铁道工程电子教材-17.既有线改建与第二级设计文档格式.doc

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（1）不成对运行图

当上下行行车量不均衡时，可编制不成对运行图，使重车方向加开列车，轻车方向多余的机车，可附挂在回程列车上折返。

不成对运行图的通过能力，可按重车、轻车方向分别计算。

图17─2（a）为非自动闭塞区段的不成对运行图，其重、轻车方向的通过能力、按下式计算：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—2）

式中β—不成对系数，即重车方向与轻车列车次数之比值，。

图17—2（a）中，β=2；

　　—同向列车连发间隔时分（min）。

图17—2（b）为自动闭塞区段的不成对运行图，重车方向追踪运行，其重、轻车方向通过能力、为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—3）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—4）

式中I—追踪列车发车间隔时分，一般取I=10min或I=8min　　　　　　　

　　　　　　　　　（a）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）

　　　　　　　　　　　　　　图17—2　不成对运行图

　　　　　　　（a）非自动闭塞　　　（b）自动闭塞

（2）追踪与部分追踪运行图

　　在单线自动闭塞区段上，当中间站的到发线数量较多，能够组织双方向追踪列车在车站上交会和越行时，可采用两列（或几列）车连续发车的追踪或部分追踪运行图，如图17—3。

　　图17—3（a）为两列车追踪运行图，其通过能力为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—5）

式中　I′、I〞—分别为上行、下行方向追踪列车发车间隔时分（min）。

　　追踪运行图虽然可以提高通过能力，但由于列车交会停站时间加长，使旅行速度降低，并需增加车站站线数量。

为了缓和上述缺点，实际上多采用部分追踪运行图。

　　图17—3（b）为部分追踪运行图，其通过能力为：

　　　　（17-6）

　（a）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（b）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图17—3　追踪与部分追踪运行图

　　（a）追踪　　（b）部分追踪　

（二）改换信联闭装置

　　采用较完善的信号、连锁、闭塞装置，可缩短列车在站交会、越行作业时间，从而提高通过能力，并可相应提高旅行速度，加速机车车辆周转，降低运输成本。

信联闭的改装费用及对正常运营的干扰均较改建工程小，提高通过能力的效果相当显著，所以既有线加强时，应首先改善信联闭类型。

　　改善信联闭可作为加强措施单独采用，也可与其他改建工程一并进行，使铁路能力显著提高。

　　电气路签闭塞时，一对列车在区间两端办理接发车的作业时分通常需8～10min，通过能力相对降低。

改建既有铁路时，一般应将路签闭塞更换为半自动闭塞、自动闭塞或调度集中。

　　单线铁路由电气路闭塞改为半自动闭塞,其通过能力约为42～48对/d,一般可提高10%左右，采用调度集中、半自动闭塞，可提高通过能力15%左右。

单线铁路单纯采用自动闭塞提高通过能力约25%；

再安装调度集中并组织列车追踪运行时，通过能力可提高35%～40%，但要相应增加车站到发线数量并使列车旅行速度降低。

　　复线铁路采用自动闭塞，追踪列车间隔时分采用10～8min，平行运行图的通过能力可达144～180对/d；

而半自动闭塞时的通过能力仅能达到70～90对/d。

因此，复线铁路应尽可能采用自动闭塞；

只有当运量增长较慢，或因线路条件限制不宜采用自动闭塞时，方可采用半自动闭塞。

　　（三）设车站或线路所

　　既有单线铁路各站间通过能力不均衡时，若少数控制站间的距离较长，且站间中段地形较平缓，设站不宜引起巨大工程时，在这些控制站间增设车站，以缩短走行时分，提高通过能力。

这种措施一般投资不多，而效果显著。

　增设车站后，站间距离不能过短。

否则将受办理接发列车作业时间的限制，使行车调度工作困难；

同时，因列车交会停站次数增加，使旅行速度降低。

车站间最短距离，应按两站办理行车闭塞所要求的作业时间计算确定。

　　　　　　　　图17—4　　站间最短距离

如图17—4所示，当通过列车中心经过车站中心后，要通知前方车站，并有前方站准备接车进路，在此时间内列车要运行一段距离，即　；

此时列车头部距前方站的进站信号机应有一段确认信号距离和制动距离；

另外尚应计入前方站信号机至车站中心的距离。

将图中各段距离相加，即得两站间最短距离。

按我国目前的行车速度、列车长度、制动距离、闭塞方式等条件推算，站间最短距离一般不宜短于5km。

　　在未安装自动闭塞的区段，若控制站间设站困难，可考虑在车站之间加设线路所，以组织连发列车，提高通过能力。

　（四）增建第二线及其过渡措施

　　增建第二线是提高铁路能力最有效的措施，但造价很高。

在运量增长不快的既有线上，应采用分阶段逐期加强的措施；

如向控制站间延长站线，或在控制站间修建第二线，来提高全区段的通过能力。

最后再过渡到全线复线。

这样，既可适应运量增长，又可节省初期投资，在修建第二线时，也不会废弃初期增建的工程。

　　1．向控制站间延长站线

当既有线控制站间不宜增设车站时，可将站线向控制站间延长，以缩短控制站间的运行图周期，提高通过能力。

由图17—5知，将站线向控制站间延长后，1001次列车可由实线向右平移一个不同时到达时分至虚线。

根据和移动后1001次运行线（虚线）和1002次车运行线，可初步确定延长站线的长度。

　　　　　　　图17—5　　向控制站间延长站线

2.建双插段组织不停车交会

　　若既有车站两相邻站间都是控制站间，则可将站线向两端站间延长，使列车在此站组织不停车交会。

这样，可消除车站间隔时分和列车起停附加时分，从而使两个控制站间的通过能力均有所提高。

　　修建双插入段，组织不停车交会，应考虑列车晚点之可能性。

　　设计双插入段，尚应注意下列问题：

（1）应保证列车在出发信号机前停车后能顺利起动，以及信号要有良好的嘹望条件。

（2）连接正线的道岔设在直线上；

且宜采用18号道岔，以免列车进出侧线时限制速度。

　　（3）延长的站线与正线连接处，应设置安全线，以隔开进站与出站进路，保证行车安全。

　　（4）若车站两端站间行车时分相差很多，则可将理论会车中心线向控制站间移动；

根据移动的全车中心线，确定双插段的长度和位置。

　　在全区段修建均匀的双线插段组织列车不停车交会的措施，因我国运营经验不多，且对列车按运行图准确运行要求甚高，一般认为不宜实现，近年来已很少采用。

　　3.在控制站间铺设第二线

　　控制站间铺设第二线后，可在此复线站间组织不停车交会，以提高通过能力。

并可作为全线的一个过渡阶段。

　　这种措施一般适用于下列情况：

（1）控制站间为持续陡坡地段，增设车站与延长站线都比较困难时；

（2）当向站间延长站线后，单线站间长度不足3km时；

　　（3）控制站间的坡度陡长，既控制通过能力，又限制牵引质量时，宜将既有线作为复线下坡方向运行线，第二线采用较缓的坡度作为复线的上坡方向运行线，这样，既增加了通过能力，又提高了牵引吨数。

　　4.增加第二线

　　当既有线运量增长迅速，采用其他加强措施不能显著推迟修建第二线时，为减少频繁施工对运营的干扰，在全线一次修建第二线往往是合理的。

　　复线自动闭塞的通过能力比单线提高3～4倍，旅行速度比单线提高30%左右，运营费比单线降低20%左右。

二、提高牵引吨数的措施

（一）运输组织措施

　　1.动能闯坡

　　当一个区段内有个别陡而短的坡段限制了全区段的牵引吨数时，可采用使列车在陡坡前的车站不停车，以提高陡坡前的列车动能，使牵引吨数较大的列车，能利用动能闯过陡坡，从而提高全区段的牵引吨数。

　　采用动能闯坡时，应使列车到达坡顶的速度不低于机车计算速度，并据此确定动能闯坡的牵引吨数。

牵引吨数可用图解法确定。

其方法是先假定2～3个牵引吨数，根据线路平纵面，分别绘出速度距离曲线，得到2～3个相应的坡顶速度，据此可绘出牵引吨数与坡顶的关系曲线，如图17—6所示。

在该曲线上，可找到与机车计算速度对应的牵引吨数。

　　图17—6　　牵引吨数与坡顶速度关系曲线

　　2.补机推送

　　若区段内个别位于车站附近的陡坡限制牵引吨数，且利用动能不能闯上坡顶时，可采用补机推送办法，以提高牵引吨数和行车速度。

补机挂在列车尾部，可推送到下一车站，然后附挂在对向列车上折回补机站；

亦可将列车推送到陡坡坡顶，在站间摘钩折返。

　　补机推送可在单线区段和非自动闭塞的双线区段采用，其通过能力应根据行车组织和补机运行方式进行计算。

计算时应考虑补机在站间往返运行时间对运行图周期的影响。

　　3.组合列车

　　两列货车合并运行，在运行图上仅占用一条列车运行线，而牵引吨数加倍，故可达到提高输送能力的目的

　　开行组合列车，应将起讫车站（区段站或编组站）一股到发线的有效长度加长一倍，供组合列车连挂出发和到达分解；

一般车站不需延长站线，普通列车在侧线待避，组合列车在正线通过。

区段内少数车站可将一股到发线延长，供旅客快车交会和越行组合列车时，组合列车停站之用；

单线区段还可利用延长的站线进行双方向组合列车的交会。

（二）增大牵引功率的措施

　　增大牵引功率不但可以提高牵引吨数；

并且可以提高运行速度，相应增加通过能力。

牵引吨数提高后，车站到发线有效长度也要相应加长。

　　1.加力牵引

　　在一个区段内有连续几个站间为持续陡坡，限制牵引吨数时，可考虑在该地段内，采用加力牵引。

这样，全区段的牵引吨数即可根据其他单机牵引路段的较缓坡度来决定，从而使全区段的牵引吨数得以提高。

　　加力牵引地段，因牵引力往往有富裕，可使速度提高；

若原控制站间位于加力牵引地段内，则全区段的通过能力也可相应提高。

在加力牵引的起讫车站，因摘挂补机要增大车站作业的间隔时分，有可能使加力牵引的起讫站间通过能力降低，故应酌情采用相应措施。

　　加力牵引的起点站或终点站应设置补机整备设备，有可能时宜将有机务设备的车站作为加力牵引的起讫车站。

加力牵引地段的车站到发线有效长度应较规定值增加（N－1）台机车的长度（N—机车台数）。

　　2.采用大型机车

　　在全线或个别区段采用功率较大的机车，既能提高牵引吨数，又可适当提高速度。

　　3.采用电力或内燃机车

电力与内燃机车牵引力大、速度高、起动与制动性能好，可以大大提高牵引吨数、行车速度和输送能力。

　　电力、内燃机车整备一次可以行驶很长距离，不象蒸汽机车那样需在中途给水、加煤，故可大大延长交路距离。

提高机车运用效率，提高旅行速度、减少机务段数目。

且乘务员具有良好的工作条件；

所以采用电力、内燃牵引时，多改用轮乘制的超长交路，交路距离可延长到300km以上。

采用电力、内燃牵引，牵引吨数提高，需延长到发线有效长度，并改造既有蒸汽牵引的机务设备，拆除不必要的加煤、给水及转向设备。

电力牵引需修建供电设备，因建筑限界的高度提高，可能引起隧道、桥梁与天桥的改建，既有的通讯线路因供电系统交流电的干扰，也需要进行改建。

（三）减缓最大坡度的措施

　　我国50年代、60年代，基本采用蒸汽牵引，机车功率较小，为了提高牵引吨数或统一全线的牵引定数，在改建既有线时，多采用减缓最大坡度的措施。

但落坡就要改线，往往造成大量废弃工程，投资巨大，干扰运营，且占用农田。

目前我国电力、内燃机车发展很快，功率也较大，应力争用牵引动力来提高牵引吨数，避免落坡改线，节约改建投资，加快改造进程，减少运营干扰。

　　既有线的限制坡度一般不应改动，长大干线的限制坡度也不必要强求统一；

牵引定数的统一，宜用不同功率的机车去实现。

既有线的加力坡一般应予保留，不宜轻易采用削坡方案。

改变牵引种类后，视具体情况可采用功率更大的单机牵引实现规定的牵引吨数。

　　增建第二线，通过能力可大大提高，即使采用同样的机车，输送能力也可达既有线的3～4倍。

既有线保留较陡坡度，可以作为双线的下坡方向运行线，并不限制牵引吨数；

必要时，还可更换牵引种类，进一步提高输送能力。

所以既有线的最大坡度一般更无削减的必要。

　　若既有线仅有少量的较短的超过限制坡度的陡坡坡段，限制了牵引吨数的提高，采用落坡措施改建工程量不大时，可以削减超限坡度，以提高牵引吨数。

这时，应根据改建地段的具体情况，采用相应措施。

可以另修一段新线，采用展线方法减缓坡度；

也可以在凸形纵断面的坡顶用隧道代替路堑，以降低爬坡高度，或在凹形纵断面的坡脚用高架桥代替填方，以减小下降高度。

前一种改建方式，对既有线运营干扰较小，但要使线路长度增加；

后两种改建方式，对既有线运营干扰较大，但不增加线路长度，且减小了克服高度，可使运营费有所降低。

　　由于过去最大坡度折减的数值和方法与现行《线规》不同而引起的超限坡度值一般不大，若按现行规定减缓坡度将引起巨大工程时，可以保留原设计标准不予改建。

既有线的限制坡度变更或改为加力坡度时，相邻坡度差不符合《线规》要求时，如有充分依据，亦可保留原坡度差不予改建。

　　（四）延长到发线有效长度

　　牵引吨数提高,致使列车长度增长，所以要延长到发线有效长度，到发线有效长度的延长，要相应改移信号机位置，改铺咽喉区道岔与连锁设备。

站坪长度的相应延长，还要引起延长地段路基、挡墙、桥涵工程的改建。

若进站引线坡度较陡时，因站坪坡度较小，还可能引起展线，工程甚大。

　　货物列车牵引吨数提高后，不但需要延长沿线会让站、越行站、中间站、区段站的到发线有效长度，并且需要延长有关编组站到达场、编组场、出发场的股道有效长度。

编组站股道有效长度的延长，往往拆迁量大，工程艰巨。

必要时可采用大型货车和缩短型货车，提高每延米的货车质量，以减缓延长站线有效长度的压力，若改建设计选定的站线有效长度限制牵引吨数时，列车需欠轴运行，富余的机车功率可用来提高行车速度。

　　因延长到发线有效长度或其他原因，需要改建既有车站时，站坪正线的曲线半径和坡度，在特殊困难条件下，如有充分依据，可比新线标准降低，保留现状。

三、改建运营条件的措施

（一）平面与纵断面的改善

　　既有线改建应充分利用原由工程，不应大拆大改。

设计标准可较新线适当降低。

但为了保证行车平稳等运营要求，仍需进行少量的必要改建。

　　1.曲线半径

　　既有线改建时，应力争保留原有的最小曲线半径，以免大量废弃工程。

地形平易且小半径曲线数量较少，容易改建时，可通过技术经济比较，选定新的最小曲线半径。

既有线的旅客列车最高速度应根据既有线的运输需求、地形和运营条件及改建的难易，慎重确定路段设计速度。

最小曲线半径不宜限制旅客列车速度。

　　在速度不高的地段，如停车站两端，凸形纵断面的坡顶，连续陡坡地段（上坡速度受机车牵引力控制，下坡速度受自动条件限制），其曲线半径可小于规定的最小曲线半径。

　　限制速度的曲线半径，如改建特别困难，有充分依据时亦可予以保留，规定限速运行。

　　既有线的少量小曲线半径，如改建后能显著提高速度，且工程不大；

或者改建后能缩短控制站间走行时分，如果全区段通过能力时，改建这些曲线是必要的。

　　电力机车在小半径曲线上的横向力较大。

当R≤300～350mm时，会使钢轨磨耗和破损加剧、轨距扩大、轨距杆拉断、线路横移，坡度陡峻时轨道爬行严重，故既有线电化时，最小曲线半径不宜小于300～350m。

　　2.复曲线

　　改建既有线，在困难条件下，为减少改建工程，可保留原有的复曲线。

　　保留复曲线时，应根据相邻两圆曲线的曲率差是否大于临界值K，决定是否需要设置中间缓和曲线。

式中　L—车体长度（m），一般客车取24m；

　　　b—欠超高时变率（mm/s）,路段设计速度为80km/h，一般取45mm/s，困难取52.5mm/s；

　　　f—超高变化率（mm/s），路段设计速度为80km/h，一般取32mm/s，困难取36mm/s；

特殊困难取40mm/s；

（1）当，可不设中间缓和曲线，此时，复曲线两端的缓和曲线长度应保证两单曲线具有相同的内移距离，即，或，故

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—8）

（2）当,需设中间缓和曲线.此时,两端与中间缓和曲线应具有相同的缓和曲线半径变更率,设计时可选定一端缓和曲线长度,然后计算另一端及中间缓和曲线长度。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—9）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（17—10）

　　为了维修方便，中间缓和曲线长度不得短于20m。

复曲线各缓和曲线长度，其进整为10m整数。

　3.缓和曲线与夹直线

　　缓和曲线长度若采用新线标准改建工程较大时，可采用较短的缓和曲线长度，其最短长度l0应保证超高顺坡i不大于，即：

　　h为外轨超高，曲线不限速时，（为该地段均方根速度km/h）；

曲线限速时，取最大超高值150mm。

既有曲线受线路条件和建筑物限制，改建困难时，同一曲线的两端可采用长度不同的缓和曲线。

缓和曲线长度应进整为10m整数，特殊困难条件下进整为lm整数，缓和曲线长度不应小于20m。

　　既有曲线改变缓和曲线长度后，中间的圆曲线长度不得小于20m。

　　夹直线长度若采用新线标准引起巨大工程时，各级铁路均可缩短至20m

　　4．纵断面的改善

（1）路肩高程

　　低洼地段与桥涵两侧的路肩高程，应比百年周期洪水位加壅水高与波浪侵袭高度高出0.5m。

但据此设计若抬高桥梁、加高路堤而引起大量改建工程时，经充分论证，可用调查的历史最高洪水位，作为确定桥下净空和路肩高度的依据，以避免大量改建工程。

历史上未发生水害的地段，不一定按百年周期的洪水位进行改建。

（2）改建既有线的坡段长度可采用200m。

　　（3）如既有线相邻坡段采用抛物线型竖曲线连接时，在曲率半径不小于新线规定标准的条件下，可保留原有连接标准，困难条件下变坡点处竖曲线可与缓和曲线重合。

抛物线型竖曲线系由一定变坡率（γ‰）的20m连续坡段组成，其线型与圆曲线接近，相应竖曲线半径为：

　　　　　　　（17—11）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

例如γ‰=2‰时，=10000m,γ‰=4‰时，=5000m。

（二）道口的改善

　　随着公路运输发展、农田机械增加、铁路行车量增大，既有线道口需要改建时，应结合线路平纵面的改建，增设道口和完善道口设施，如预报装置、自动栏木等，以确保安全。

　　平交道口改为立交和增建立交桥涵，工程困难投资较大，确有必要时，宜设在路堤较高或路堑较深、立交净空易于满足的处所。

　　（三）轨道加强

随既有线的运量增长，原轨道结构一般偏弱，致使维修工作量加大，大修周期缩短，干扰正常运营。

既有线加强时，应结合线路改建，根据线路年通过总质量、最高行车速度选用相应的轨道类型。

四、既有线加强的总体设计

　　既有线加强要根据客货运量的增长趋势，既有线的工程、设备状况和地形条件，作好总体规划。

要充分利用原有设施，采取综合措施，确定逐期加强方案，以求投资少，能力大、经济效益高。

（一）总体设计

　　总体设计要做好以下两方面的工作。

　　1．协调既有线的综合输送能力。

提高既有线的输送能力，不仅是增加线路的牵引吨数和通过能力，还要使其他能力与线路能力相协调。

如车站的股道数目和有效长度、电力牵引的供电设备或蒸汽牵引的给水设备、机务段的检修能力、有关编组站的解编能力；

以及既有线和其他铁路交叉处联络线的修建和枢纽的扩建等。

有时，既有线加强后，还应注意不使邻接铁路的能力成为限制因素。

　　2．拟定逐期加强措施。

应在总体规划的指导下进行。

一方面使输送能力与运量增长相适应，不宜毕其功于一役，造成能力过大，设施闲置，投资浪费。

另一方面要使各期加强措施相互配合，后期能充分利用前期的工程设备，不引起废弃工程。

（二）总体设计的原则

　　总体设计时，要千方百计利用原有工程和建筑物，尽量避免土建工程的改建，更不应大拆大改大量废弃既有工程。

　　1.加强方式的选择原则

　　首先要考虑运输组织上的革新挖潜，如开行组合列车，旅客列车扩大编组，补机牵引、特种运行方式等，在改建施工过渡期间，更应充分在运输组织上挖掘潜力。

　　其次应优先选用投资少、见效快、干扰小的加强方式，如信集闭设备的更新，牵引动力现代化，增设车站和线路所等。

　　土建工程的改建，如落坡改线，增建二线等措施，投资大、施工、运营干扰严重，只在必要时采用。

　　2.加强规模的拟定原则

既有线加强应区分轻重缓急，首先加强限制能力的薄弱环节，不应在项目一旦立项后，就全线普遍改建。

电化改造应首先更新、改建那些与提高能力密切相关的项目。

修建第二线应逐步过渡，使能力与运量增长相适应，不应不管运量增长快慢，一味追求一次建成双线。

　　3.力争减小施工与运营的相互干扰

　　改建既有线和增建第二线是在维持正常运营情况下施工的，不可避免地造成施工对运营的干扰，如