【正文】 1 ? 易思榮 .鐵路選線設(shè)計。西南交通大學(xué)出版社 ? 郝瀛。鐵道工程。中國鐵道出版社 ? 李成輝。軌道。西南交通大學(xué)出版社，中國鐵道出版社 2 ? 鐵路運量 ? 牽引計算 ? 鐵路通過能力與輸送能力 ? 鐵路等級與主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 本章主要內(nèi)容： 第一章 鐵路能力 3 第一節(jié) 鐵路運量 一、客貨運量的意義 ? 新建與改建鐵路，設(shè)計前必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)查，以明確設(shè)計線的政治、國防和經(jīng)濟(jì)意義，確定設(shè)計線在鐵路網(wǎng)中的地位和作用；并提供鐵路總體設(shè)計和各種設(shè)施設(shè)計所需要的客貨運量資料。客貨運量的重要意義如下： 1．客貨運量是設(shè)計鐵路能力的依據(jù)。 2．客貨運量是評價鐵路經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。 3．客貨運量是影響線路方案取舍的重要因素。 4 ? 客貨運量在鐵路設(shè)計中具有重要作用。若調(diào)查或預(yù)測的客貨運量偏大，則鐵路標(biāo)準(zhǔn)偏高，技術(shù)裝備能力也偏高，投資較大的方案中選，增大投資。但鐵路運營后，若實際運量偏小，則鐵路能力閑置，投資浪費，而運營收入偏少，鐵路投資效益必然降低；若調(diào)查或預(yù)測的運量偏小，雖初期投資省，但鐵路運營后，能力會很快飽和，引起鐵路過早改建，追加投資增大，也不經(jīng)濟(jì)合理。因此，鐵路設(shè)計必須十分重視客貨運量的調(diào)查和預(yù)測工作。 5 二、客貨運量的調(diào)查和預(yù)測 ? 設(shè)計線客貨運量的確定，首先要劃定設(shè)計線的吸引范圍，然后在吸引范圍內(nèi)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)查，以確定近期的客貨運量，并根據(jù)吸引范圍的建設(shè)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計資料，預(yù)測遠(yuǎn)期的客貨運量。 吸引范圍 直通吸引范圍 地方吸引范圍 (一 )劃定吸引范圍 ? 設(shè)計線的吸引范圍是設(shè)計線吸引客貨運量的區(qū)域界限 ， 設(shè)計線客貨運量的調(diào)查和預(yù)測，都是在吸引范圍內(nèi)進(jìn)行的。 6 直通吸引范圍 直通吸引范圍是路網(wǎng)中客貨運量通過本設(shè)計線運送有利的區(qū)域范圍。 以運距最短來劃分范圍 7 (二 )貨運量的調(diào)查和預(yù)測 ? 直通貨運量可根據(jù)國家計劃部門制定的地區(qū)間物資交流規(guī)劃，分析直通吸引范圍內(nèi)的物資供求情況，分上、下行匯總得到。 地方吸引范圍 ? 地方吸引范圍是在設(shè)計線經(jīng)行地區(qū)內(nèi)，客貨運量要由設(shè)計線運送有利的區(qū)域范圍。 按運量由設(shè)計線運送運價最低的原則來確定 (含水運、公路運輸?shù)谋容^ )。 8 (三 )客運量的調(diào)查和預(yù)測 ? 直通客運量占客運總量的比重一般并不很大，可進(jìn)行客流的典型調(diào)查，找出直通客流量和地方客流量的比值，根據(jù)地方客運量估算直通客運量。 ? 地方客運量與吸引范圍內(nèi)的人口總數(shù)、工礦企業(yè)職工人數(shù)比重、人均收入、內(nèi)遷工廠多少、早期移民數(shù)量、旅游地多少等因素有關(guān)?？捎贸塑嚶?(每人每年的平均乘車次數(shù) )或多元回歸法預(yù)測。 ? 將客流量匯總后，可按每列車定員估算旅客列車數(shù)；亦可比照和設(shè)計線條件相近的既有線，擬定設(shè)計線的旅客列車數(shù)。 9 三、鐵路選線設(shè)計所需要的運量參數(shù) (一 )貨運量 ? 貨運量 C是設(shè)計線 (或區(qū)段 )一年內(nèi)單方向需要運輸?shù)呢浳飮崝?shù)，應(yīng)按設(shè)計線 (或區(qū)段 )分上、下行分別由下式計算： C＝ ∑Ci (104t／ a) (1— 1) 式中 Ci—— 某種貨物的年貨運量。 10 (二 )貨物周轉(zhuǎn)量 左圖為 侯月線開行 5000噸重載列車 ? 貨物周轉(zhuǎn)量 CHZ是設(shè)計線 (或區(qū)段 )一年內(nèi)所完成的貨運工作量，可由單方向一年內(nèi)各種貨運量 Ci (104t／ a)與相應(yīng)的運輸距離 Li (km)按下式計算： CHZ＝ ∑(Ci Li) (104tkm／ a) (1— 2) 11 (三 )貨運密度 [104tkm/(kma)] (1— 3) L C C HZ M = (1— 4) Z Q QZ C C = l 式中 L—— 設(shè)計線 (或區(qū)段 )的長度 (km)。 ? 設(shè)計線上、下行方向的貨運量不均衡時，應(yīng)區(qū)分為輕車方向和重車方向。貨流比 λQZ是輕車方向貨運量CQ與重車方向貨運量 CZ的比值，即 (四 )貨流比 ? 貨運密度 CM是設(shè)計線 (或區(qū)段 )每 km的平均貨物周轉(zhuǎn)量： 12 全年月平均貨運量 一年內(nèi)最大的月貨運量 = b (1— 5) (六 )零擔(dān)、摘掛、快運貨物和旅客列車 零擔(dān)列車 是運送地方零散貨物的列車，在中間站辦理零擔(dān)貨物的裝卸，一般運行于一個區(qū)段內(nèi)。 (五 )貨運波動系數(shù) ? 由于生產(chǎn)和消費的季節(jié)性等原因。設(shè)計線的貨運量在一年內(nèi)各月份并不相等。一年內(nèi)最大的月貨運量和全年月平均貨運量的比值稱為貨運波動系數(shù)，以 β表示。設(shè)計線必須能完成運量最大月份的運輸任務(wù)，所以在計算鐵路能力時，應(yīng)考慮貨運波動系數(shù)的影響 13 摘掛列車 是運送地方整車貨物的列車，在中間站辦理貨車甩掛和到貨場取送車作業(yè)，一般運行于一個區(qū)段內(nèi)。 快運貨物列車 是運送鮮活或易腐貨物的列車，為縮短旅途時間，這種列車很少停站，其他普通貨物列車要停站待避，使其不停車通過。 旅客列車 是運送旅客的列車。 這些列車的對數(shù)，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)調(diào)查資料分析確定。 四、設(shè)計年度 設(shè)計線交付運營后，客貨運量是隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐年增長的，設(shè)計線的能力必須與之適應(yīng)。上述運量參數(shù)，也需分設(shè)計年度提供。 14 ? 鐵路的設(shè)計年度應(yīng)分為近期、遠(yuǎn)兩期。近期、遠(yuǎn)期分別為鐵路交付運營后第 10年和第 20年。近、遠(yuǎn)期運量均采用預(yù)測運量。 ? 鐵路線下基礎(chǔ)設(shè)施和不易改、擴(kuò)建的建筑物和設(shè)備的建筑物和設(shè)備，應(yīng)按遠(yuǎn)期運量和運輸性質(zhì)設(shè)計，并適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展的要求；對于易改、擴(kuò)建的建筑物和設(shè)備，宜按近期運量和運輸性質(zhì)設(shè)計，并考慮預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展條件。 ? 隨運輸需求變化增減的機(jī)車、車輛等運營設(shè)備，可按交付運營后第 3年或第 5年的運量進(jìn)行設(shè)計。 15 五、客貨運量調(diào)查不準(zhǔn)確或設(shè)計年度過短帶來的問題 ? 多年來，我國許多干線鐵路一直處在不停地改、擴(kuò)建之中，這些改、擴(kuò)建工程包括增加車站、雙線插入、局部復(fù)線、軟化坡度、通信信號改造、增建第二線或電氣化等各種方式。 1．南昆鐵路 ? 體現(xiàn) 20世紀(jì) 90年代設(shè)計、筑路水平的西南大動脈南昆鐵路，東起南寧，西至昆明，北接紅果，全長 898公里，為國家 I級干線電氣化鐵路。 16 17 ? 南昆鐵路設(shè)計年輸送能力，近期 1000萬噸，遠(yuǎn)期2022至 3000萬噸。南昆鐵路 1997年開通運營，2022年大部分區(qū)段平圖能力利用率達(dá)到 94％，能力己處于飽和狀態(tài)。 ? 造成南昆線能力飽和，及需改建的原因主要是由于運量調(diào)查的不準(zhǔn)確和設(shè)計年度過短造成。 2．西康鐵路 ? 2022年 1月 8日，全長 — 安康國家 Ⅰ 級電氣化鐵路干線開通運營。該線預(yù)留雙線，一次建成電氣化。年設(shè)計能力貨運量 2022萬 t，日均客車 8對。 18 全長 里的秦嶺隧道 ? 西康鐵路 2022年 1月開通運營當(dāng)年，限制區(qū)段的平圖能力利用率已達(dá)到 100％，需要開放原設(shè)計預(yù)留的車站。西康線設(shè)計預(yù)測運量近期 2022年為 1245萬 t，遠(yuǎn)期2022年為 1500萬 t，實際開通兩年 2022年已達(dá)到 1400萬 t。 19 3．寶中鐵路 1994年 5月 18日，全長 — 中衛(wèi)電氣化鐵路干線開通。 20 ? 寶中線設(shè)計預(yù)測運量近期 2022年為 1028萬 t，遠(yuǎn)期2022年為 1500萬 t，實際運量 2022年達(dá)到 1499萬 t，2022年達(dá)到 1954萬 t 。 4．浙贛鐵路 ? 浙贛鐵路全長 942km起于杭州站，止于湖南株洲，橫跨浙、贛、湘三省。浙贛鐵路自 20世紀(jì) 80年代初開始，對既有線增設(shè)會讓站、雙插、結(jié)合整治水害進(jìn)行復(fù)線改造，于 1997年全部復(fù)線正式開通。 ? 浙贛復(fù)線金華至株洲段設(shè)計預(yù)測運量近期 2022年為2670萬 t，遠(yuǎn)期 2022年為 3800萬 t，實際運量 2022年為3510萬 t， 2022年已達(dá)到 3797萬 t。 21 浙贛鐵路電氣化改造 22 ? 以上實例都是按原規(guī)范規(guī)定的近期為交付運營后第 5年，遠(yuǎn)期為交付運營后第 10年作為設(shè)計年度。但是近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，對鐵路運輸需求急劇增加。為適應(yīng)運量的增長，鐵路頻繁改建、擴(kuò)建，不僅增加施工費用和施工對運營的干擾，而且影響鐵路的正常運輸效率的發(fā)揮。 ? 為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，節(jié)約投資，避免建成的鐵路頻繁改造而影響鐵路正常運輸，提高鐵路運輸?shù)姆?wù)質(zhì)量，力求達(dá)到鐵路建設(shè)項目綜合投資效益最佳，新規(guī)范對原“設(shè)計年度”內(nèi)容進(jìn)行了修訂。 23 第二節(jié) 牽引計算 一、作用于列車上的力 ? 作用于列車上的力有 機(jī)車牽引力、列車運行阻力及列車制動力 。 (一 )機(jī)車牽引力 1．機(jī)車牽引力的形成 ? 機(jī)車牽引力是依靠輪軌問的粘著產(chǎn)生由鋼軌作用于動輪輪周上的反作用力。 24 2．粘著牽引力的限制 ? 牽引力的大小可由司機(jī)通過變換操縱方式改受轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)。但其最大值為動輪荷載的重力乘輪軌間的粘著系數(shù)。而粘著系數(shù)受很多因素影響，包括動輪輪踏面和鋼軌材質(zhì)與表面狀況、行車速度、機(jī)車有關(guān)部件狀態(tài)等。粘著系數(shù)一般由試驗確定。 ?