铁道工程课程设计

题 目 铁道工程综合设计

一、设计的目的

通过本次课程设计使学生熟练掌握铁路轨道工程数量计算、路基横断面设计及土石方工程数

量计算和铁路能力检算等有关内容。

二、设计的内容及要求

1、轨道工程数量计算； 2、路基横断面设计； 3、路基土石方工程数量计算； 4、铁路能力检算； 5、编写简要说明书，按要求装订成册。

三、指导教师评语

四、成 绩

指导教师 （签章）

年 月 日

目 录

第一部分、设计原始资料

一、 轨道部分 二、 路基部分

第二部分、轨道工程数量统计

一、 走行时分公式 二、 通过能力计算公式 三、 铁路输送能力公式 四、 检算机车牵引质量公式 五、 检算机车牵引质量公式

1. 起动检算公式 2. 牵引质量检算公式 3. 到发线有效长度检算

六、超高计算公式

第三部分 计算部分

一、 说明

二、 各项构件统计 三、 数据汇总

第四部分 附录

第一部分 设计原始资料

一、轨道部分

1． 2．

站间平纵断面资料（见附图）； 轨道部分资料

（1） 轨道类型：重型，普通线路，轨缝8mm； （2） 钢轨：60kg/m

（3） 轨枕级扣件：Ⅲ型有挡肩轨枕，1667根/km；弹条Ⅱ型扣件； （4） 道床：采用一级碎石道砟。 3． 4．

设计线为Ⅰ级双线铁路，路段路段设计行车速度为km/h； 路基部分资料

相关规范推荐的路基横断面图。 5．

选线设计部分资料（远期重车方向）

（1） 运量资料（远期重车方向）：货运量12Mt/a，货运波动系数

β=1.15，通过能力储备系数α=0.2：客车8对/d；摘挂2对/d；快货1对/d；

（2） 到发线有效长650m； （3） 信联闭设备为半自动闭塞：tBtH6min

（4） 每辆货车平均数据为：货车自重22.133t，总重79.998t，净

载量56.865t，车辆长度13.914m，净载系数0.720，每米延米质量5.677t/m，守车质量16t，守车长度8.8m。

（5） 制动装置资料：空气制动换算自动率0.26。

二、路基部分

一：路基：一般规定

1． 路基工程设计应在详细查明岩土工程地质条件和填料性质的基础上进行。

2． 路基工程应按土工结构物设计，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，能够抵抗各种自然因素作用的影响。

3． 填料改良应通过试验提出最佳掺和料、最佳配比及改良后的强度等指标。

4． 路基工程应有完整、系统、通畅的排水设计，并与桥、涵、车站和农田水利灌溉系统衔接。

二：路基横断面

路基面应设计为三角形，有中心线向两侧设4%的横向排水坡。曲线加宽是，路基面仍应保持三角形。 1．

路肩宽度应小于1.0m。布置有接触网支柱时，支柱内侧到线路

中心距离不小于3.1m。 2．

路基面宽度双线应不小于12.1m，单线应不小于7.7m。

3． 正线曲线地段路基面加宽值按表4.2.4确定。

表4.2.4 曲线地段路基面加宽值 曲线半径（m） >6000 3500～6000

路基面外侧加宽（m） 0.2 0.3

曲线加宽应在缓和曲线内渐变完成。

第二部分 铁路能力检算公式

部分

一、走行时分公式：

T甲乙

（tL）+tiiqt（min） (1-1)

t 式中： tt——起车、停车附加时分，与牵引种类、牵引质量及进

qt出站线路纵断面情况有关。一般电力、内燃牵引时取t=1～3min，t=1～

qt2min；

L——某一坡段的长度（km）

i t—— 某一坡段上的每千米的运行时分（min/km），上坡时t =

iiV为在合力曲线图上查得的均衡速度60/V，（km/h），下坡时t=60/V，

jhjhixV为下坡限速（km/h）。

x 计算应分方向进行，是否应附加tqt，应根据是否在该站停车而定。

t

二、通过能力计算公式：

N1440TTT14T4T0ZtwtFtBtH (对/d) (1-2)

式中： 1400——每一昼夜的分钟数；

T——日均综合维修“天窗“时间（min），电力牵引取90min，内

T燃牵引取60min；

tt——站（区）间往、返走形时分（min），与站间站

wF间距离、平纵断面情况、牵引质量以及机车类型和制动条件等因素有关，

可通过牵引计算获得；

t——对向列车不同时刻达到的间隔时分（min），即

B一列车到达车站中心起到对向列车到达或通过车站中心的最小间隔时分；

t——车站会车间隔时分（min），即一列车到达或通

H过车站中心起到该车车站向原区间发出另一列车时的最小间隔时分。

tB和tH与车站信联闭类型、股道数目和作业性质等因素有关，选线设计时，

可采用《铁道工程》第二版表12-1中的数据。

三、铁路输送能力公式：

1.客货共线铁路的输送能力：

C365NH6GJ10 (Mt/a) (1-3)

式中 N——折算的普通货物列车对数（对/d）按下面给出的公式算；

H G——普通货物列车净载，可用下面给出的公式计算；

J

——货运波动系数，有经济调查确定，通常可取1.15。

快运货物列车、零担列车、摘挂列车的牵引吨数通常较普通货物列车小，需要

将这些列车的对数按装载的货物质量折算为普通货物的列车对数。折算的普通货物列车对数N 为

H

N式中 NPTHNLPT+NZKHKH+NLL+N (对/d) (1-4)

ZZNKHNN——普通货物、快运货物、零担、摘挂列车对数（对/d）

Z KH——快运货物、零担、摘挂列车的货物质量与普通货物列车

L的货物质量的比值，称为满轴系数，其值课根据设计线的具体情况拟定，一般取KH0.75，L0.5，Z0.75

每天可能通过的普通货物列车对数Npt，应在站间通过能力N的基础上考虑一

定的通过能力储备量，再扣除旅客列车，快运货物列车，零担和摘挂列车占用的通过能力。

由于设计线或区段内有直达旅客列车通过，且直达列车数位NKZD时，且直达

旅客列车的扣除系数取1，普通货物列车对数可用下式求得

NPTN1+(NKK+NKHKH+NLL+NZZNKZD (对/d)

(1-5) 式中N——通过能力（对/d或列/d）；

——通过能力储备系数，其作用为：保证国民经济各部门及军列的特

殊玉树需要，保证列车晚点和车站堵塞时及时调整运行图，恢复正常运行秩序，保证线路经常维修与大中修工作不干扰列车正常运行的需要，其数值：单线=0.20； NKNKHNNNLZKZD——旅客、快货零担、摘挂、直达旅客列车对数（对

/d） KKH——旅客、快货零担、摘挂、直达旅客列车的扣除系数。

LZ

四、检算机车牵引质量公式：

1.起动检算：

q′qGqFyP（q）gｉqq″q′（iq）g （t） (1-6)

式中F——机车计算起动牵引力（N）

——机车单位起动阻力（N/KN），电力、内燃机车为5N/KN； ——货车的单位起动阻力（N/KN）

q″i——起动地段的加算坡度（‰）

q2.牵引质量检算：

GyFjP(0ix）g〃′（0ix）g（

1-7）

式中G——牵引质量（t），取10t的整倍数，舍去不足10t的余数λy——机车牵引力使用系数，取（t）； P——机车计算质量或其和0.9；

Fj——机车计算牵引力（N），可从常用机车特性表中查出；

ix——限制坡度（‰）；g——重力加速度，一般可取 9.81m/s；'''2

w0、w0——计算速度Vj下的机车、车辆单位基本阻力（N/KN）

3.到发线有效长度检算： Gyx（LyxaLaNL）q （t） (1-8)

jj式中 L——安全距离（m），一般取30m，重载线路可酌情增大； L——到发线有效长度（m）；

yx

L——机车长度（m）

j N——列车中机车台数；

j q——列车延米质量（t/m）取5.667t/m。 如果G≥G，则牵引质量不受到发线有效长度限制。

yx五.超高计算公式

h =11.8 (mm) （1-9）

V—行车速度，单位为m/s时，用v，取km/h时用V； R—曲线半径。

第三部分 计算部分

一、 轨道工程数量统计

一、说明

我所统计的是DK104~DK105段的钢轨、扣件、道碴等。

二、各项构件统计 1、25米标准轨

1Km长的铁路，由规范可查得钢轨接头之间的间距为8mm，1Km长的铁路中所需的25米标准轨根数N：

N==79.97

取整数得：25米标准钢轨数量N=80。

2、碎石道碴数量： （1） 、超高计算

在公式1- 9中：R=3500 ， V=200km/h

h=134.9mm

道碴断面

（2）、由cad中面积查询工具查得道碴断面的面积为2.4817

100m长的铁路所需的道碴为248.17。 3、Ⅲ混凝土轨枕

由规范查得在此线路上每千米铺设1667根Ⅲ混凝土轨枕。

，所

4、60夹板

考虑每根钢轨平均有一个接头，一个接头有两个夹板，60夹板

的数量为80*2=160个。

5、夹板螺栓

1个接头配6套夹板螺栓。1Km长的铁路需要6*80=480套。

6、轨距挡板：

1根Ⅲ型有挡肩混凝土轨枕配4个轨距挡板。1Km长的铁路需要4*1667=6668个。 7、弹条Ⅱ型扣件

1根Ⅲ型有挡肩混凝土轨枕配4个弹条Ⅱ型扣件。1Km长的铁路需要4*1667=6668个弹条Ⅱ型扣件。 8、橡胶垫板

1根Ⅲ型有挡肩混凝土轨枕配2个橡胶垫板。1Km长的铁路

需要2*1667=3334个橡胶垫板。

三、构件汇总表

名称 标准轨25米 碎石道砟数量 Ⅲ混凝土轨枕 防松垫圈 60夹板 夹板螺栓 轨距挡板 弹簧垫圈 锚固螺栓 平垫圈 Ⅲ型弹条 轨下胶垫 道岔（综合） 根 个 块 套 块 个 套 个 个 块 组 单位 根 数量 80 248.17 1667 1920 160 960 6668 1920 3334 6668 0 3334 0

二、路基土石方的统计

根据路基纵断面图可得：

路基土石方数量计算表

距高程m 里程 填 挖 填 1 Dk95+700 2 3 4 断面积m2平均面积m 2离m 土石方数量m 3 段落小备计 m3挖 5 填 6 挖 7 路堤 注 路堑 10 520.5 11 0 12 8 9 1..09 13.64 20.82 25 DK95+725 2.07 28 38.99 25 DK95+750 3.33 49.98 974.75 520.5 45.83 25 1145.75 1495.25 DK95+775 2.88 41.67 43.67 25 1091.75 DK95+800 3.1 45.67 2641 3732.75 三、铁路能力检算（有关数据查附表1.2、

1.3、1.4）

1.运行时分计算：

由纵断面图可取7段进行计算,根据1-1的公式可得： 编号 1 2 3 4 5 6 7 合计 i（‰） L（km） Vijht（min） tiLii（km/h） -0.8 0 3 0 6.9 1 6.6 q（min） 0.71 0.71 0.9 0.71 1.54 0.67 1.62 0.81 0.43 1.8 0.57 2.61 1.44 2.59 10.25 1.14586 84.36 0.6116 85 2 0.8 2.15 1.6 10 t67 85 90 37 ，往Tjh99-1091.69278 39 在公式1-1中取tti4= 10.25+4=14.25（min）

t（min） tiLii编号 i（‰） L（km） V1 2 3 4 0.8 0 -3 0 （km/h） 1.14586 96 0.6116 85 2 0.8 82.6 85 0.63 0.71 0.73 0.71 （min） 0.72 0.43 1.46 0.57

5 6 7 返T-6.9 -1 -6.6 1.69278 79.48 2.15 1.6 10 84.2 79.72 0.75 0.71 0.75 1.27 1.53 1.2 7.18 合计 99-109=7.18+4=11.18（min）

最后可求得东风4c型内燃机车的运行时分为

2.通过能力计算：

在公式1-2)中；取T=60min，

Ttwtf2T99-109=11.18+14.25=25.43（min）,

tBtH6min

N14406025.43+643.9对/d44对/d，即通过能力为44对/d。

3.铁路输送能力：

在公式1-3、1-4、1-5中：取, ,即N+1*0.75+2*0.75=29对/d)：G最后

C365251404101.156H441+0.2（-1*1.2+2*1.3+8*1.1）=1404（t），=1.15，

j0.721950=13.2（t）≥12t 满足要求

4.牵引质量检算：

在公式1-7中： V=21.8km/h，

=2.28+0.0293*21.8+0.000178*21.8*21.8=3 N/KN

0′=1.66+0.0075*21.8+0.000155*21.8*21.8=1.9N/KN

0〃0.9313000138(3+6.9)9.81G=

9.81(1.96.9)=3108t；

在公式1-6中： =5N/KN, =3.5N/KN, ｉ=3‰;

qqq′″0.9346300138(5+3)9.81Gq=

9.81(3.53)=4718t

Gq〉G故列车在该车站能起动。

5.到发线有效长度检算：

有公式1-8知：Gyx=（650-30-21.7）*5.677=3390t〉G，故

牵引质量不受到发线有效长度的限制。

第四部分 附录部分

一、 纵断面图设计样例：

单线路堤：

单线石质路堑：

单线土质路堑：

二、DF4C型内燃机车参考数据图 附表1.2 DF4C型内燃机车合力曲线图 附表1.3 东 风 4C 型 内 燃 机 车 单 机 牵 引 合 力 曲 线 计

算

i=12‰ P=138t G=1950t v=24.5km/h F=301500kN θh=0.28

工序项目 况 号 1 2 3 4 牵引5 运6 行 7 8 F (kN) Fy=0.9F (kN) ω0ˊ(N/kN) Pω0ˊ(N) ω0\" (N/kN) Gω0\" (N) W0=(Pω0ˊ+Gω0\")10-3速度 10 364.70 328.23 2.59 18.5 2.88 20 21.5 22.5 3.03 30 250.00 225.00 3.32 35 3.52 40 50 58 4.58 60 70 80 90 100 352.50 351.50 317.25 316.35 2.94 2.99 189.00 153.00 170.10 137.70 3.74 4.19 128.00 109.00 95.50 84.20 74.90 115.20 98.10 85.95 75.78 67.41 4.68 5.20 5.76 6.36 6.99 357.53 397.85 405.33 412.93 418.05 458.05 486.25 515.68 578.22 631.79 645.67 718.04 795.32 877.51 964.62 0.98 1.05 1.07 1.08 1.09 1.18 1.24 1.31 1.47 1.62 1.66 1.87 2.10 2.36 2.65 1911.98 2 050.58 2078.70 2 107.91 2128.00 2294.18 2420.19 2 558.40 2871.38 3156.86 3233.10 3643.58 4102.80 4610.78 5167.50 22.26 24.02 24.37 24.73 24.98 27.00 28.51 30.16 33.84 37.17 38.05 42.79 48.05 53.84 60.16 305.97 292.88 291.62 198.00 139.94 103.86 77.15 55.31 37.90 21.94 7.25 g (kN) Fy-W0 (kN) fy-ω9 惰10 行 电11 阻12 制0=(Fy-W0)103/(P+G)g 14.94 14.30 14.24 9.67 6.83 5.07 3.77 2.70 1.85 1.07 0.35 ω0=W0103/(P+G)g (N/kN) Bd(kN) bd (N/kN) 1.09 1.17 1.19 1.21 1.22 1.32 1.39 1.47 1.65 1.81 1.86 2.09 2.35 2.63 2.94 143.00 262.00 225.00 6.98 12.79 10.98 7.37 12.68 11.08 171.00 230.00 267.00 216.00 168.50 141.00 122.00 75.50 46.00 24.50 8.00 8.35 11.23 13.04 10.55 8.23 8.73 11.42 13.12 10.96 9.06 6.88 8.01 5.96 7.22 3.69 5.41 2.25 4.37 1.20 3.70 0.39 3.29 动 13 ω0+0.9bd (N/kN) 空14 气Φh 0.191 0.175 0.174 0.173 0.172 0.167 0.166 0.164 0.162 0.161 0.161 0.160 0.159 0.158 0.158 15 b=1000Φhθh (N/kN) 53.62 49.12 48.69 48.32 48.10 46.88 46.35 45.94 45.36 45.04 44.97 44.69 44.48 44.31 44.18 制动 16 空气电阻制动 0.2b+bd+ω0 (N/kN) 18.79 23.79 21.91 10.87 19.19 21.92 23.70 21.21 18.95 17.71 16.81 14.71 13.49 12.69 12.16 ω0+0.5b (N/kN) 27.89 25.73 25.54 25.37 25.27 24.76 24.56 24.44 24.33 24.33 24.34 24.43 24.58 24.78 25.02 附表1.4扣除系数

正线数闭塞方旅客列快货列零担列摘挂列附注 目 式 车 车 车 车

单线 双线 自动 1.0 1.0 半自动 1.1～1.3 自动 见表（b） 半自动 1.3～1.5 二、 参考文献

1.5～1.3～ 2.0 1.5 1.2 1.5～1.3～3对以上2.0 1.5 取1.3 2.0～3.0～2.5～Nz>3时，2.3 4.5 3.0 取相应的低限值 1.4 2.0～1.5～ 3.0 2.0 铁道工程（第二版） 易思蓉 中国铁道出版社