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2/2/20201第八章铁路选线设计总论第一节铁路选线设计的基本任务与步骤一、铁路选纹设计的基本任务二、铁路选线设计的步骤三、路网规划第二节铁路选线设计工作的演进第三节铁路运量一、客货运量的重要性二、客货运量的调查和预测三、设计线运量资料第五节信号设备与列车运行控制一、信号设备二、列车运行控制三、高速铁路信号设备与列车运行控制2/2/20202一、铁路选线设计的基本任务铁路选线设计是一项综合性的复杂任务，它涉及到各种建筑和设备的设计问题，共基本任务主要是：(1)根据设计线在路网中的地位和作用以及所担负的客、货运量确定线路的类别；(2)以线路类别为基础，结合地形、地质等自然条件，选择线路走向与主要技术标准(如限制坡度、最小曲线半径等)；〔3)设计线路的平面和纵断面位置，同时进行车站分布；〔4)确定各种建筑物和设备在线路上的位置，使它们互相配合；(5)通过方案比较，选出能力大、质量高、效益好且安全可靠的线路方案。第一节铁路选线设计的基本任务与步骤2/2/20203一般所称的铁路设计是包含铁路勘测与设计两部分概念。1、预可行性设计2、可行性研究3、初步设计4、施工图5、工程施工和设备安装6、验交投产，正式运营7、后评估二、铁路选线设计的步骤2/2/20204铁路运输系统，或称路网。是指在全国或地区范围内为满足客货运输需求而建设的相互联结的铁路干线、支线、联络线和铁路枢纽构成的铁路网络系统。路网规模和铁路运输工作质员在很大程度上促进或制约着国民经济发展的速度与规模，铁路运输业的发展必须适度超前。路网规划一般可分为全国铁路网及区域路网、铁路运输通道及铁路线(铁路走向)以及铁路技术设备三个层次。三、路网设计2/2/2020520世纪初：宝成铁路：成昆铁路：京九铁路：南昆铁路：青藏铁路：第二节铁路选线设计工作的演进2/2/20206图1京张铁路比较示意图第二节铁路选线设计工作的演进2/2/20207图2秦岭隧道穿过的分水岭垭口，山头那边就是长江流域第二节铁路选线设计工作的演进2/2/20208图3宝成铁路通过秦岭山脉的一段线路第二节铁路选线设计工作的演进2/2/20209图4秦岭隧道地形图第二节铁路选线设计工作的演进2/2/202010图5成昆线一线天桥石拱桥第二节铁路选线设计工作的演进2/2/202011图6成昆线一线天桥石拱桥第二节铁路选线设计工作的演进2/2/202012图7南昆铁路地理位置图第二节铁路选线设计工作的演进2/2/202013图8青藏铁路格拉段线路位置图第二节铁路选线设计工作的演进2/2/202014一、客贷运量的重要性客货运量在铁路设计中具有十分重要的作用。(1)客货运量是设计铁路能力的依据。客货运量是选定铁路主要技术标准从而确定铁路能力的依据。(2)客货运量是评价经济效益的基础。客货运量决定铁路的运营收入、运营成本、投资偿还期等经济效益指标。(3)客货运量是影响线路方案取舍的重要因素。在方案经济比较中，若运量大，则投资铰多的方案易于中选；若运量小，则投资较少的方案易于中选。第三节铁路运量2/2/202015在规划和设计铁路时，应按规定年度调查和预测客货运量。客运量与货运量都可分为直通运量和地方运量两种。直通运量是通过设计线运送的客货运量；地方运量是在设计经行地区设计运送的旅客或货物的到达与发送数量。(一)吸引范围设汁线的吸引范围是设计线吸引客货运量的地区范围。通吸引范围与地方吸引范围。1、直通吸引范围2、地方吸引范围二、容货运量的调查和预测2/2/202016图9直通吸引图二、容货运量的调查和预测2/2/202017(二)客运量的调查和预测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、旅游业的开发等因素有关。一般可用乘车率(每人每年的平均乘车次数)或多元回归法预测。直通客运量一般约占客运总量的30％左右、在沿海发达地区则高达70％左右。将客运量汇总后，可根据列车种类以及每列车的定员，估算旅客列车对数。(三)货运量的调查和预测直通货运量通过分析直通吸引范围内，各地区之间各种物资的供求情况，按上、下行力向汇总后得出。地方货运量可按产销平衡法估算各类货物的铁路运量。设计线远期运量一般都比照条件接近的既有铁路货运量的增长规律，用曲线拟合或多元回归等方法进行预测。二、容货运量的调查和预测2/2/202018完成的运输工作量可用以下运营指标来说明：1、运量客运量是一年内运送的全部旅客人数(人次／a)；货运量是一年内运送的货物吨数(万t／a)。2、旅客周转量与货物周转量旅客周转量是指一年内完成的旅客人公里数(人·km／a)；货物周转量是指一年内完成的货运工作量；它用货运量与其相应运距的乘积表示(t·km／a)。3、货运密度货运密度是每公里的平均货物周转量(t·km／km)4、列车对数技列车等级划分，目前旅客列车分为五个等级，即准高速、快速、特快、快车和慢车。三、设计线运量资料2/2/202019表1旅客列车分类表三、设计线运量资料序号列车种类性质或作用1准高速列车最高速度160km/h2快速列车区间开行速度在140～160km/h，包括夕发朝至和当日往返3特别旅客快车(简称特快)直通速度为80～90km/h，一般在首都与各大城市及国际之间开行，有国际和国内两种，国内又分为直通特快和管内特快4旅客快车(简称快客)直通(简称直快)管内(简称管快)在各大城市间开行5普通旅客快车(简称普客)直通(简称直客)管内(简称管客)输送沿线各中间站的空流2/2/202020表2主要的货物列车分类三、设计线运量资料序号列车种类性质或用途1始发直达列车在一个车站或相邻几个车站装车后编组，通过一个及其以上编组站不进行改编作业的列车2技术直达列车在技术编组，通过一个及其以上编组站不进行改编作业的列车3直通货物列车在技术编组，通过一个及其以上区段站不进行改编作业的列车4区段货物列车在技术编组，到达相邻技术站，在区段内不进行改编作业的列车5摘挂列车在技术编组站并在邻接区段各中间站进行车辆摘挂作业的列车6小运转列车在管内各站间开行的列车7重载货物列车牵引总重达5000t及其以上的列车8五定班列定点、定线、定车次、定时、定价的货物快运直达列车9快速货物列车快速运送鲜活、易腐蚀物品及其他急运货物的列车2/2/202021一、信号设备铁路信号设备是铁路信号、联锁设备、闭塞设备的总称。铁路信号是向有关行车和调车人员发出的指示和命令。联锁设备用于保证站内行车和调车工作的安全和提高车站的通过能力。闭塞设备用于保证列车在区间内运行的安全和提高车站的通过能力。第五节信号设备与列车运行控制2/2/202022一、信号设备2/2/2020231、半自动闭塞半自动闭塞是通过闭塞机与信号机发生联锁作用的一种闭塞装置。列车进人区间的凭证是出站信号机显示绿灯。出站信号机受闭塞机控制，只有在区段空闲、双方车站办妥闭塞手续之后，出站信号机才能显示绿灯。这种闭塞方式一部分靠人工操作，另一部分靠列车运行时自动完成，所以称半自动闭塞。2、自动闭塞将区间划分成若干闭塞分区，在每个闭塞分区入口设置自动闭塞信号机，列车通过检测有无轨道电路，同时完成闭塞和信号显示。由于信号的显示完全由列车所在位置轨道电路来控制，所以称自动闭塞。一、信号设备2/2/202024直线轨道电路的工作原理：轨道空闲时，电流从轨道电路电源正极→钢轨→轨道继电器→另一股钢轨电源负极。轨道继电器中有电，衔铁吸起，后接点断开，前接点闭合，接通绿灯电路，则绿灯亮；一、信号设备2/2/202025轨道区间有车占用时：电流从轨道电路正极→钢轨→轮对→另一古钢轨电源负极。轨道继电器中无电，衔铁释放，前接点断开，后接点闭合，接通红灯电路，则红灯亮。一、信号设备2/2/202026图10三显示制自动闭塞原理图一、信号设备2/2/2020273、机车信号及自动停车装置机车信号是在驾驶室内复示地面信号显示的信号设备。自动停车装置的功能是当信号显示红色灯光前一段时间内，发出音响警报，如果司机没有按规定时间按压警惕按钮，装置就会自动施行强迫制动，保证将列车停在红色信号的前方。而当司机听到警报后及时按压警惕按钮，自动停车装置会自动失去作用。机车信号及自动停车装置更进一步的发展，是采用列车速度监控系统，其功能是保证列车必须按预先制定的模式曲线所要求的速度运行。一、信号设备2/2/202028在采用自动闭塞区段，列车运行完全根据色灯信号机的显示，绿色灯光表示准许列车技规定速度运行；黄色灯光表示要求列车减速运行；红色灯光表示列车应在该信号机前停车。在采用三显示自动闭塞的区段，前行列车尾部和后行列车首部之间，通常情况下需相隔三个闭塞分区，如图11所示。这样，可以保证后行列车经常能看到绿灯显示，从而不致降低其远行速度。这种行车方式称为追踪列车在绿灯下向绿灯运行。二、列车运行控制图11追踪列车向绿灯运行时的间隔距离lminll/2Lb’Lb’’Lb’’’ll/22/2/202029追踪列车间隔时分大小决定于行车方式和行车速度图11上追踪列车间隔距离lmin为lmin=lb'+lb''+lb'''+ll(m)式中lb‘，lb’‘，lb’‘‘——各闭塞分区的长度(m)；ll——列车长度(m)。于是，追踪列车间隔时分可用下式计算I=0.06lmin/v(min)式中v——列车通过lmin距离的平均运行速度(km/h)；0.06——系数，将速度单位换算成(m/min)。追踪列车间隔时分可利用绘出的时间线f＝f(s)曲线用图解法确定。二、列车运行控制2/2/202030完全改变了传统的以地面信号为主的固定闭塞分区行车方式，发展为以机车信号为主、随列车前进而变化的移动闭塞行车方式。这是一种列车间隔与列车速度调整相结合的控制列车运行的方式，使区间的闭塞系统纳入了列车运行控制系统，所以，有时就称为列车速度控制系统。列车速度控制系统可分为列车自动防护系统和列车自动运行系统等。列车自动防护系统：其主要功能是检测列车的实际位置，监督和限制列车在允许速度以下运行，当列车实际运动速度超过允许值时，设备自动实施制动，实现列车超速防护。列车自动运行系统：以设备控制为主，而人起监督作用。系统可以实现列车速度自动调整，使列车保持最佳运行状态，在确保安全的前提下，最大限度地提高运输效率。三、高速铁路信号设备与列车运行控制