1、第三讲 铁路技术标准,铁路技术标准,主要技术标准选定技术标准综合优化,第一部分 主要技术标准的选定,铁路技术标准：基本技术标准：铁路等级主要技术标准：正线数目限制坡度最小曲线半径、到发线有效长度、车站分布；牵引种类机车类型闭塞类型机车交路牵引质量,第一部分 主要技术标准的选定,新建和改建铁路的主要技术标准是铁路建筑物和设备的类型、能力和规模的基本标准，对铁路能否满足国家的要求、运营效率的高低、投资的规模和经济效益的大小有重要影响。 铁路主要技术标准中，有些属于基建标准，如正线数目、限制坡度、最小曲线半径、到发线有效长度和车站分布等，建成后很难改变，应按远期需要选定其标准； 另一些属于技术装备类
2、型，如牵引种类、机车类型、闭塞方式和机车交路等，可随着运量的增长逐步实现技术装备的更新改造，宜结合近期和远期的需要统筹考虑，以便分阶段加强设计线的能力，达到节约初期投资的经济效果。,一、铁路等级,新建和改建铁路，必须首先确定铁路等级，它是选定铁路各项主要技术标准和铁路建筑物有关技术标准的基础和依据。不同等级铁路应该选用不同的技术标准。因此，正确划分铁路等级是关系到合理使用国家投资、提高经济效益和运输效率的重大问题。划分铁路等级是针对新建和改建铁路而言，新旧线在等级划分上是一致的，但二者的客观条件不同，因而在技术标准方面应该有所差别。,各国等级划分标准,铁路等级划分,线规规定：新建和改建铁路（或
3、区段）的等级，应根据其在铁路网中的作用、性质和远期客货运量确定，并应符合下列规定： I 级铁路：铁路网中起骨干作用的铁路，远期年客货运量大于或等于20Mt者； 级铁路：铁路网中起骨干作用的，远期年客货运量小于20Mt者； 或铁路网中起联络、辅助作用，远期年客货运量大于或等于10Mt者； 级铁路：为地区、企业运输服务的铁路，远期年客货运量510Mt者。 级铁路：为地区、企业运输服务的铁路，远期年客货运量小于5Mt者。 年客货运量为重车方向的货运量与客车对数折算的货运量之和。每天1对旅客列车按1.0Mt/a 货运量折算。,铁路等级划分,二、正线数目,单双线比较双线的通过能力远远超过两条单线的通过能
4、力，而双线的投资比两条平行单线少约30% ，旅行速度比单线高约30% ，运输费用低约20% 。可见，运量大的线路修建双线是经济的。 线规规定：一般新建线路为单线。新建铁路近期年客货运量分别大于或等于35Mt 的平原、丘陵地区；大于或等于30Mt 的山区，宜一次修建双线。远期年客货运量达到上述标准者，其正线数目宜按双线设计，分期实施。远期年客货运量虽未达到上述标准， 但按国家要求的年输送能力和客车对数折算的年客货运量大于或等于30Mt 时，宜预留双线。,三、限制坡度,限制坡度： 是设计线单机牵引时限制列车牵引质量的最大坡度。影响线路走向，线路长度，车站分布直接影响运输能力、行车速度；工程投资、运
5、营支出和经济效益；是铁路全局性技术标准。 确定限制坡度的依据：铁路等级地形类别行车安全、牵引种类和、运输需求并应考虑与邻接线路的牵引定数相协调，但不得大于（线规）规定的数值。,线规限制坡度最大值表(),四、最小曲线半径,最小曲线半径设计线采用的曲线半径最小值小半径曲线：易于适应地形，减少投资，降低工程难度限速：安全（h）、舒适（h欠）展线：运营支出、维护、走行时间、经济性最小曲线半径选定：根据铁路等级路段旅客列车设计行车速度工程条件比选确定，且不得小于线规规定值。,线规最小曲线半径(m),五、牵引种类；六、机车类型,七、牵引质量,八、闭塞方式,1、概念：铁路为了保证行车安全、提高运输效率，利用
6、信号设备等来管理列车在站间运行的方法，称为闭塞方式。 闭塞方式决定车站作业间隔时分，从而影响通过能力。我国的基本闭塞方式有半自动闭塞和自动闭塞，在次要支线和地方铁路有的还采用电气路签。 2、方式 （1） 电气路签 （2） 半自动闭塞 半自动闭塞是闭塞机与信号机发生联锁作用的一种闭塞装置。列车进入区间的凭证是出站信号机显示绿灯，但出站信号机受闭塞机的控制，只有在区间空闲、双方车站办理好闭塞手续之后，出站信号机方能再次显示绿灯。 采用半自动闭塞时，因列车进入区间凭证是信号机的显示，省去了向司机递交路签的时间，从而缩短了列车在车站接发车作业时分，提高了通过能力。,（3） 自动闭塞,自动闭塞时，区间被
7、分为若干闭塞分区，进一步缩短了同向列车的行车间隔距离。列车运行完全根据色灯信号机的显示，红色灯光表示前方的闭塞分区被占用，列车需要停车；黄色灯光表示前方只有一个闭塞分区空闲，要求列车减速；绿色灯光表示前方至少有两个闭塞分区空闲，列车可以按规定速度运行。由于信号的显示完全由列车所在位置通过轨道电路来控制，所以称自动闭塞。,3、比较,单线上使用自动闭塞，可以提高通过能力，但效果不甚显著。双线采用自动闭塞可使两同向列车的追踪间隔时分缩短到810min，通过能力达100对/d以上。 自动闭塞与调度集中配合，可使所有车站的道岔和信号，均由调度员实行远程集中控制，从而加强了行车组织的计划性和灵活性，使行车
8、更为安全，并能提高通过能力。 在调度集中的基础上，利用电子计算机进行列车调度工作，构成行车调度自动控制系统，称为行车指挥自动化。在列车对数大量增加和行车速度不断提高的情况下，行车指挥自动化对提高通过能力和保证行车安全，均具有显著的优越性。,4、规定,线规规定单线线路远期应采用半自动闭塞，双线线路应采用自动闭塞。当旅客列车设计行车速度大于120km/h 时，双线区段应采用速差式自动闭塞，单线区段宜采用自动闭塞或自动站间闭塞，一个区段内应采用同一种闭塞类型。,九、机车交路,1、相关概念机车交路：铁路上运转的机车都在一定区段内往返行驶。机车往返行驶的区段称为机车交路，其长度称为机车交路距离。区段站：
9、机车交路距离影响列车的旅途时间和直达速度。 机务段（基本段）和折返段：机务段配属有一定数量的机车，担任其相邻交路的运转作业，并设有机车整备和检修设备，配属本段的机车在此整备、检修，隶属本段的机车乘务组在此居住并轮换出乘。折返段设在机车返程站上，不配属机车，机车在折返段进行整备和检查，乘务组在此休息或驻班。,2、影响交路形式的因素,（1）机车交路类型 长交路：一个单程交路由一班乘务组承担。 短交路：一个往返交路由一班乘务组承担。 超长交路：一个单程交路由两班乘务组承担。 （2）机车运转方式 肩回式：机车返回区段站均要入段整备。 循环式，机车在相邻两个短交路内往返行驶，在区段站上机车不摘钩在到发线
10、上整备。 半循环式：机车在相邻两个短交路内往返行驶，每一循环入段整备一次。 （3）乘务制度 包乘制：轮乘制：,2、影响交路形式的因素,（4）机车交路距离 机车交路距离主要由交路类型决定，并与机车乘务组连续工作时间和列车旅行速度有关。 乘务组实际驾驶机车的工作时间一般小于6h，不大于9h乘务组连续工作时间包括在本段或外段作业停留时间和出、退勤时间。 根据我国铁路的运输情况，机车交路距离：短交路一般为70120km ，长交路一般为150250km ，超长交路可达300500km ，采用轮乘制距离更能加长。,3、交路示意图,机车交路应根据牵引种类、机车类型、车流特点、乘务制度、线路条件、结合路网规划
11、、机务设备布局，经技术经济比选确定。一般宜采用长交路。,（a）肩回式短交路；（b）肩回式长交路；（c）循环式短交路；（d）半循环式短交路；（e）两处驻班制超长交路；（f）中途驻班制超长交路；（g）随乘制超长交路。,十、到发线有效长度,含义：到发线有效长度是车站到发线能停放货物列车而不影响相邻股道作业的最大长度。作用：对货物列车长度（即牵引吨数）起限制作用，从而影响列车对数、运能和运行指标，对工程投资、运输成本等经济指标也有一定影响。 确定：货物列车到发线有效长度应根据运输需求和货物列车长度确定，且宜与邻接线路的到发线有效长度相协调，并应采用1050、850、750、650m等系列值。 旧线：改
12、建既有线和增建第二线的到发线有效长度采用上述系列值引起较大工程时，可根据实际需要计算确定。 近期远期不同。,车站最小曲线半径、站坪长度,十一、车站分布(不是技术标准了),作用：影响通过能力，输送能力；影响车站数量，故对程投资；影响起停次数和旅行速度，影响运营。 要求：满足能力要求；考虑站间通过能力的均衡性。站间通过能力设计中，电力牵引的单、双线铁路需分别扣除90min与120min的日均综合维修“天窗”时间；内燃牵引的单线铁路，日客货行车量超过30对，双线铁路超过80对时，需扣除30min日均综合维修“天窗”时间。 新建单线铁路站间距离不宜小于 8km ；新建双线铁路不宜小于 15km 。,第
13、二部分 技术标准比选,一、标准的综合影响分析（一）、影响能力的标准牵引质量：机车类型，限制坡度，到发线有效长度通过能力：闭塞方式：车站作业时间，发车方式正线数目：列车运行图周期车站分布：往返时分速度：限坡，最小曲线半径：机车构造速度,*多项标准综合影响铁路能力,一、标准的综合影响分析,（二）、影响投资的标准影响走向、工程难度：正线数目、限制坡度，最小曲线半径（三）、影响运营效率：闭塞方式牵引种类机车类型,二、技术标准比选方法,1、提出技术标准方案成套标准，相互协调远近结合，逐步加强点线协调，站线一致满足能力，发挥作用结合地形，自然条件初筛粗比，保留几个有价值的技术标准方案。,二、技术标准比选方
14、法,2、每套标准作出多个线路方案，择优推荐几套标准不分伯仲时，分别概略定线，得出工程、经济、技术、运营指标。有的一套标准可能有几个线路比较方案。3、多个线路方案进行经济技术比较选出的最优线路方案对应的技术标准为推荐结果。4、特点：工作量大，成本高，耗时长是优选结果，不是最优结果,三、技术标准综合优化,原理目标：以工程投资、运营支出、运费收入为主体，建立一个经济指标模型，如f（A，E，R）A,E,R分别是多项技术标准的函数设技术标准为X1，X2，XnAf1(x1,x2, ，Xn)Ef2(x1,x2, ，Xn)Rf3(x1,x2, ，Xn)则f也是技术标准为X1，X2，Xn的函数，f(x1,x2,
15、 ，Xn)技术标准的最佳配合使f最优化,三、技术标准综合优化,技术标准的最佳配合使f最优化，写成：Opt min f(x1,x2, ，Xn)Or max f(x1,x2, ，Xn)约束：各项技术标准取值符合规范要求运输能力满足要求模型： min f(x1,x2, ，Xn)s.t. Xi-yi0 ，i1，2，nCxCn 0,三、技术标准综合优化,求解：目标函数的表达规范约束的表达混合离散变量的优化方法。难点：目标函数、约束函数很难显式表达,三、技术标准综合优化,求解思路1、基于本线，多套标准，多套设计，综合评价比选2、基于大量统计数据，多元回归分析，建立目标值与个标准间的关系式3、选取与本线相近的地形地质地理条件的线路，采用对比分析的方法建立目标值与个标准间的关系式。,本讲到此结束，谢谢各位同学！,
