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(一)我国铁路设计工作的发展过程我国铁路兴建之初，管理权、设计权为外人把持。但是在铁路修建的实践中，也涌现出许多有成就的中国铁路工程师。1905—1909年勘测设计京张铁路并领导施工的詹天佑，就是一个杰出的代表。京张铁路穿越八达岭，地形困难，纵坡陡峻。詹天佑创造性地采用了双节蒸汽机车与33‰的最大坡度，并引进国外的自动车钩车辆，利用青龙桥车站设计了人字形展线，开创了中国人自主设计并施工的先河。第四节铁路总体设计(一)我国铁路设计工作的发展过程我国铁路兴建之初，管理权、设计权为外人把持。但是在铁路修建的实践中，也涌现出许多有成就的中国铁路工程师。1905—1909年勘测设计京张铁路并领导施工的詹天佑，就是一个杰出的代表。京张铁路穿越八达岭，地形困难，纵坡陡峻。詹天佑创造性地采用了双节蒸汽机车与33‰的最大坡度，并引进国外的自动车钩车辆，利用青龙桥车站设计了人字形展线，开创了中国人自主设计并施工的先河。第四节铁路总体设计京张铁路创新：1．33‰的最大坡度2．人字形展线方式3．采用1435mm的标准轨距4．最早的设计规范与管理规程•专业勘测设计队伍的成立•铁路设计规范的多次修改•航测、遥感、计算机辅助设施的采用(二)铁路选线设计的基本任务铁路设计的基本任务是提出质量可靠的设计文件，以保证铁路投资的经济效益。铁路设计是一项涉及面广、技术比较复杂的工作，必须按照规定的程序进行勘测，提供设计所需要的资料。因此，铁路勘测与设计是一项综合性的整体工作。铁路设计所需要的资料包括经济资料(如设计线的客运量、货运量、地方运量与直通运量的比重、车站装卸量等)与技术资料(如铁路沿线的地形、地质、气象等)两类；经济资料与技术资料分别通过经济勘察(即经济调查)与技术勘测获得。铁路选线设计是整个铁路设计中—颂关系全局的总体性工作，它的基本任务是：(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，选定铁路的主要技术标准。(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)，并在保证行车安全的前提下，力争提高线路质量。(3)与其他各专业共同研究，布置线路上各种建筑物，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。(三)铁路基本建设程序大中型建设项目预可行性研究可行性研究初步设计施工图设计工程施工和设备安装验交投产后评估设计阶段决策阶段1．预可行性研究。预可行性研究文件是项目立项的依据，应按铁路建设的长远规划，充分利用国家和行业资料，经调查踏勘后编制。在预可行性研究中，要从宏观上论证项目的必要性，为项目建议书提供必要的基础资料。其内容和深度为：运量预测、项目建设的必要性、线路走向、拟建规模、建设方案、主要技术标准、主要工程内容、环境影响、投资预估算、经济评价和建设时机等。2．可行性研究。可行性研究是项目决策的依据，应根据批准的项目建议书，从技术可行性、经济合理性上进行全面深人的论证，采用初测资料编制。•其内容和深度主要包括：线路方案、建设规模、主要技术标准、主要技术设备设计原则、重大桥隧和站场方案、重大过渡方案、环境保护与水土保护方案、主要工程数量、建设工程、投资估算、经济评价等。3．初步设计。初步设计文件是项目建设的主要依据，应根据批准的可行性研究。采用定测资料编制。其内容和深度主要包括：局部方案比选、特殊工点技术措施、工程数量、主要设备数量、主要材料数量、用地及拆迁数量、防火设施、节能措施、环境保护与水土保持措施、施工过渡措施、施工组织、设计概算、设计文件的总体性和专业间的衔接等。初步没计概算(静态)与国家批复的投资估算(静态)差额不应大于1％。4．施工图。施工图是工程实施的依据，应根据已审批的初步设计和补充定测资料编制。应为施工提供需要的图表和必要的设计说明。详细说明施工时应注意的具体事项和要求，并编制投资检算。5．工程施工和设备安装。6．验交投产。由建设单位会同设计、施工和铁道部有关单位组织验收；验收合格，铁路交管理局投入运营，基本建设阶段结束。7．后评估。在铁路运营若干年后，由建设单位会同有关部门对立项决策、设计决策设计质量、施工质量、技术经济指标、投资和经济效益等进行后评估、以总结经验、提高决策水平。(四)总体设计负责制总体设计负责人专册负责人经济与运量行车组织地质桥涵隧道站场机务设备车辆设备给水排水通信信号电力房屋建筑施工组织及概算线路、路基及轨道总体主要负责：编写《可行性研究报告》；进行勘测设计的准备工作，拟定必要的勘测设计阶段；对建设项目的主要技术标准、线路主要方案的比选、车站分布等技术问题直接负责，并对设计文件的总体性、完整性和统一性负责；施工阶段亲临现场领导现场设计组配合施工，直到完工交付运营为止。专册负责人在勘测设计过程中，对专业设计方案、设计原则推荐的正确性、经济合理性以及专册文件的总体性、完整性和统一性负直接责任。(五)铁路设计中应遵循的规程与规范《铁路技术管理规程》(简称《技规》)是为铁路各部门和各工种安全、迅速、难确、协调地进行生产活动而制定的基本法规。《铁路线路设计规范》(简称《线规》)属于国家标准(现行标准为GB50090-2006)《线规》是线路设计的依据，与本课程有密切关系，内容包括：总则、术语和符号、线路的平面和纵断面、车站分布、铁路与道路的交叉等。《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》、《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》、《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009），适用于设计时速250~350km/h的高速铁路。《铁路线路维修规则》(简称《修规》)，指导铁路线路修理、保证线路质量、科学管理、确保铁路运输安全生产。此外，还有铁道部颁布的车站、信号、桥涵、隧道、路基工程等设计规范，以及《列车牵引计算规程》(简称《牵规》)，《铁路车站及枢纽设计规范》(简称《站规》)在设计工作中均应遵守。16一、客货运量的意义新建与改建铁路，设计前必须进行经济调查，以明确设计线的政治、国防和经济意义，确定设计线在铁路网中的地位和作用；并提供铁路总体设计和各种设施设计所需要的客货运量资料。客货运量的重要意义如下：1．客货运量是设计铁路能力的依据。2．客货运量是评价铁路经济效益的基础。3．客货运量是影响线路方案取舍的重要因素。第一章铁路运量与设计年限17客货运量在铁路设计中具有重要作用。若调查或预测的客货运量偏大，则铁路标准偏高，技术装备能力也偏高，投资较大的方案中选，增大投资。但铁路运营后，若实际运量偏小，则铁路能力闲置，投资浪费，而运营收入偏少，铁路投资效益必然降低；若调查或预测的运量偏小，虽初期投资省，但铁路运营后，能力会很快饱和，引起铁路过早改建，追加投资增大，也不经济合理。因此，铁路设计必须十分重视客货运量的调查和预测工作。18二、客货运量的调查和预测设计线客货运量的确定，首先要划定设计线的吸引范围，然后在吸引范围内进行经济调查，以确定近期的客货运量，并根据吸引范围的建设规划和经济统计资料，预测远期的客货运量。(一)划定吸引范围设计线的吸引范围是设计线吸引客货运量的区域界限，设计线客货运量的调查和预测，都是在吸引范围内进行的。吸引范围直通吸引范围地方吸引范围19直通吸引范围直通吸引范围是路网中客货运量通过本设计线运送有利的区域范围。以运距最短来划分范围20(二)货运量的调查和预测直通货运量可根据国家计划部门制定的地区间物资交流规划，分析直通吸引范围内的物资供求情况，分上、下行汇总得到。地方吸引范围地方吸引范围是在设计线经行地区内，客货运量要由设计线运送有利的区域范围。按运量由设计线运送运价最低的原则来确定(含水运、公路运输的比较)。煤炭钢铁木材其他粮食其他石油A站C站D站B站100205040+2005080140+25102012545100101055019040751901510101405590155002017535652100051015060800051520201015++++++上行（万t）2003下行（万t）图2—3货流示意图22(三)客运量的调查和预测直通客运量占客运总量的比重一般并不很大，可进行客流的典型调查，找出直通客流量和地方客流量的比值，根据地方客运量估算直通客运量。地方客运量与吸引范围内的人口总数、工矿企业职工人数比重、人均收入、内迁工厂多少、早期移民数量、旅游地多少等因素有关。可用乘车率(每人每年的平均乘车次数)或多元回归法预测。将客流量汇总后，可按每列车定员估算旅客列车数；亦可比照和设计线条件相近的既有线，拟定设计线的旅客列车数。23三、铁路选线设计所需要的运量参数(一)铁路运量货运量C是设计线(或区段)一年内单方向需要运输的货物吨数，应按设计线(或区段)分上、下行分别由下式计算：C＝∑Ci(104t／a)(2—1)式中Ci——某种货物的年货运量。客运量是设计线(或区段)一年内单方向需要运输的旅客人数，应按设计线(或区段)分上、下行分别采用客流量预测方法确定。24(二)运输周转量货物周转量CHZ是设计线(或区段)一年内所完成的货运工作量，可由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：CHZ＝∑(Ci×Li)(104t·km／a)(2—2)客运周转量AKZ是设计线(或区段)一年内所完成的客运工作量，可由单方向一年内各种货运量AKi(104人／a)与相应的运输距离Li(km)按下式计算：AKZ＝∑(AKi×Li)(104人·km／a)(2—3)25(三)货运密度货运密度CM是设计线(或区段)每km的平均货物周转量：式中L——设计线(或区段)的长度(km)。(四)货流比设计线上、下行方向的货运量不均衡时，应区分为轻车方向和重车方向。货流比λQZ是轻车方向货运量CQ与重车方向货运量CZ的比值，即[104t·km/(km·a)](2-4)LCCHZM=2-5ZQQZCC=l26(五)货运波动系数由于生产和消费的季节性等原因。设计线的货运量在一年内各月份并不相等。一年内最大的月货运量和全年月平均货运量的比值称为货运波动系数，以β表示。设计线必须能完成运量最大月份的运输任务，所以在计算铁路能力时，应考虑货运波动系数的影响(六)客流波动系数设计线在一年内各月份或一月内的各天并不想等，通常以月间客流波动系数来衡量设计线客流波动情况平日平均客流量高峰日最大客流量=bK(1—8)全年月平均货运量一年内最大的月货运量=b2-62-727(七)零担、摘挂、快运货物和旅客列车零担列车是运送地方零散货物的列车，在中间站办理零担货物的装卸，一般运行于一个区段内。摘挂列车是运送地方整车货物的列车，在中间站办理货车甩挂和到货场取送车作业，一般运行于一个区段内。快运货物列车是运送鲜活或易腐货物的列车，为缩短旅途时间，这种列车很少停站，其他普通货物列车要停站待避，使其不停车通过。旅客列车是运送旅客的列车。这些列车的对数，应根据经济调查资料分析确定。28铁路的设计年度应分为近期、远两期。近期、远期分别为铁路交付运营后第10年和第20年。近、远期运量均采用预测运量。铁路线下基础设施和不易改、扩建的建筑物和设备的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展的要求；对于易改、扩建的建筑物和设备，宜按近期运量和运输性质设计，并考虑预留远期发展条件。随运输需求变化增减的机车、车辆等运营设备，可按交付运营后第3年或第5年的运量进行设计。四、设计年度设计线交付运营后，客货运量是随着国民经济的发展逐年增长的，设计线的能力必须与之适应。上述运量参数，也需分设计年度提供。29五、客货运量调查不准确或设计年度过短带来的问题多年来，我国许多干线铁路一直处在不停地改、扩建之中，这些改、扩建工程包括增加车站、双线插入、局部复线、软化坡度、通信信号改造、增建第二线或电气化等各种方式。1．南昆铁路体现20世纪90年代设计、筑路水平的西南大动脉南昆铁路，东起南宁，西至昆明，北