基于鐵路選線設計的分析

鐵路選線設計是土木工程、交通運輸等專業的一門實踐性課程；主要訓練學生綜合運用所學基礎知識的能力，培養學生用定性分析方法對問題進行綜合分析和評價。本設計是對 “平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計、土石方計算、經濟比較”等知識的拓寬與綜合應用。通過畢業設計使學生在鞏固所學線路選擇、平縱面設計和方案經濟比較的基本方法，熟悉并運用《鐵路線路設計規范》，從而加深對所學內容的理解，提高綜合分析和解決問題的能力，為畢業后從事設計施工或繼續深造奠定基礎。鐵路運輸是實際中應用非常廣泛的一種運輸方式，具有運輸量大、運輸費用較低、車路一體、路權專用、行車平穩、資本密集的特點，有很強的適應性，因此，掌握鐵路線路的設計方法對于土木工程專業的學生來說具有重要意義。

鐵路線上分布著大量的建筑物和設施，如橋涵、隧道、車站、供電、通訊、信號及給排水等。鐵路線的位置決定了各項建筑物的配置和設備的位置；反之有一些建筑物的配置也影響鐵路線的位置。鐵路線的位置不僅對工程數量和工程費用有巨大影響，而且對運行安全和運輸效率產生深遠影響。因此，鐵路修建之前必須定好鐵路線位置，才能進行各種建筑物的具體設計。勘測設計階段由于鐵路的復雜環境與要求，必須經過由廣到狹，由概略到精細的勘測，同時使鐵路線位置設計有步驟地從較多的方案中經過多次選優，最終達到最佳的空間位置。

鐵路定線是在地形圖或地面上選定線路的方向，確定線路的空間位置，并布置各種建筑物，是鐵路勘測設計中決定全局的重要工作。

要作好定線工作，必須綜合考慮多方面的因素，逐步接近地、分階段地進行工作。每一階段都應精心設計，多作方案必選。內容應從粗到細，從整體到部分，工作過程是從面到帶，從帶到線，知道確定線路的具體位置，這種特點決定了鐵路定線過程中內外業的關系：外業勘測與調查是內業定線的依據，而內業定線又指導下一階段的外業勘測，經過多次反復，最后才將線路測設于地面。影響線路走向的因素主要有以下幾點：

（1）設計線的意義及行經地區其他建設的配合。干線鐵路的走向應力求順直，以縮短直通客貨運輸距離和時間。地方意義的鐵路，則易于靠近城鎮和礦區，以滿足當地客貨運輸的需求。走向的選擇還應與路網規劃及行經地區其他建設項目協調配合。要根據客貨流向選好接軌站，力爭減少折角運輸。要有利于規劃的干線或支線引入。要考慮與其他地方交通體系的合理銜接，并應滿足國防要求。（2）設計線的經濟效益和運量要求。選擇線路的走向應盡可能為更多的工礦基地和經濟中心服務，即加速地區國民經濟的發展，又使鐵路擴大運量，增加運營收入，爭取較高的經濟收益。（3）自然條件。地形、地質、水文、氣象等自然條件決定線路的工程難易程度和運營質量，對線路走向有直接的影響。對于嚴重不良的地質條件、缺水地區、高烈度地震區以及高達山嶺、困難峽谷等自然障礙，選線時宜考慮避繞。 （4）設計線主要技術指標和施工條件。設計線的主要技術標準在一定程度上影響線路的走向，同樣的運輸任務，采用大功率的機車，則可以采用較大的最大坡度值，是線路有可能更靠近短直方向。

自然條件下的定線原則

1.河谷定線

沿河而行的路線稱為河谷線。在路網中，河谷線有較大的比重。沿河谷定線具有下列優點：

（1）河谷縱坡為單向坡，可避免線路出現逆破，且可利用支流測谷展線。（2）多數城鎮位于河谷階地，在階地設站，可更好的為地方服務。（3）多數河谷具有開闊地段，鐵路通過階地，可更好的為地方服務；即可提高鐵路的效益，又方便了鐵路員工的物質、文化生活。

河谷兩岸條件常有差別，應結合地形、地質、水文、農田及城鎮的分部情況，選擇有利岸側定線。但有利的岸側，不會始終局限于一岸，應注意選擇有利的地點跨河改變岸側。

河谷線定線，線路位置往往差異幾十米甚至幾米，就會對鐵路的安全和工程量帶來很大影響。線路合理位置的選擇，可分三種情況加以分析研究：

（1）河谷較開闊，橫坡較緩且地質良好時，理想的線路位置為不受洪水沖刷的階地。 （2）河谷狹窄，橫坡較陡，且地質不良時，線路應由避開山坡與外移建橋的方案進行比選。 （3）河谷十分彎曲時，可根據山咀或河谷的實際情況，采取沿河繞行或取直方案。

2.越嶺地段

當線路需要從某一水系（河谷）轉入另一水系（河谷）時，必須穿越分水嶺。越嶺地區高程障礙大，一般需要展線，地質復雜，工程集中，對線路的走向、主要技術標準（特別是限制坡度和最小曲線半徑）、工程數量和運營條件等影響極大。所以應大面積選線，認真研究、尋找合理的越嶺線路方案。

越嶺線路常是沿通向分水嶺埡口的河谷足坡定線，并以隧道（地形有利時用路塹）越過埡口，再沿分水嶺另一側的河谷向下游定線。越嶺線路應主要解決的問題為越嶺埡口選擇、越嶺高程選擇、和越嶺引線定線。

越嶺引線定線是，應注意一下幾點：

（1）結合地形條件選擇合理的最大坡度（限制坡度或加力坡度）。越嶺地區高差大，為避免大量人工展線，除應研究低高程的長隧道越嶺方案外，還應與采用較陡 坡度的方案進行技術經濟比較。（2）為了能控制合理的展線長度，應從埡口往兩側（從高到底）定線，以避免展線不足或過長。由于埡口兩側自然坡度上陡下緩，在上游應盡量利用支溝側谷合理展線，是線路盡早降入祝賀股的開闊臺地。 （3）埡口附近，地形尤為困難，在有充分依據時，引線可合理選用符合全線標準的最小曲線半徑。

3.平原、丘陵地區

平原地區地形平坦，丘陵地區邱崗連綿，但相對高差不大，一般工農業都比較發達，占地及拆遷問題比較突出，地質條件比較簡單，但水文條件可能復雜。因此，在平原、丘陵地區定線，應著重注意解決好下列問題：

（1） 線路盡量順直

平原、丘陵地區定線，一般不受高程障礙控制，應循航空折線把線路盡量定得順直。繞避障礙物及設置曲線，必須有充分理由。在不致引起工程量顯著增加的前提下，盡量采用較小偏角、較大半徑，以便縮短線路并取得較好的運營條件。（2） 正確處理鐵路與行經地區的關系車站分布應結合城鎮規劃，既要方便地方客貨運輸，也要充分發揮鐵路運營效率，設站不應過密，也不宜為靠近城鎮而過分迂回線路。為方便地方客貨要求并確保鐵路行車安全，要認真布置好沿線的道口和立交橋涵，并以交通量為依據確定其修建標準。有條件時，可加大排洪橋涵孔徑，并修建路面兼作立交橋涵使用。 （3） 注意適應水文條件的要求平原和低緩丘陵地區易受洪水泛濫的危害，線路高程應高出規定?？绾訕蛄嚎讖讲灰藟嚎s，路基應有足夠的高度，并做好導流建筑物與路基防護工作。