铁路能力-平纵面设计习题参考解答

铁路选线设计习题解答1-1．简述选线设计的基本任务答：（1）根据国家政治、经济、国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路主要技术标准；（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施等具体情况，设计线路的空间位置（平面、立面），在保证行车安全的前提下，力争提高线路质量、降低工程造价，节约运营支出。（3）与其它各专业共同研究，布置线路上各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型或大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理，为进一步单项设计提供依据。24．在单线铁路设计中，采用的是什么样的运行图，它有什么特点？试画出该种运行图的示意图。答：在单线铁路设计中采用的是平行成对运行图，它的特点是：假定线路上运行的都是普通货物列车，往返成对且同一区间同一方向的列车运行速度相同。25.为什么铁路通过能力要有一定的储备量，试简述其原因。答：因铁路的运量是随国民经济的发展逐年增长的，设计线的能力必须与之相适应。为了使铁路通过能力不至于开通后即达到饱和而引起线路改扩建，铁路通过能力必须具有一定的储备量。2-1．某新线采用半自动闭塞，控制区间往返行车时分为24分钟，货运波动系数为1.16，货物列车牵引定数为3300t，每天旅客列车4对，零担车1对，摘挂列车2对，快运货物列车2对，求本线的通过能力和输送能力。车站作业时分取表1-7中的较小值；扣除系数取表1-8中的较大值。解：通过能力为：45242490144014401440HBFWTZTttttTTTN（对/天），4.282)75.05.1(1)5.00.2(2)75.02.1(3.142.0145)()()(·1ZZZLLLKHKHKHKKHNNNNNN＝（对/天）输送能力为：23.2116.110330072.04.2836510·36566jHGNC（Mt/a）2-2运行图若按下图编制，试写出计算通过能力N的公式。并与教材中的通用公式进行比较，分析其结果，何种情况的N最大。解：图(a):BBFWTZT14401440ttttTTTNa图(b):HHFWTZT14401440ttttTTTNb教材中的通用公式(c)：HBFWTZT14401440ttttTTTNctWtHtFtHTZ(b)TZtBFBWttt(a)因为HBtt，所以acbNNN28．某设计线为单线铁路，韶山1型电力机车牵引，ix=12‰，牵引定数Q=2400t，国家对该线要求完成的输送能力为1200Mt，全线有11个区间，由牵引计算知各区间的往返走行时分如下表：各种车辆资料为：KN=3对/天，ZN=2对/天，LN=对/天，KHN=1对/天；试检算该线的输送能力是否满足输送能力的要求。资料如下：解：5.35243290144014401440HBFWTZTttttTTTN（对/天），23.222)75.05.1(1)5.00.2(1)75.02.1(3.132.015.35)()()(·1ZZZLLLKHKHKHKKHNNNNNN＝（对/天）69.121.1102400717.04.2836510·36566jHGNC（Mt/a）12（Mt/a）输送能力满足要求。2-3试简述正线数目、闭塞方式对通过能力的影响。答：正线数目不同，通过能力相差很大。如单线铁路与双线铁路的通过能力悬殊很大，单线半自动闭塞铁路的通过能力约为42~48对/天；双线自动闭塞为144~180对/天。闭塞方式不同，通过能力也有差异。单线铁路的tB和tH有差异，进而引起Tz不同，因此通过能力也不同；对双线铁路，闭塞方式不同，同向发车时间间隔差异较大，通过能力差异较大。3-1根据电力机车的牵引性能图，简述机车牵引力都受哪些条件限制。答：机车牵引力受粘着、电动机功率、允许电流和构造速度的限制。ABCDEFGHIJK293132313029313032313075.0,5.0,75.05.1,0.2,2.1,3.1,2.0,1.1,717.0min,2min,4ZLKHZLKHKjHBtt3-2根据教材中的电力机车牵引性能图，采用持续制，若遇到霜雪或有雾天气，计算速度Vj不变，机车计算粘着系数降低10%，问：（1）此时粘着限制的牵引力是多少？（计算粘着系数为降低时，Vj=41.2km/h，Fj=370KN）（2）此时三级削弱磁场，V=80km/h的牵引力是多少？是否受粘着降低的影响？解：（1）268.02.4181001224.081001224.0Vj)(3264509.0268.081.91381000%)101(1000NgPFjj（2）当V=80km/h时，256.08081001224.081001224.0Vj)(3118339.0256.081.91381000%)101(1000NgPFj从图中查出，当三级削弱磁场，V=80km/h的牵引的牵引力为140000N311833N，即不受粘着降低的影响。韶山4型机车，牵引质量为3540t；列车长为650m，当牵引运行行车速度为50km/h时，计算下列情况下的列车平均单位基本阻力。在平直道上时；在3‰的下坡道上；列车在长度为1200m的4‰上坡道上行驶，坡道上有一个曲线，列车分别处于题3-3图中的(a)、(b)、(c)情况下。解：将V=50km/h代入公式中进行计算，0w＝(2.25＋0.019V＋0.00032V2)g＝(2.25＋0.019×50＋0.00032×502)×10=40(N/t)车辆采用滚动轴承；当考虑列车牵引质量时，即列车满载，所以为重车：0w＝(0.92＋0.0048V＋0.000125V2)g＝(0.92＋0.0048×50＋0.000125×502)×10=14.7(N/t)列车平均单位基本阻力为：65.1535401387.14354040138··0000GPwGwPGPWw＋＋＝＋＝（N/t）(1)列车在平直道上：)/(65.150tNww(2)在3‰的下坡道上：)/(78.1381.9365.150tN(3)(a))/(80.381.9650245.105.10tNgLwLr)/(69.5880.381.9465.150tN(b)90.181.96502/245.105.10gLwLr(N/t))/(79.5690.181.9465.150tN(c))/(89.54081.9465.150tN3-4列车处于上题(a)的情况时，分别计算AC段、CB段的加算坡度；(2)若将曲线阻力均匀分配在AB段上，计算AB段的加算坡度。解：（1）387.081.9/80.3/gwirr（‰）AC段：387.4rjiii（‰）；CB段：0.4iij（‰）（2）21.01200245.105.10irrLgwi（‰）21.421.04rjiii（‰）3-5韶山3型机车牵引2000t的货物列车，在12‰的下坡道上运行，若需维持40km/h等速运行，应采用多大的电阻制动力，若要维持70km/h等速运行，除采用电阻制动外，尚需多大的空气制动力？按理论计算，得到这样大的空气制动力，起计算单位闸瓦压力为多少？解：（1）列车要维持匀速运行，则列车所受的合力为0。由0)()(00xdBwGwPgiGPC得：00)()(wGwPgiGPBxd)/(55.3481.9)4000032.040019.025.2(20tNw)/(67.1281.9)40000125.0400048.090.0(20tNw应采用的电阻制动力为：)(46.22157767.12200055.3413881.912)2000138()(NBxd（2）若要维持70km/h的速度：)/(50.5081.9)7000032.070019.025.2(20tNw)/(13.1881.9)70000125.0700048.090.0(20tNw)(36.20845613.18200050.5013881.912)2000138()(NBxd查图知：hkmV/70时，最大能提供206000N的电阻制动力，)(xdB超出使用范围，说明除采用电阻制动外，还需辅以空气制动，空气制动力为：)(36.245620600036.208456NB要得到这样大的空气制动力，单位闸瓦压力为：144.0)70110(0007.01007014100706.3356.0h)/(98.7144.0)2000138(36.2456)(tNGPBhh3-6韶山3型机车牵引2620t通过某车站时，站坪为2‰上坡，因受道岔限速的限制，只允许用45km/h的速度通过，求机车的手柄位置。解：)/(82.3681.9)4500032.045019.025.2(20tNw)/(43.1381.9)45000125.0450048.090.0(20tNw要使机车以45km/h的速度通过，所需牵引力为：)(72.9437981.92)2620138(43.13262082.36138)(00NwGPwGwPFi为使机车不超速，机车应采用4级以下受柄位置。3-7试述列车运动方程式的物理意义。并求解列车运动方程式，从而导出)(vft，)(vfs的数学分析式。解：（１）列车运动方程式是列车在各种运行工况下，作用在列车上的合力与列车运行速度的数学关系。（２）列车运动=平移运动+回转运动；相应的动能也由两部分组成：1212222222222222MVMRJMVRJVMVJMVEhhhd若视列车为刚性系统，则其动能增量为：VdVMdEd1根据动能定律可得：dtVCVdVM1MCdtdV)1(取γ=0.06，M=(P+G)*1000(kg)。得：)/(12)/(226.12)/()(1060222hkmchkmGPCsmGPCdtdVc——单位合力(N/t)对上式积分即可得计算列车运行时分和运行距离的公式：)(33.83)(12(min)5)(12mcVdVkmcVdVdtVdsscdVhcdVt3-8韶山３型机车牵引2620t通过某车站时，采用Ⅲ级削弱磁场，在１‰的上坡道上行驶，问速度由55km/h上升到65km/h要走行多少距离，用多少时间？速度由６5km/h上升到７5km/h要走行多少距离，二者结果为何不同？（注：用平均速度计算0wf）解：(1)速度由55km/h上升到65km/h时，)/(6026555hkmVp查牵引性能表得：F=232500NgVVw)00032.0019.025.2('20=（2.25+0.019×60+0.00032×602）×9.81=44.56（N/t）gVVw)000125.00048.092.0(''20=（0.92+0.0048×60+0.000125×602）×9.81=16.26（N/t）)/(62.662620138)26.16262056.44138