铁道工程设计说明书.docx
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铁道工程设计说明书
课程名称：
铁道工程
院系：
土木工程系
专业：
工程造价
年级：
2008级
姓名：
×××
学号：
××××××
西南交通大学峨眉校区
2010年1月7号
1设计任务
1.1设计题目………………………………………………………2
1.2设计内容………………………………………………………2
1.3设计要求………………………………………………………2
1.4设计资料………………………………………………………2
2铁道工程数量统计
2.1钢轨统计………………………………………………………3
2.2轨枕统计………………………………………………………3
2.3联接零件统计…………………………………………………3
2.4道砟数量统计…………………………………………………4
2.5工程数量表…………………………………………………4
3路基设计
3.1路基横断面设计………………………………………………5
3.2路基土石方统计…………………………………………………5
4铁道能力检算
4.1行走时分………………………………………………………6
4.2通过能力………………………………………………………8
4.3输送能力检算…………………………………………………9
5附件
5.1附表一………………………………………………………12
5.2路基规范
5.3纵断面图
1设计任务
为了考察学生对本学科的活学活用能力，希望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。
1.1设计题目
题目铁道工程综合设计
1.2设计内容
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；
4．铁路能力检算；
5．编写简要说明书，按要求装订成册。
1.3设计要求
说明书要求简要明晰，计算中所采用的所有数据均要说明数据来源，公式中所有符号均应说明含义，并将说明书按照以下顺序装订成册。
1．封面
2．目录
3．说明书正文；
（1）设计原始资料
（2）轨道工程数量统计（3）路基土石方工程数量统计（4）铁路能力检算
4．附件
5．封底
1.4设计资料
一、设计线资料
1、设计线为Ⅰ级单线铁路，路段设计行车速度为200km/h；
2、站间平纵断面图见（附件-纵断面图）
3、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）轨枕及扣件；Ⅲ型有挡肩轨枕，1667根/km；弹条Ⅱ型扣件；
（4）道床；采用Ⅰ级碎石道砟
4、路基部分设计
查相关规范，见附件
5、选线设计部分资料（远期重车方向）
（1）运量资料：
货运量C要求=12Mt/a,β=1.15，通过能力储备数α=0.2；
客车NK=8对/天；摘挂NZ=2对/天；零担NL=1对/天；快货NKH=1对/天
（2）到发线有效长LYX=650m；
（3）信联闭设备为半自动闭塞；tF+tH=6min
（4）每辆火车平均数据为：
货车自重22.153t，总重qp=78.998，净载量qj=56.865t，车辆长度Lp=13.914t，净载系数Kj=0.720t/m，列出延米质量q=5.677m，守车质量qs=16t，守车长度Ls=8.8m
2铁道工程数量统计
（DK101~DK102）
2.1钢轨统计
采用标准轨25m，统计量为1km，故总钢轨量为
（1000/25）×2=80（根）
2.2轨枕统计
根据设计资料已知，采用Ⅲ型有挡肩轨枕，1667根/km，故共1667根轨枕
2.3联接零件统计
1、扣件计算
根据设计资料已知，采用弹条Ⅱ型扣件，一个弹条Ⅱ型扣件含有2个螺纹道钉，2个螺母，2个平垫圈，2个弹条，2个轨距挡板，2个挡板座，1个弹性橡胶垫板。
又一根轨枕上有2个扣件。
螺纹道钉=1667×2×2=6668（个）
螺母=1667×2×2=6668（个）
平垫圈=1667×2×2=6668（个）
弹条=1667×2×2=6668（个）
轨距挡板=1667×2×2=6668（块）
挡板座=1667×2×2=6668（块）
弹性橡胶垫板=1667×2=3334（块）
2．夹板计算
根据情况，采用双头式夹板，接头出钢轨内外侧各一个夹板，每个夹板上有螺栓孔6个，并配上夹板螺栓（带螺帽），并在每个接头螺栓和螺母直接垫防止松动的弹簧垫圈
60夹板数量=16×10+4=164（块）说明：
每100米有16个夹板，加上端部少加的4块
夹板螺栓=164×6=984（套）
弹簧垫圈=夹板螺栓数量=984（个）
2.4道砟数量统计
由图可知，此段为圆曲线段，需设置外轨超高
计算公式：
h=7.6V2max/R——（式2-1）
式中R——本段的曲线半径，R=4500m
Vmax采用新线设计速度，为200km/h,
代入上述数据到（式2-1）中，得：
h=68mm
计算点里程
道床断面面积S
长度（M）
体积V
D2K101~D2K102
34.887
1000
34887
∑V=34887
2.5工程数量表
名称
单位
数量
标准轨25m
根
80
道砟数量
m3
37.68
轨枕
根
1667
螺纹道钉
个
6668
螺母
个
6668
平垫圈
个
6668
弹条
个
6668
轨距挡板
块
6668
挡板座（尼龙座）
块
6668
弹性橡胶垫板
块
3334
60夹板
块
164
夹板螺栓
套
984
弹簧垫圈
个
984
3路基设计
（DK93+800~DK93+900）
3.1路基横断面设计
设计说明：
此路段均为路堤，且高程变化不大，地质情况假定为非渗水土，故设置三角形路拱，单线铁路路拱高为0.15m。
数据参照路基规范（见附件），详细设计请看A3图纸
3.2路基土石方统计
土石方计算基本公式：
——（式3-1）
其中V——土石方体积
A1,A2——前后两个断面的面积
L——前后断面之间的距离
路基土石方数量计算表
里程
高程m
断面积
平均面积
距离m
土石方数量
段落小计
备注
填
填
填
路堤
1
2
3
4
5
6
7
8
DK93+800
7.4467
140.277
126.177
20
2522.34
13368.46（DK93+800~DK93+900）
DK93+820
6.450
111.857
111.952
20
2239.04
DK93+840
6.457
112.047
111.142
20
2242.84
DK93+860
6.464
112.237
146.266
20
2925.32
DK93+880
8.453
180.294
171.946
20
3438.92
DK93+900
8.049
163.597
4铁道能力检算
（DK94~DK104）
4.1行走时分
1、计算公式
T甲-乙=∑（ti·Li）+tq+tt——（式4-1）
式中tq、tt——起车、停车附加时分，电力、内燃机牵引tq=1~3min,tt=1~2min；
Li——某一坡段的长度
ti——某一坡段的每千米的运行时分（min/km），上坡时ti=60/Vjh，Vjh用均衡速度法查得；下坡时，ti=60/Vx,其中Vx用（式4-2）计算
Vx=85+0.8i——（式4-2）
2、计算过程
（1）从DK94前往DK104
①坡度值确定根据断面图中设计坡度，找到相关数据如下：
L1=2804.28mi1=0；L2=900m，i2=0.7‰；L3=2100mi3=-0.8‰；L4=611.36mi4=0；L5=2000mi5=3‰；L6=800mi6=0；L7=497.88mi7=6.9‰
②速度的确定根据以上坡度值，利用均衡速度法查得V2=99km/h,V5=94km/h,V7=72.5km/h（具体见图4-2）
V3=85+0.8i=85-0.8×0.7=84.36km/h,当坡度为零时，V=V1=V4=V6=85km/h
③起停时分的确定本设计中机车为电力牵引，tq取1min、tt取1min
④计算将以上数据代入式4-1，则得
TW=8.7min
图4-1SS7型电力机车合力曲线图
（2）从DK104返回DK94
①坡度值确定根据断面图中设计坡度，找到相关数据如下：
L1=2804.28mi1=0；L2=900m，i2=-0.7‰；L3=2100mi3=0.8‰；L4=611.36mi4=0；L5=2000mi5=-3‰；L6=800mi6=0；L7=497.88mi7=-6.9‰
②速度的确定根据以上坡度值，利用均衡速度法查得V3=98km/h（具体见图4-2）
V2=85+0.8i=85-0.8×0.7=84.44km/h,V5=85+0.8i=85-0.8×3.0=82.6km/h,V7=85+0.8i=85-0.8×6.9=79.48km/h,当坡度为零时，V=V1=V4=V6=85km/h
③起停时分的确定本设计中机车为电力牵引，tq取1min、tt取1min
④计算将以上数据代入式4-1，则得
TF=8.73min
图4-2SS7型电力机车合力曲线图
4.2通过能力
1、计算公式
——（式4-3）
式中TT———日均综合维修“天窗”时间，电力牵引取90min，内燃机牵引取60min；
tw、tF——站间往返走行时间
tB——对向列车不同时到达的时间间隔
tH——车站会车间隔时间
2、计算过程
已知：
tB+tH=6min,TT=90min,TW=8.7min,TF=8.73min
将以上数据代入式4-3，得：
N=57（对/天）
4.3输送能力检算
1、牵引质量的确定
①计算公式
——（式4-4）
式中G——单机牵引质量，舍取10t的整数倍
λy——机车牵引力使用系数，取0.9
Fj——机车计算牵引力（N），查附表一
P——机车计算质量（t）
ix——限制坡度（‰）
w0′，w0″——计算速度Vj下的机车、车辆单位阻力，可查附表一
②计算过程
查附表一，得：
Fj=353300N，P=138t，w0′=2.38（N/kN），w0″=1.44（N/kN）,Vj=48（km/h）；g=9.81
纵断面图中已知ix=7.2‰；
将以上数据代入（式4-4），得：
G=3600t
2、牵引质量的检算
①启动检算
——（式4-5）
式中Fq——机车计算启动牵引力（N），SS7型为487300t
Wq′——机车单机启动阻力（N/kN），电力机车去5N/kN
Wq″——货车的单位启动阻力（N/kN），SS7型为3.5N/kN
iq——启动地段的加算坡度，此路段为平坡，iq=0
数据：
Fq=487300tWq′=5N/kNWq″=3.5N/kNiq=0P=138tg=9.81
将以上数据代入（式4-5），得：
Gq=12576t＞G=3600t，故可以启动
②车站到发线有效长度检算
——（式4-5）
式中La——安全距离，一般取30m
Lxy——到发线有效长度（m）
Lj——机车长度，SS7型为22m
Nj——列车中机车台数
q——列出延米质量，取5.677m
已知数据：
La=30m，Lxy=850m，Lj=22m，q=5.677m，Nj=1
将以上数据代入（式4-5），得：
Gxy=4530t＞G=3600t，故牵引质量不受到发线有效长度限制
3、货物列车牵引净载Gj的确定
1计算公式
——（式4-6）
式中qs——守车质量，取16t
qp——每辆货车平均总重量，取78.998t
Gj=（n-1）qj——（式4-7）
式中qj为每辆货车的平均净载（t），取56.865t
2计算过程
将数据代入式4-5、式4-6，得：
Gj=2580t
4、运输能力的计算
（1）NH（折算的普通货物列车对数）确定
①计算公式
——（式4-8）
式中NK、NKH、NL、NZ——旅客、快货、零担、摘挂列车对数
α——通过能力储备系数，取0.2
εK、εKH、εL、εZ——旅客、快货、零担、摘挂列车的扣除系数，可查表获得
μKH、μL、μZ——快货、零担、摘挂列车的货物质量与普通货物列车质量的比值，即满轴系数。
一般取μKH=0.75，μL=0.5，μZ=0.75
②计算过程
已知数据：
εK=1.3，εKH=1.2，εL=1.5，εZ=1.3；
μKH=0.75，μL=0.5，μZ=0.75
α=0.2；NK=8对/天；NZ=2对/天；NL=1对/天；NKH=1对/天；N=57（对/天）
将以上数据代入式（式4-8），得：
NH=34（对/天）
（2）运输能力的计算
——（式4-9）
式中NH——折算的普通货物列车对数（对/d），按照（式4-8）计算
Gj——普通货物列车净载
β——货物波动系数，通常取1.15
由上述计算得：
NH=34（对/天），Gj=2580t，则代入（式4-9），得：
C=27.8（Mt/a）＞C要求=12Mt/a
附表一
SS7型电力机车单机牵引合力曲线计算
i=12‰P=138tG=2260tv=48km/hF=353300kNθh=0.28
工况
序号
项目
速度
5
10
10.4
20
30
40
44.8
46
48
50
60
70
80
81
85
90
100
牵引运行
1
F（kN）
440.90
415.20
387.40
372.70
363.60
359.60
353.30
357.40
282.70
242.30
212.00
199.50
188.40
84.00
2
Fy=0.9F（kN）
396.81
373.68
348.66
335.43
327.24
323.64
317.97
321.66
254.43
218.07
190.80
179.55
169.56
75.60
3
ω0ˊ（N/kN）
1.43
1.47
1.48
1.62
1.83
2.11
2.27
2.31
2.38
2.46
2.88
3.37
3.93
3.99
4.24
4.56
5.26
4
Pω0ˊ（N）
197.02
203.25
203.85
222.90
252.15
291.01
313.08
318.94
329.02
339.48
397.55
465.23
542.51
550.76
584.75
629.39
725.88
5
ω0"（N/kN）
0.95
0.98
0.98
1.07
1.18
1.31
1.39
1.41
1.44
1.47
1.66
1.87
2.10
2.13
2.23
2.36
2.65
6
Gω0"（N）
2140.50
2215.93
2222.57
2409.16
2658.89
2965.12
3132.18
3175.98
3250.78
3327.85
3747.08
4222.81
4755.04
4811.37
5042.34
5343.77
5989.00
7
W0=（Pω0ˊ+Gω0"）10-3g（kN）
22.93
23.73
23.80
25.82
28.56
31.94
33.80
34.29
35.12
35.98
40.66
45.99
51.97
52.60
55.20
58.60
65.87
8
Fy-W0（kN）
373.88
349.95
322.84
306.87
295.30
289.35
282.85
285.68
213.77
172.08
138.83
124.35
110.96
9.73
9
fy-ω0=（Fy-W0）103/（P+G）g
15.89
14.88
13.72
13.04
12.55
12.30
12.02
12.14
9.09
7.31
5.90
5.29
4.72
0.41
惰行
10
ω0=W0103/（P+G）g（N/kN）
0.97
1.01
1.01
1.10
1.21
1.36
1.44
1.46
1.49
1.53
1.73
1.95
2.21
2.24
2.35
2.49
2.80
电阻制动
11
Bd（kN）
150.00
306.00
308.80
311.70
314.60
316.00
227.80
194.40
172.00
53.80
11.10
12
bd（N/kN）
6.38
13.01
13.13
13.25
13.37
13.43
9.68
8.26
7.31
2.29
0.47
13
ω0+0.9bd（N/kN）
6.71
12.72
12.91
13.14
13.39
13.53
10.44
9.39
8.82
4.41
4.55
3.22
空气制动
14
Φh
0.220
0.191
0.190
0.174
0.167
0.164
0.163
0.163
0.162
0.162
0.161
0.160
0.159
0.159
0.159
0.158
0.158
15
b=1000Φhθh（N/kN）
61.61
53.62
53.26
48.69
46.88
45.94
45.63
45.56
45.46
45.36
44.97
44.69
44.48
44.46
44.39
44.31
44.18
16
ω0+0.5b（N/kN）
31.78
27.82
27.64
25.44
24.65
24.33
24.25
24.24
24.22
24.21
24.21
24.30
24.45
24.46
24.54
24.65
24.89
空气电阻制动
0.2b+bd+ω0（N/kN）
19.67
11.73
24.67
23.96
23.84
23.92
24.00
10.57
10.58
10.60
20.41
19.16
11.10
18.44
13.51
11.82
11.64
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