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毕业设计开题报告
题目:
某区域新建铁路专用线线路设计
学院:
土木建筑工程学院专业:
土木工程
学生姓名:
徐明明学号:
07273051
【文献综述】
1.铁路专用线路概况:
1.1基本定义:
铁路专用线是指由企业或者其他单位管理的与国家铁路或者其他铁路线路接轨的岔线。
铁路专用线与专用铁路都是企业或者其他单位修建的主要为本企业内部运输服务的,两者所不同的是,专用铁路一般都自备动力,自备运输工具,在内部形成运输生产的一套系统的运输组织,而铁路专用线则仅仅是一条线,其长度一般不超过30公里,其运输动力使用的是与其相接轨的铁路的动力。
1.2国内外铁路货运发展动态和趋势
1.2.1各国铁路货运量发展动态
世界范围内,铁路货运量一直增加的国家只有苏联,增长速度最快的是60~70年代中期,平均每年大约增加1亿吨。
随着苏联电气化铁路的大规模建设,货运量持续保持稳定增长的势头。
70~80年代中期后,随着苏联经济发展的下滑,加之铁路运输日趋紧张,其货运量增长幅度有所下降,每年增长4~5千万吨。
1988年苏联铁路货运量为4116Mt,居世界各国铁路首位,其货物周转量约占全世界铁路总货物周转量的一半以上。
50年代以来,由于美国国家产业结构、布局、经济水平和运输结构稳定发展,其铁路货运量从基本在11~14亿吨之间波动,呈稳定发展态势。
西欧各国,日本和印度铁路则主要以客运为主,其货运量发展水平不高,也不稳定。
日本、英国铁路货运量一直呈现出下滑的趋势,除了产业结构因素外,卡车成为争夺铁路货运量的主要对手。
原联邦德国和法国铁路货运量从1964~1974年间呈现上升趋势,1974~1984年间呈现下降趋势,而1985年原联邦德国铁路货运量又有所回升。
各国铁路货运量增加或下降的原因很多,而且也很复杂。
究其原因,除了社会经济因素外,对于国土面积较小的国家,主要是卡车运输的竞争,夺取了铁路本来盈利的货运量。
新中国成立以来,经过60多年的发展表明,中国全社会货运量发展的总体趋势是上升的。
特别是中国加入WTO以后,会有更多的机会参与全球化生产、制造和货物交流,这必将引发运输需求的增长。
同时,中国交通运输设施建设与设备装备的加强、运力的提高又可以在一定程度上满足一定量的运输需求的增长。
中国全社会货运量在未来很长一段时期内应该不会出现递减的趋势。
于此同时,在中国全社会货运量的构成中,铁路与公路货运量之和所占的比例比较稳定。
1991年~2001年,铁路与公路实现的货运量占全社会货运量的比例一直在88.9%—89.9%之间,铁路与公路在全社会货运量中的占有率是比较稳定。
1.2.2各国铁路货物运输的发展趋势
在货物运输方面,集中化、单元化与大宗货物运输重载化是各国铁路发展的共同趋势。
美国铁路承担的主要货物时煤炭、农产品、化工产品、矿山等大宗货物,其中煤运量占首位。
1971~1981年,全国煤运量有67~69%由铁路承担。
美国铁路重载运输的特点是,以最大限度加大列车重量,以提高铁路运输能力,不追求行车密度,而注重列车一次牵引效果,这样可以有足够的线路养护作业时间,以保证重载列车的正常运转。
在铁路运输集中化方面,美国70年代中期共关闭了8000多个货运站与许多运量在9000t以下的专用线,同时规定,运距在250km以下的整车货物一般交由汽车运输。
苏联铁路在提高货运能力方面,从50年代至70年代中期,采取提高列车的重量和增加行车密度并重的方针。
提高的列车重量和增加行车密度对提高运能的比例为3:
7.最近几十年,由于货运量的不断增加,主要繁忙干线通过能力利用趋于饱和,苏联铁路开行重载列车的区段和线路里程也随之逐年增加,列车重量和长度大大提高,列车编组运行方式更加灵活多样。
为了实现货物运输的集中化,苏联铁路从1961~1975年期间,共关闭了2500个业务量较小的车站。
70年代末,又有2000多个车站全部或部分并计划逐步关闭每昼夜装卸车数不足5车的车站,终点对700个基点货运站装备高效率机械化设备,同时,苏联铁路在第十个五年计划中规定,铁路停运50km以内的短途货物,将6500万吨的短途货物交给汽车运输。
我国自从20世纪80年代中期以来,学习国外经验,通过科学实验,逐步开行重载列车。
大体经历了三个阶段,采取了三种重载列车模式。
a)、组合式重载列车:
在1985年至1990年间,在繁忙干线上开行组合式重载列车为第一阶段,组合式重载列车既可以作为线路大中修时封锁线路的应急措施,也作为季节性货运量增长的临时措施。
作为常规的运输方式,扩能效果显著,在单线和双线铁路上均可采用;b)、单元式重载列车:
我国1991年建成通车的大秦铁路是以运煤为主、开行单元式重载列车的双线电气化铁路,先后开行了总重量6000t和1000t的单元式重载列车,为第二阶段。
单元式列车可以大幅度增加铁路运力,提高运营效益,降低运输成本。
使用与货运量大,运品单一、流向集中的铁路;c)、整列式重载列车:
1992年以来,我国对东部京沪、京广等繁忙干线进行加强,将到发线有效长延长到1050m,改造站场、配备大型机车,以大幅度提高货物列车的牵引吨数,开行整列式重载列车,为第三阶段。
整列式重载列车由大功率的单机或双机牵引,在线路最大坡度和站线有效长度的可能情况下,最大限度增加列车重量,在平原丘陵地区列车重量达到5000t,山岳地区达到300t、4000t。
它是大面积、大幅度提高繁忙干线输送能力的有效措施,是今后我国发展重载运输的主要形式。
2矿山铁路线路设计理论
2.1铁路专用线—矿山铁路的特点
矿山铁路是铁路专用线路的一个方面,也是本设计中所研究的主题。
它既具有一般企业铁路的共性,又具有它本身的特性,搞好矿山铁路设计对节约建设投资,降低运营费用具有重要的现实意义。
矿山铁路所经过的地理环境多为高山、丘陵地带,山高,坡陡,且矿井的工业广场高程较大,因而具有以下几方面特点:
1、有山必有沟,线路跨越山沟高差大使工程量增加;
2、矿井一般位于山丘之中,线路迂回较为频繁,曲线多,运营条件较差,车辆行车速度低;
3、采用河谷线时,桥涵必多,且很难达到工业广场;
4、采用山脊线时,丘陵之山脊一般较短,线路工程量增加;
5、何故地质条件差,山脊相反;
6、可供选择站坪长度的地势较少,建站困难;
7、货物运输单一,且比较固定。
2.2矿山铁路线路设计基本原则:
①、遵守设计规范的原则:
矿山铁路作为铁路专用线路的一种特殊形式,具有一般铁路专用线路的共性,如:
所经路段地形条件复杂、线路平面曲线较多,车辆行车速度较低等,其线路的设计应在宏观上应该遵循我国《工业企业标准轨距铁路设计规范GBJ12-87》相关规定执行,以保证线设计的安全性、可靠性与经济性。
②、服从矿井总体布置的总体设计原则:
矿山铁路服务对象为矿井,主要目的向外部运输矿井的产品,因此,矿山铁路的选线,首先呢是根据矿山主要矿井的分布,建矿顺序,确定线路的主要走向,保证通过最经济的线路方案将沿线矿井很好的“串联(或侧向近距离通过)”起来,实现矿区产品的最有集散、运输;
③、确定上下运量的等级原则:
矿山铁路货物运输具有方向单一、固定的特点,据统计,外运量占总运量的91%以上,而运入量则不足10%,因此应按照总运量合理划分线路等级,最大限度发挥投资效益;
④、结合地形地质条件决定最佳限制坡度原则:
线路的线路等级确定后,经济地确定线路限制坡度显得非常重要。
限制坡度一旦确定,不但影响工程建设的投资,并将永远地影响运输能力,根据《工业企业标准轨距铁路设计规范GBJ12-87》规定,工业企业Ⅰ级铁路的限制坡度一般取为15%,定得过小将会增加建设投资。
有关资料统计显示,山区铁路坡度每减少1%,工程造价将会增加4—6%,而坡度过大则会对运营不利;
⑤、移挖作填,填挖平衡的施工原则:
矿山铁路多穿梭于高山、丘陵中,地形地质条件复杂,工程土方数量巨大。
线路定线的过程中,应当尽量避免挖方工程,移填作挖,减少土体的购置或外运,做到填完平衡,降低工程造价。
2.3矿山铁路专用线路设计基本步骤与定线方法
矿山铁路专用线路作为铁路线路的一方面,其线路设计步骤与定线方法与一般铁路线路的选线设计是相同的。
铁路定线是在地形图上选定线路的方向,确定线路的空间位置,并布置各种建筑物,是铁路勘察设计中决定全局的重要工作。
要做好定线工作,必须综合考虑多方面因素,逐步接近地、分阶段地进行工作。
没一阶段都应精心设计,多做方案比选。
内容应从粗到细,从整体到局部,工作过程是从面到带,从带到线,直到确定线路的具体位置。
铁路勘察中外业勘测与调查是内业定线的依据,而内业定线又降指导下一阶段的外业勘测,经过多次反复最后才将线路测设于地面。
2.3.1铁路专用线定线的基本步骤
铁路专用线路定线的基本步骤总体上分为两步:
1、选定线路的基本走向
在设计线路的起讫点间,因城市位置、资源分布、工农业布局和自然条件等具体情况的不同,常有若干可供选择的线路走向在线路走向选择过程中,应将线路起讫点与所必须经过的地区用直线连接起来,再在线路的局部某两个地区之间通过自然条件或者经济条件的比选,初步拟定一些控制点,依次逐步展开。
形成几条可供选择的较优方案。
由此定出的线路走向称为航空折线。
铁路定线的第一步就是要从中选出最合理的方案最为进一步的设计依据。
在确定线路的基本走向时,主要应重点考虑到以下几点因素:
①、设计线路的意义及与行经地区的其他建设的配合。
干线铁路的线路走向应力求顺直,以缩短直通客货运输距离和时间。
地方意义的铁路,则宜于靠近城镇和工矿区,以满足当地客货运输的需要。
走向的选择还应与路网规划及行经地区其他建设项目协调配合。
要根据客货流向选好接轨站,力争减少折角运输,要有利于规划的干线或支线的引入。
要考虑与地区其他交通体系的合理衔接,并满足国防要求;②、设计线路的经济效益和运量要求。
选择线路走向应尽可能为更多的工矿基地和经济中心服务,既加速地区国民经济的发展,又使铁路扩大运量,增加运输收入,争取较高的经济效益;③、自然条件。
地形、地质、水文、气象等自然条件决定线路的工程难易和运营质量,对选择线路走向有直接影响。
对于严重不良地质地区、缺水地区、高烈度地震区以及高达山岭、困难峡谷等自然障碍,选线时应该考虑绕避。
④、设计线主要技术标准和施工条件。
设计线的主要技术标准在一定程度上影响线路走向的选择,同样的运输任务,采用大功率机车,则可以采用较大的最大坡度值,使线路有可能更靠近短直方向。
施工期限、施工技术水平等,对困难山区的线路方向选择,具有重大意义,有时候甚至成为决定性影响因素。
上述因素这见相互影响,在进行线路具体走向选定时,应该综合考虑各方面的因素,在具体工程中抓住主要矛盾,才能得到较为理想的线路走向。
2、选定线路的接轨方案
设计线与既有线的接轨方案是影响线路局部走向的重要因素,在进行线路定线过程中接轨站的选择主要要解决两个问题:
接轨点选择和接轨方向选择。
在选择接轨点时,应主要考虑到以下几方面因素:
a)、路网规划:
一般来说,国家重要干线的接轨点已在路网规划中确定,选线设计时应充分考虑;对于一般干线和次要线路的接轨点,也征求并尽量考虑各级规划部门的意见合理确定;b)、线路走向:
接轨方案与线路走向相互影响,设计时应该充分考虑;c)、主要客货流方向:
接轨站应选在使主要客货流方向顺直,远程尽量缩短的车站;d)、既有区段站的分布及当地的接轨条件:
接轨站应力求选在既有线的区段站上,这样既可以减少列车编组作业设备和机务设备的投资,又可改善运营管理条件。
在接轨点选择好后,要解决的问题就是从接轨站的那一端引入。
在选择接轨方向时,主要考虑两点:
a)、主要客货流方向。
应力求减少客货流的折角运输;b)、城市规划与新线引入的条件。
一般城市居民密集,应力求减少拆迁工程量。
一般新线在引入枢纽时,不宜直接接轨放入编组站,而是在枢纽前方站或枢纽站内适当车站上接轨。
2.3.2铁路专用线定线的基本方法
2.3.2.1紧坡地段定线
线路采用的最大限制坡度小于或等于地面平均自然坡度(
),则线路不仅受平面障碍的限制,更要受到高程的限制。
这样的坡段,称为紧坡地段。
紧坡地段主要矛盾在纵断面一方,通常应用足最大坡度,以便争取高度使得线路不至于额外展长。
当线路遇到巨大高程障碍时(如翻越分水岭)时,若按短直方向定线,就不能达到预定的高度或者出现很长的隧道,为使线路达到预定的高度,需要用足最大坡度并结合地形展长线路;在展线地段定线时,应注意结合地形、地质等自然条件、在坡度设计上留有余地,展线形式可采用套线、灯泡线金额螺旋线等具体形式,同时一般如果没有特殊原因,不采用方向坡度,以免增大为克服高度引起的线路不必要展长,增加运营支出;在紧坡地段定线,一般应从困难地段向平易地段展线。
2.3.2.2缓坡地段定线
线路采用的最大限制坡度小于或等于地面平均自然坡度(
),则线路不受到高程的限制。
这样的坡段,称为紧坡地段。
缓坡地段地形平易,主要矛盾在平面一方,定线时可以航空线为主要导向,只要注意绕避平面障碍,按短直方向定线,即可得到合理的线路位置。
为了既力争线路顺直,又节省工程投资,缓坡地段定线时应着重考虑以下几点:
a)、为了绕避障碍而使线路偏离短直方向时,必须尽早绕避前方障碍,力求减小偏角;b)、线路绕避山咀、跨越河谷或其他障碍时,必须使曲线交点正对主要障碍,使得障碍物在曲线的内侧并使得偏角最小;c)、设置曲线必须是的确有障碍存在,且曲线半径应结合地形尽量采用大半径;d)、破段长度最好不小于列车长度,尽量采用下坡无需制动的破段;e)、力争减少总拔起高度,但绕避高程障碍而导致线路延长时,则应认真选择;f)、车站的设置应不偏离线路短直方向,并争取把车站设置在凸形地段,地形平坦开阔,减少工程量。
2.3.2.3横坡地段定线
在线路定线时候,对于横坡较陡与不良地质地段,有时从纵断面看,填挖高度并不大,平面也合理,但从横断面看,则可能出现很大的工程量,或者线路处于地质条件十分不利的位置。
铁路定线工作既要保证线路平纵断面合理,同时还要保证横断面也合理。
当线路的平纵断面初步拟定后,则可进行横断面设计,横断面定线具体步骤为:
①、找出控制线路位置的横断面:
控制线路位置的横断面通常包括横坡较陡地段、不良地质地段、河岸冲刷严重地段与线路百米标出,测绘其横断面;②、根据各控制断面原设计路肩标高,确定线路中心在横断面上可以左右移动的合理范围;③、将各横断面上线路可能左右移动的边缘点按相应的距离和比例尺移到平面上,连接边缘点,得到平面图上线路可能移动合理范围;④、在平面图上线路可能移动的范围内,重新设计平面,并在两端和原定线路妥善连接,得到平、纵、横三个断面上较为理想的新线中心位置。
2.3.2.4河谷地段、越岭地段定线
本设计中,由于矿井多分布在山区内部,因此,线路所经地段地形复杂,高程变化大,克服高程障碍是本设计线路的难点之一,合理利用山间较大的河谷,且做好越岭地段线路的设计,能够有效解决这一难题。
选择河谷时,应该尽量利用与线路走向基本一致的河谷,注意寻找两岸开阔,地质条件较好,纵坡较平缓的河谷。
此外,由于河谷两侧地质条件差异较大,应结合地形、地质、水文及其城镇分布情况,选择有利河谷岸侧定线,对于某些地段,河谷有利岸侧,并不始终局限于一岸,应注意选择有利地点跨河改变岸侧。
越岭方案是山区铁路选线的重要组成部分,而越岭垭口位置、隧道长度和标高的选定又是越岭方案中的重点,它常与限制坡度及越岭两侧引线条件等密切相关,并互相制约。
因此越岭地段主要问题是越岭垭口的隧道选择、垭口两侧线路展线方案的布局和沿线地质情况。
越岭方案选择正确与否,对运营的影响较大,必须全面研究,深入比选,着重解决好三类问题:
越岭垭口选择,越岭高程选择与越岭引线定线。
对于第一主要问题,垭口的建议选择点应具备以下几点条件:
①、高程较低、靠近线路短直方向;②、山体较薄;③、地质条件较好;④、引线条件较好。
对于同一垭口并非同时具备以上几点条件,在进行比选时,应综合考虑,慎重选择。
理想的越岭高程应该使得引线和隧道总的建筑费用最小,就运营而言,越岭高程越低,引线越短越有利。
此外,地面自然坡度,地质条件,设计线路的运量,限制坡度以及隧道的施工水平等对于越岭高程与越岭隧道长度也造成较大影响,在确定越岭高程时,应综合各种影响因素进行比选。
最后,越岭引线定线,应考虑以下因素:
①、结合地形条件选择合理的限制坡度;②、为控制合理的展线长度,应从垭口往两侧(从高处往低处)定线,避免展线过长;③、垭口附近地形复杂,在有充分根据时,引线可以采用符合全线标准的最小曲线半径。
3铁路专用线存在的问题
九十年代以来,由于我国注重基础设施的投人,大力发展了公路运输和水路运输等其它运输形式,铁路运输的瓶颈问题已初步得到了有效的解决。
因此,作为铁路专用线为主的运输单位受到了极大冲击,主要问题是业务量减少,经营困难。
总结起来,当前我国铁路专用线存在以下几方面主要问题。
①、服务意识、服务质量跟不上市场的需要:
铁路专用线是微利性的服务性企业,其生产服务对象是广大的物资单位,作为储运企业,起着商品物资流通的桥梁和纽带作用,是购销调整中必不可少的环节。
随着市场经济的逐步建立,储运企业生产业务的发展,提高服务质量已是参与市场竞争的手段。
因此,服务质量能否提高,在很大程度上决定着企业的命运。
目前很多企业跟不上形势的发展,不注重服务意识,不提高服务质量,严重阻碍了铁路运输的发展。
②、业务经营能力、开拓能力较低:
企业既需要科学的管理,也需要充满活力的经营机制,需要一支强有力的业务经营的中坚力量,这支队伍必须具备坚韧不拔的市场开拓能力和艰苦奋斗的创业精神。
能够在市场经济的大潮中奋力拼搏,只有这样,才能朝着既定的目标和希望的彼岸奋勇前进。
然而,铁路专用线基本上都是计划经济的产物,项目的投人产出、业务渠道及市场的开发、职工的收人和福利等等一系列问题,都不免留有计划经济的痕迹,尤其是在开发市场、占领市场、巩固市场等方面还没有完全摆脱所谓国营企业的阴影,缺少自我约束机制和利润驱动机制。
③、企业设备老化,更新改造资金不足:
专用线的企业既是劳密集型企业,又是资金密集型企业,大部分专用线单位都是六、七十年代由国家投资兴建的。
多年以来,企业克服了重重困难,也为国家作出了应有的贡献,但随着改革开放的不断深人,作为基础产业的储运企业,面临是设备老化、房屋陈旧、社会负担过重、收费标准偏低、积累能力不足的困难,国家不给资金投入,靠储运主业的经营积累来进行更新改造是十分困难的。
4铁路专用线发展方向:
随着市场经济的发展和各项改革的深入,铁路专用线正面临着新的形势,出现了一些新的情况。
其线路的等级与技术标准也不断提高,未来铁路专用线将在产权归属与经营管理方面有所创新与发展,与一般的传统铁路专用线路相比迥然不同,形成鲜明的对比。
概括起来,未来铁路专用线路将向以下几个方面不断发展:
1.铁路专用线的产权归车站和路外企业共有:
传统的铁路专用线按产权单位划分可分为两类:
一类是路外单位铁路专用线,主要为运输
本单位的原料、产品而由一家独资或多家单位合资修建,这类占铁路专用线的绝大部分;另一类是路内单位铁路专用线,主要为路料运输而
建,如郭塘站的机保段专用线。
但货运站作为铁路运输最基层的单位一般本身无自有铁路专用线。
新型的铁路专用线为车站与路外企业共同集资所建,从产权上明确为合作双方共有。
由于产权归属的差别,因而车站对其所拥有的权力、责任和义务与对一般的铁路专用线相比,存在明显的差异。
2.铁路专用线成为车站的有机组成部分:
对于一般的铁路专用线,被接轨的车站与其关系,通常是业务上尽指导、检查之责,车货交接方面的性质为外部与铁路运输部门的交接,两者之间是一家与另一家互相合作的伙伴关系。
未来的铁路专用线,车站将拥有它的部分产权,并且具体操作的员工基本上为站内职工,专用线的工作在很大程度上即为车站的工作。
就车站而言,两者的车货交接实际上成为一项内部交接,互相之间的利害关系密切相连。
3.铁路专用线的管理实行董事会领导下的经理负责制:
该专用线在经营管理方面,向现代企业管理靠拢。
成立董事会,实行经理对董事会负责制,并成立有关审计小组,与一般铁路专用线简单的管理方式截然不同。
5铁路专用线的意义
铁路专用线是铁路运输网的一个重要组成部分,主要担负着本地区及企业来,很多单位积极开拓经营,为本地区的物的到发物资的任务,在一定程度上,为本地资集散起到一定的作用。
目前铁路运输的大宗物资大多数是在铁路专用线装车。
据统计,2008年我国铁路货运量(含行包)33.04亿吨,比2007年的31.57亿吨增长4.7%,其中几类典型的货运量分别为:
煤炭运量169146万吨,比2007年的159889万吨增长5.8%;石油运量14886万吨,比2007年的14357万吨增长3.7%;钢铁运量20925万吨,比2007年的22111万吨下降5.4%;粮食运量12462万吨,比2007年的11039万吨增长12.9%;棉花运量388万吨,比2007年的391万吨下降0.8%;由此可见,随着整个路网内货运量的不断增加,铁路专用线路的修建很大程度上分担了国家干线铁路货运负荷,分散了货物集散地点,优化了整个路网的资源配置,使得整个路网的运输能力得到充分的利用。
与此同时,有的铁路专用线还开展共用,吸引铁路专用线周围的运量,既起到货物集散的作用,也起到了货物的蓄水池的作用,既利于国家,也利于企事业单位。
如北京局管内已开展使用的铁路专用线为1600多家,总长度为2200多公里,80%的货物都在铁路专用线上装卸。
铁路专用线的修建虽然是为解决企业或者单位内部的运输需要而修建的,但是其本身也是国家铁路网的一个组成部分。
因此,做好铁路专用线路的优化设计具有重大意义。
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研究方案
1、本设计理论基础
本设计所依据的理论基础为“铁路选线设计”相关方法与技术,设计依据严格遵循《工业企业标准轨距铁路设计规范GBJ12-87》相关规定规定。
铁路选线设计是整个铁路工程设计中一项关系全局的总体性工作,要做好定线工作,需要综合考虑设计铁路经行地区的运输、经济、地形与地质条件等多方面因素,逐步接近地,分阶段进行工作,精细进行多方案的比选,根据不同的地形条件与现有成熟的定线方法,做好线路平、纵、横三断面的联合优化设计,最后得出较为理想的线路方案,测试于地面。
在进行铁路线路设计过程中,应该完成的基本任务包括:
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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