻力以及空气阻力构成。
8．简述基本阻力的实验条件。
答：
基本阻力的实验条件是：
运行速度不小于10km/h、外温不低于－10℃、风速不大于5m/s。
9．某列车采用韶山3型电力机车牵引，机车质量P=138t，列车牵引质量G=2620t；车辆均采用滚动轴承；计算当列车以最低计算速度运行时，列车基本阻力与列车平均单位基本阻力。
解：
Vjmin=48km/h
＝（2.25＋0.019V＋0.00032V2）g
＝（2.25＋0.019×48＋0.00032×482）×9.81=38.3（N/t）
车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：
＝（0.92＋0.0048V＋0.000125V2）g
＝（0.92＋0.0048×48＋0.000125×482）×9.81=14.1（N/t）
列车平均单位基本阻力为：
（N/t）
10．列车资料如9题，若列车长度为730m，当牵引运行速度为50km/h时，计算下列情况下的列车平均单位阻力。
（1）列车在平直道上运行；
（2）列车在纵断面为3‰的下坡道，平面为直线的路段运行；
1200
100
LY/2
α-24°
R-500
LY-209.4
A
C
B
（a）B
（b）B
（c）B
A
（3）列车在长度为1200m，坡度为4‰的上坡道上行驶，该坡道上有一个曲线，列车分别处于下图中的（a）、（b）、（c）路段；
解：
将V=50km/h代入公式中进行计算，
＝（2.25＋0.019V＋0.00032V2）g
＝（2.25＋0.019×50＋0.00032×502）×10=40（N/t）
车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：
＝（0.92＋0.0048V＋0.000125V2）g
＝（0.92＋0.0048×50＋0.000125×502）×10=14.7（N/t）
列车平均单位基本阻力为：
（N/t）
（1）列车在平直道上：
w=w0=16（N/t）
（2）w=w0+wj=16-3×10=-14（N/t）
（3） （a）
w=w0+wj+wr=16+4×10+3.45=59.45（N/t）
（b）（N/t）
w=w0+wj+wr=16+4×10+1.73=57.73（N/t）
（c）w=w0+wj+wr=16+4×10+0=56.0（N/t）
11．
（1）当列车处于上题（a）的情况时，分别计算AC段、CB段的加算坡度；
（2）若将曲线阻力均匀分配在AB段上，计算AB段的加算坡度。
解：
（1）（‰）
AC段：
（‰）；CB段：
（‰）
（2）（‰）
（‰）
12．现有一坡段，其长度为1250m，i=7.5‰。
该坡段上有一曲线和隧道，曲线α=35°42’，R=800m，Kr=498.47m；已知隧道单位空气附加阻力=2.0N/t。
问该坡段的平均加算坡度是多少？
解：
（‰）
（‰）
13．分别简述空气制动与电阻制动的特点及其主要用途。
解：
空气制动的特点：
制动力大，当速度为零时，仍可产生较大的制动力；主要用途：
区间限速、紧急制动、进站停车；
电阻制动：
特点：
制动特性稳定，可根据需要提供必须的制动力；制动力大小是速度的函数，低速运行时，制动力迅速减小；主要用途：
用于区间调节速度；
14．简述确定牵引质量的限坡条件。
答：
列车在限制坡度上以机车计算速度等速运行。
15．某新建设计线为单线铁路，=12‰，韶山1电力机车牵引，车辆采用滚动轴承货车；到发线有效长度650m，站坪最大加算坡度为=2.5‰，
（1）计算牵引质量，并进行起动与到发线有效长检查（按无守车考虑）。
（2）计算牵引净重和列车长度。
解：
（1）查表12-1，VJ=43.0km/h，FJ=301.2KN，Fq=487.3KN，P=138t，LJ=20.4m
=（2.25+0.019×43+0.00032×432）×9.81
=35.89（N/t）
=（0.92+0.0048×43+0.000125×432）×9.81
=13.32（N/t）
（t）
取（t）
起动检算：
（t）>1900t
能顺利起动。
到发线有效长检算：
（t）>1900t
不受到发线有效长限制。
（2）牵引净载为：
列车长度为：
16．某设计线为单线铁路，ix=8‰，东风4型内燃机车牵引；到发线有效长度650m，站坪最大加算坡度为iq=2.5‰，计算牵引质量，并进行起动与到发线有效长度检查（按无守车考虑）。
[资料]确计算牵引力Fj=308000N，起动牵引力Fq=409500N，计算速度Vj=20km/h，机车长度Lj=21.1m，机车质量P=138t，车辆每延米质量qm=5.526t/m，
wq’=5.0gN/t，wq”=（3+0.4iq）g，且不小于5.0gN/t;
解：
=（1.04+0.0162×20+0.000138×202）×9.81
=13.92（N/t）
=（1.07+0.0011×20+0.000263×202）×9.81
=11.74（N/t）
（t）
取（t）
起动检算：
取
（t）>2930t
能顺利起动。
到发线有效长检算：
（t）>2930t
不受到发线有效长限制。
17．单位合力曲线是按什么线路条件计算与绘制的？
当线路上有曲线、坡道、隧道时为什么能使用，如何使用？
答：
单位合力曲线按列车在空旷地段平直道上运行时所受的单位合力与速度的关系曲线。
当线路上有曲线、坡道、隧道时，根据列车运行地段的线路平纵面具体情况，计入因坡道、曲线、隧道等附加阻力而换算得到的加算坡道阻力。
此时只需将合力曲线图的纵轴移动一个10ij值即可。
ij为正值时，纵轴向左移动10ij值；ij为负值时，纵轴向右移动10ij值。
这时原来各条c＝f（V）曲线对新的坐标轴关系，就是列车在ij坡道上运行时的单位合力曲线。
18．根据《铁路选线设计》教材P38图1-12的单位合力曲线图，
（1）图中5条曲线的名称
（2）试求出牵引运行i=+5‰的均衡速度；试求出惰力运行i=-1‰的均衡速度；试求出i=-5‰的限制速度。
（3）在下列条件下，列车是加速、等速还是减速运行。
①牵引状态，以40km/h速度进入6‰的上坡道；
②牵引状态，以75km/h速度进入5‰的上坡道；
③惰性状态，75km/h速度进入2‰的下坡道；
④电阻制动，以65km/h速度进入10‰下坡道。
答：
（1）图中的5条曲线分别是：
牵引运行时的单位合力曲线、惰力运行时的合力曲线、电阻制动合力曲线、空气制动合力曲线、电阻加空气制动合力曲线。
（2）
牵引运行i=+5‰的均衡速度为68km/h；
惰力运行i=-1‰的均衡速度 为0km/h。
i=-5‰的限制速度为81km/h。
（3）
牵引状态，在6‰的上坡道，列车的均衡速度是63km/h，以40km/h速度进入时列车会加速；
牵引状态，在5‰的上坡道，列车的均衡速度是68km/h，以75km/h速度进入时列车会减速；
惰性状态，在2‰的下坡道，列车的均衡速度是71km/h，以75km/h速度进入时列车会减速；
电阻制动，在2‰的下坡道，列车的均衡速度是40km/h，以65km/h速度进入时列车会减速。
19．简述用均衡速度法计算行车时分的基本假定。
答：
用均衡速度法计算行车时分的基本假定是：
假定列车在每一个坡段上运行时，不论坡段长短,也不论进入坡段时的初速高低，都按该坡道的均衡速度（或限制速度）作等速运动考虑。
20．用均衡速度法计算行车时分，为什么要加起、停附加时分？
答：
因列车在车站起动及进站停车时相差较大，所以要加起停附加时分。
1000
1.0
8000
6.0
0
1000
α=54°
α=34°
甲站
乙站
α=43°
纵断面
平面
21．根据《铁路选线设计》教材P38图1-12的单位合力曲线图，用均衡速度法，求甲乙两站间的往返行车时分。
线路平纵面图如下：
解：
注意的问题:
1）根据加算坡度查均衡速度；
2）时分计算中，距离的单位为km。
甲-乙：
i1=0，V1=86km/h；
‰；V2=63km/h
i3=1，V3=78km/h；
（min）
乙-甲：
i3=0，V1=86km/h；
‰；V2=79km/h
i1=-1，V3=84km/h；
（min）
（min）
22．名词解释：
铁路通过能力、铁路输送能力、运行图周期、控制站间、列车不同时到达间隔时分、列车会车间隔时分、满轴系数、扣除系数。
答：
铁路通过能力：
铁路每昼夜可以通过的列车对数（双线为每一方向的列车数）。
铁路输送能力：
铁路单方向每年能运送的货物吨数。
运行图周期：
一对普通货物列车占用区间的总时分，用TZ表示，TZ＝tW＋tF＋tB＋tH.。
控制站间：
运行图周期TZ值最大或通过能力N最小的区间。
全线（或区段）的通过能力，应按控制区间的运行图周期计算。
列车不同时到达间隔时分：
一列车到达车站中心起到对向列车到达或通过车站中心的最小间隔时分。
列车会车间隔时分：
一列车到达或通过车站中心起到该车站向原区间发出另一列车时的最小间隔时分。
满轴系数：
快运货物、零担、摘挂列车的货物质量与普通货物列车的货物质量的比值，称为满轴系数
扣除系数：
开行一对（或一列）旅客、快货、零担、摘挂列车，在平行运行图上占用的时间与一对（或一列）普通货物列车占用时间的比值。
23．铁路设计的基本标准是什么？
铁路的主要技术标准有那些？
为什么它们是主要技术标准？
答：
铁路设计的基本标准是对铁路输送能力、工程造价、运营质量以及选定其他有关技术条件有显著影响的基本要求和设备类型。
铁路的主要技术标准有：
正线数目、限制坡度、最小曲线半径、车站分布、到发线有效长度、牵引种类、机车类型、机车交路、闭塞类型。
因这些标准对铁路能力大小起决定作用，因而是主要技术标准。
24．在单线铁路设计中，采用的是什么样的运行图，它有什么特点？
试画出该种运行图的示意图。
答：
在单线铁路设计中采用的是平行成对运行图，它的特点是：
假定线路上运行的都是普通货物列车，往返成对且同一区间同一方向的列车运行速度相同。
25．为什么铁路通过能力要有一定的储备量，试简述其原因。
答：
保证国民经济各部门及军列的特殊运输需要；保证列车晚点和车站堵塞时及时调整运行图，恢复正常运行秩序；保证线路经常维修与大中修工作不干扰列车正常运行的需要。
铁路通过能力必须具有一定的储备量。
26．单线铁路平行成对运行图的通过能力计算式分别为：
，，
（1）绘出各式所对应的平行成对运行图的计算图式；
（2）对各式进行分析，说明何种情况的N最大；
（3）若车站作业时分=3min，=2min，,分别按a，b，c式计算本线的区间通过能力；区间往返走行时分如下表所示：
区间
1
2
3
4
5
6
7
（min）
31
24
29
33
23
30
28
解：
（1）（注意的问题：
不同时到达时分与会车时分的概念；控制区间的概念；）
tW
tH
tF
tH
TZ
tW
tB
tF
tH
TZ
TZ
tW
tB
tF
tB
（2）
为技术作业时间，且，所以有c。
（3）
（对/天），
（对/天），
（对/天）
27．某新线采用半自动闭塞，控制区间往返行车时分为24分钟，货运波动系数为1.16，货物列车牵引定数为3300t，每天旅客列车4对，零担车1对，摘挂列车2对，快运货物列车2对，求本线的通过能力和输送能力。
车站作业时分取表1-7中的较小值；扣除系数取表1-8中的较大值。
解：
通过能力为：
（对/天），
（对/天）
输送能力为：
（Mt/a）
28．某设计线为单线铁路，韶山1型电力机车牵引，ix=12‰，牵引定数Q=2400t，国家对该线要求完成的输送能力为1200Mt，全线有11个区间，由牵引计算知各区间的往返走行时分A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
29
31
32
31
30
29
31
30
32
31
30
如下表：
各种车辆资料为：
=3对/天，=2对/天，=对/天，=1对/天；
试检算该线的输送能力是否满足输送能力的要求。
资料如下：
解：
（对/天），
（对/天）
（Mt/a）>12（Mt/a）
输送能力满足要求。
29．何为线路中心线，线路的空间位置是由什么决定的？
答：
线路中心线：
路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线交点在纵向上的连线。
线路的空间位置是由它的平面和纵断面决定的。
30．何为线路平面、纵断面？
答：
线路平面：
线路中心线在水平面上的投影。
表示线路平面位置。
线路纵断面：
沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、线路中心线的立面图。
表示线路起伏情况，其高程为路肩高程。
31．某线路概略平面上有两曲线，曲线资料如下：
（1）α=30°42’30”，R=1800m
（2）α=24°00’00”，R=800m
试计算该曲线的曲线要素：
曲线切线长TY，圆曲线长度LY及曲线外矢距EY
解：
（1）
（2）
32．某设计线最高设计速度Vmax=120km/h，初步设计线路平面曲线资料为α=30°42’30”，R=1800m，
（1）查《铁路选线设计》表2-4，选配该曲线的缓和曲线长度l0；
（2）试计算该曲线的曲线要素：
曲线切线长T、曲线长度L、曲线外矢距E；
（3）若从图上量的该曲线起点ZH（直-缓）点的里程为K100+200，计算该曲线的各曲线主点（ZH、HZ、HY、YH）里程；
解：
（1）查《铁路选线设计》表2-4，l0=70m；
（2）
（3） ZH点的里程为K100+200
HZ点的里程=ZH点的里程+L=K101+234.72
HY点的里程=ZH点的里程+l0=K100+270
YH点的里程=HZ点的里程-l0=K101+164.72
33．某设计线路段旅客列车设计行车速度为120km/h，线路平面相邻两曲线的交点JD1与JD2之间的距离为1480.98，已知曲线资料为α1=60°，R1=800m，α2=80°，R2=1000m
（1）按《铁路选线设计》表2-5选配缓和曲线长度l1、l2；
（2）计算该两曲线间的夹直线长度，并检查其最小夹直线长度条件。
解：
1）查表2-5：
l1=一般为`150m，困难为130m；l2=一般120，困难为100m；
2）
（1）缓和曲线长度采用推荐值
lj=1480.98-537.56-899.60=43.82m，不满足最小夹直线长度的要求。
（2）缓和曲线长度取最小值
lj=1480.98-527.39-889.45=64.14m，满足困难条件下最小夹直线长度的要求。
所以，本设计缓和曲线仅能满足困难条件的要求。
34．简述曲线半径对工程和运营的影响。
答：
地形困难地段，采用较小的曲线半径一般能更好地适应地形变化，减少路基、桥涵、隧道、挡墙的工程数量，对降低工程造价有显著效果，但也会由于增加线路长度、降低粘着系数、轨道需要加强、增加接触导线支柱等原因引起工程费用增大。
采用小半径曲线对也会不利于运营，特别是曲线限制行车速度时，维修工作量增大、等因素从而对运营带来不利影响。
因此必须根据设计线的具体情况，综合工程与运营的利弊，选定设计线合理的最小曲线半径。
35．试按旅客舒适条件和钢轨磨耗条件，计算并选取下列条件下的最小曲线半径：
Vk=120km/h,VH=80km/h,hmax=125mm,hQY=40mm,hGY=30mm/h。
解：
（1）按旅客舒适条件：
（2）按轮轨磨耗条件：
取上两式的最大值并进整为100m的整数倍，Rmin=1400m。
竖曲线起点
12‰
0‰
36．线路纵断面中的一段如下图所示,变坡点处设计高程为123.45m,I级铁路,求TSH、LSH及竖曲线上每20m点处的施工标高（图中1、2、3……等各点）。
解：
（1）计算竖曲线要素
△i=i1-i2=0-12=-12（‰），为凸形
切线长：
TSH=5|△i|=5×12=60m
竖曲线长：
LSH=2TSH=2×60=120m
外矢距：
ESH=TSH2/2RSH=1202/（2×10000）=0.72m
（2）计算设计高程
竖曲线起点处：
横距x1=0m
竖距h1=x12/2R=0m
切线高程=123.45-60×0.012=122.73m
设计高程=切线高程=122.73m
1点处：
横距x1=20m
竖距h1=x12/2R=202/（2×10000）=0.02m
切线高程=122.73+20×0.012=122.97m
设计高程=122.97-0.02=122.95m
2点处：
横距x2=40m
竖距h2=x22/2R=402/（2×10000）=0.08m
切线高程=122.73+40×0.012=123.21m
设计高程=123.21-0.08=123.13m
3点处：
横距x2=60m
竖距h2=x22/2R=602/（2×10000）=0.18m
切线高程=122.73+60×0.012=123.45m
设计高程=123.45-0.18=123.27m
4点处：
横距x4=40m
竖距h4=x42/2R=402/（2×10000）=0.08m
切线高程=123.45+40×0.0=123.45m
设计高程=123.45-0.08=123.37m
5点处：
横距x5=20m
竖距h5=x52/2R=202/（2×10000）=0.02m
切线高程=123.45+20×0.0=123.45m
设计高程=123.45-0.02=123.43m
6点处：
横距x6=0m
竖距h6=x62/2R=0m
切线高程=123.45m
设计高程=123.45m
37．电力牵引，ix=6‰，近期货物列车长度LL=750m，线路平面如下图所示，该地段要用足坡度下降，试设计其纵断面。
374
478
157
349
256
355.17
①
②
③
④
⑤
6
350
5.6
10006
6
450
5.1
300
5.2
350
6
300
5.4
400
6
200
5.6
850
6
350
曲线资料：
曲线①：
α=30°42’30”，R=1800，LY=964.73
曲线②：
α=24°00’00”，R=500，LY=209.44
曲线③：
α=25°40’00”，R=500
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