精伊铁路选线设计 毕业设计 58页

目录第一章绪论1第二章线路平面定线6第一节紧坡地段定线6一、定线要点6二、展线方式6三、导向线定线法7第二节缓坡地段定线7第三节定线过程8一、曲线板的制作8二、定线8第三章线路平面设计11第一节平面组成和曲线要求11一、曲线要素计算11二、消除弦弧差的方法11第二节直线设计12一、夹直线的概念13二、夹直线长度的确定13三、夹直线长度的保证13第三节曲线设计14一、圆曲线设计14二、缓和曲线设计14第四节线路平面图15一、线路里程和百米桩15二、曲线要素及其起终点里程15三、线路上各主要建筑物15四、初测导线和水准基点16第五节本设计线的特点16一、设计线的地面特点16二、设计线的特点16第四章线路中桩坐标计算17第一节中桩坐标计算的意义17第二节中桩坐标计算的方法分析17第三节中桩坐标计算的程序设计21一、中桩坐标计算的程序设计21二、程序流程图28三、程序实现过程28第五章线路纵断面设计29第一节纵断面设计的一般问题29一、限制坡度29二、坡段长度29三、坡段连接3056 四、最大坡度的折减31五、克服高度34第二节纵断面设计的特殊问题34一、桥涵及道口地段34二、隧道地段35三、站坪地段36第三节详细纵断面图37一、绘图要求37二、本设计中的部分纵断面图38第六章横断面设计及土石方计算39第一节横断面设计39一、设计过程39二、设计图例40第二节土石方计算41结论47致谢48主要参考文献49附录5056 第一章绪论精伊铁路位于新疆维吾尔自治区西部博尔塔拉蒙古自治州和伊犁哈萨克自治州内，该线从兰新铁路西段的精河站接轨，经精河县后，沿天山北麓西行，跨尼勒克河，穿越婆罗克努山，进入岭南低山丘陵区，途径尼勒克、伊宁东、伊宁、伊犁、霍城、清水河和霍尔果斯等17个车站（近期开站13个），线路全长295.725公里。该铁路为二级铁路,将是新疆首条电气化铁路。自此，“欧亚大陆桥”将新增一条新铁路通道。长期以来，伊犁与疆内外地区没有铁路相通，翻越漫长的果子沟盘山公路不仅使进入伊犁的外地人生畏，就是伊犁人也没有谁会认为走这条路是一种轻松。单一的交通方式、漫长难行的公路严重制约了当地的经济发展。上世纪初，中国民主革命的先驱孙中山先生在他的建国大纲中，就已经提出要把铁路修到伊犁。他当时可能不知道伊犁是什么模样，但他知道伊犁在中国的重要性。要想富，先修路。伊犁地处西北边陲，素有“塞外江南”之美誉，自然环境奇美，资源优势突出。但多年来落后的交通状况严重制约着伊犁河谷资源优势的转化，使得伊犁经济无法振翅腾飞。修通铁路成为伊犁人的百年梦想。据有关部门预测，精伊铁路精河至伊犁段货流运量近期上行为458万吨，下行为230万吨；远期上行为786万吨，下行为352万吨。精伊铁路建成后，近期、远期年度客流密度精河至伊犁段分别为168万人和242万人。精伊铁路预测客车对数近期、远期精河至伊犁分别为5对、8对。这组数据意味着，精伊铁路修通后将使伊犁的货运能力提高数倍。运输量和客流的增长所带来的变化将具体体现在伊犁经济整体增长的速度上。一、政治及国防意义伊犁哈萨克自治州是以哈萨克族为主体的多民族自治州，由41个民族组成。本项目吸引区为伊犁州直辖的八县一市，少数民族人口占67.1%，自古以来就是我国的边防重镇，口岸优势尽显无遗，伊犁州边境线长达2000多公里，与哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古国接壤，是新疆和全国向西开放的重要商埠和国际大通道。沿边有霍尔果斯、巴克图、吉木乃等8个国家一类口岸,其中霍尔果斯口岸是西北地区最大的公路口岸，具有年进出口货物200万吨、出入境人员300万人次的通关能力。修建精伊铁路可加强伊犁与新疆其他地州及内地的联系，同时也加大伊犁与区外各地之间的物质文化交流，提高本区各族人民的物质文化水平，从而维护社会稳定；同时铁路作为现代化的交通工具，对保卫祖国西北边疆，维护祖国领土完整具有重要的军事和国防意义。56 精伊线直接影响的地区主要是伊犁州直辖的八县一市（或称伊犁地区），具有丰富的水土资源，年降水量为全疆的2倍，伊犁河是新疆的第一大河，伊犁河灌溉面积达1800万亩，具有发展农业，工业，对外贸易和旅游的得天独厚的条件，也是我国西北边疆的前沿，长期以来，由于不通铁路，严重制约了国民经济和各种社会进步事业的发展以及人民生活水平的提高。建国后，党和国家领导人也提出过要修建本线，朱熔基总理也很关心本线的修建，并对本线的修建给予了肯定和支持。因此，早日修通本线将对巩固国防，维护民族团结和社会稳定，加快伊犁和新疆的经济发展乃至西部打开发战略的实施，优化和完善西部路网布局具有重要的意义。二、经济意义伊犁地区具有发展经济的得天独厚的四大优势。1、该地区具有丰富的水土资源，伊犁地区是新疆的丰水区，年降雨量是全疆的二倍，伊犁河是新疆的第一大河。宜农土地面积大，规划灌溉面积1800万亩，可供开发的宜农荒地占全疆可垦荒地的15.5%。可耕地200万公顷、天然草场总面积约2000多万公顷使伊犁成为新疆重要的粮、油、棉、甜菜和畜牧业基地且伊犁森林资源丰富而独特。计划即将对伊犁河进行综合开发利用。2、该地区矿产资源十分丰富，主要矿产资源有煤、金、银、铁、铜、镍、铅、锌、铀、锰、铍、钾长石、水晶、重晶石、石灰石、石膏、石英石、云母等63个矿种，矿点440余处，其中铍、白云母、钾长石储量居全国之首，铜、金、硫铁、钴等23种矿产储量居新疆之首，煤炭储量约为4771亿吨，另外，伊宁盆地是新疆五大含油气盆地之一，预计油气有广阔的开发前景。3、该地区具有优越的地缘优势。伊犁是国道312西端，西与哈萨克斯坦接壤，是国内市场与中亚乃至欧洲市场的连接点，境内有一个沿边开放城市伊宁市；两个区即伊宁市经济合作区和清水河开发区；三个国家一类口岸（霍尔果斯口岸、都拉塔口岸、木扎尔口岸），是我国向西开放的“窗口”，具有“西出东联”、向中亚和欧洲开展地边贸易，进出口贸易和转口贸易的便利条件。伊犁地区是全国的第一批边境少数民族改革开放实验，具有独特的地缘政策优势。56 4、该地区有独具特色的旅游资源。中国旅游资源68种基本类型中，伊犁拥有53种。是西北地区少有的绿色宝库。是开展探险、登山、滑雪、狩猎、考古及领略民族风情等旅游活动的理想之地。经过近几年的开发建设，各旅游景点的建设日趋完善。众多游客慕名而来，伊犁是新疆旅游资源富集区之一，旅游资源独特。当今世界旅游业追求的阳光、水域、沙滩、绿色、空气五大要素，自治州应有尽有：地理景观、水体景观、生物景观、文物古迹、民俗风情、休闲求知健身等六大旅游资源类型一应俱全。丰富的动植物资源，浓郁的民族风情，独特的草原文化，众多的名胜古迹，向西开放桥头堡的地理位置，为开展生态旅游、民俗旅游、人文历史旅游、跨国旅游提供了良好的基础条件。全州有规模的景区（点）27个，达到国家质量等级旅游区（点）9处。伊犁旅游散发着无穷的魅力，吸引着无数的中外游客。伊犁成为公认的国内夏季最佳的度假旅游目的地之一。建国后特别是改革开放以来，伊犁地区国民经济各项事业取得了巨大成就，2000年国内生产总值73.8亿元，比1995年年均增长7%。但伊犁地区由于基础设施落后特别是交通不畅，成为国民经济发展和交通运输的“瓶颈”。并严重影响了伊犁地区资源的开发和利用，使丰富的资源优势不能转化为经济优势。本线的修建，将极大地加快伊犁地区资源的开发利用，吸引国内外更多的资金和人才参与伊犁经济的发展，提高本区产品的市场竞争力，加快我国最大的公路口岸之一霍尔果斯口岸的发展，加大我国与中亚和欧洲的商品贸易，从而促进该地区经济和社会的发展。三、在西部大开发中的意义党的十五大确定了我国东部地区和西部地区协调发展、加大对中西部地区现代化建设的支持力度的战略。新疆在西部开发中具有重要的战略地位，应该多方设法加快新疆地区的发展，使新疆成为我国经济发展特别是本世纪经济增长的重要支点。伊犁地区的经济发展对新疆的经济发展具有举足轻重的作用，1998年江总书记视察新疆明确指出，要把新疆建成国家最大的石油、商品棉基地和重要的畜产品、粮食、糖料基地，后三个基地主要在伊犁地区；同年9月，田纪云副委员长考察伊犁，作了“加快伊犁河流域开发，再造一个山川秀美的伊犁”的题词，国家投资1.1亿多元作为开发的起步工程。1999年10月，朱镕基总理听取新疆工作报告，明确表示要向新疆大力倾斜，加快新疆基础设施建设。2000年9月，朱镕基总理视察南疆铁路时指出：精伊铁路建设应与伊犁河开发同步进行。伊犁以其可供开发的资源潜力和特殊的区位，在西部开发中正在成为国家大力倾斜的一个重要地区，是极具潜力的一块宝地。伊犁地区在新疆及全国区域经济发展中具有特殊地位。伊犁地区丰富的水土光热资源，无污染的绿色食品和众多的野生资源开发前景广阔，完全可以建成新疆最大的全国具有影响的绿色食品产业基地；伊犁地区在新疆具有不可替代的战略地位、地缘、政策优势，完全有望把伊宁市建成新疆乃至全国重要的边境国际贸易中心；伊犁地区可开发的电力资源异常丰富，完全可以建成新疆最大的能源基地；伊犁地区的自然景光、民族文化风情、古丝绸之路，有条件成为新疆重要的黄景旅游胜地；伊犁地区矿产资源得天独厚56 ，如果得到充分开发利用，将成为伊犁地区乃至新疆重要的经济增长点。伊犁地区在西部大开发中具有十分重要的地位，加大伊犁地区的基础设施特别是长期制约伊犁地区经济发展的交通设施的投资，改善伊犁地区的投资环境，促进伊犁地区的各种优势资源开发速度，加快伊犁地区的经济发展已成当务之急。四、综合运输及路网意义伊犁地区目前是一个主要依赖于公路维系客货进出的地区。由于自然条件限制，大部分公路等级低，病害严重。伊宁市离最近的铁路北疆铁路也有295公里的公路路程，无综合运输系统可言，无法发挥多种交通工具的优势，不利于优化资源配置，使伊犁地区适宜铁路运输的货物如煤、粮食、金属矿石、纸浆、糖等商品无法大批运出，长此下去，不但影响伊犁地区的经济发展，而且造成国家资源的劲巨大浪费。该区现状交通系统能力非常有限，随着伊犁地区客货运量的增长，将无法满足交通运输需求，严重制约伊犁地区的国民经济和社会发展。新疆维吾尔自治区幅员辽阔，约占全国总面积的六分之一，是我国面积最大的省区，伊犁地区所处建新疆北疆地区目前仅有一条北疆铁路，路网密度较低。兰新铁路修至阿拉山口与哈萨克斯坦铁路接轨，形成了亚欧第二大陆桥，是太平洋与大西洋沿岸国家联系的桥梁，本线修通后，向北通过北疆铁路可与规划中的奎屯之阿勒泰铁路相通，向南可与规划中的伊宁至阿克苏铁路相连，可构成南北疆的又一条纵向通道，成为西北地区纵向路网骨架的重要组成部分，也可增加北疆地区的铁路网密度，初步形成综合运输体系。因此，本线的修建，不但可形成伊犁地区的综合运输能力，实现客货的全天候运输，发挥综合运输优势，优化铁路布局，同时，本线有望成为西北路网骨架的重要组成部分，在西北路网中具有十分重要的意义。综上所述，精伊线的修建，对于强化亚欧大陆桥功能，促进西北地区路网骨架的形成，结束伊犁地区无铁路的历史，巩固国防，加快沿线人民脱贫致富，加强民族团结，开发新疆和伊犁，使伊犁这块极具开发潜力的地区资源优势转化为经济优势，加快其经济发展步伐，加强伊犁地区与天山北坡经济带的有机联系以及与祖国内地的人员和物资交流，实现西部大开发的战略部署，具有十分重要的意义。56 五、新建铁路精伊线地理位置图56 图1.1精伊线地理位置图56 第二章线路平面定线铁路定线是在地形图或地面上选定线路的方向，确定线路的空间位置，并布置各种建筑物，是铁路勘测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的因素，逐步接近地、分阶段地进行工作。每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，这种特点决定了铁路定线过程中内外业的关系：外业勘测与调查是内业定线的依据，而内业定线又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。地形条件、特别是地面平均自坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：（1）采用的最大设计坡度大于地面平均自然坡度（i＞i），线路不受高程障碍的限制。这时，主要矛盾在平面一方、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。这样的地段，成为缓坡地段。（2）采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度（i≤i），则线路不仅受平面障碍的限制，更要受高程障碍的限制。这样的地段，成为紧坡地段。这时，主要矛盾在纵断面一方，这就需要根据地形的变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使之达到预定的高程。由于紧坡和缓坡地段的条件不相同，因此他们的定线方法也不相同。第一节紧坡地段定线一、定线要点紧坡地段通常用足最大坡度定线，以便争取高度，使线路不至额外展长。当线路遇到巨大高程障碍（如跨越分水岭）时，若按短直方向定线，就不能到达到预定的高度，或出现很长的越岭隧道。为使线路达到预定高度，需要用足最大坡度结合地形展长线路，称为展线。在展线地段定线时，应注意结合地形、地质等自然条件，在坡度设计上适当留有余地。展线地段若无特殊原因，一般不采用反向坡度，以免增大克服高度，引起线路不必要的展长，同时增加运营支出。在紧坡地段定线，一般应从困难地段向平易地段引线。二、展线方式为了克服巨大高差需迂回展线时，应根据需要展长线路长度，结合地形和地质等条件，用直线和曲线组合成各种形式，如套线、灯泡线、螺旋线等来展长线路。1、套线：当沿河谷定线时，遇到主河谷自然56 坡度大于最大坡度，而侧谷又比较开阔时，常常在侧谷内采用套线式的展线。2、灯泡线:在谷口狭窄的侧谷内，为了更好地适应谷口狭窄地形，可以采用灯泡线展线。3、螺旋线：地形特别困难的地段，线路可以迂回360°成环状，称螺旋线。三、导向线定线法导向线就是既用足最大坡度，又在导向线与等高线交点处填挖为零的一条折线。导向线是利用两脚规在小比例尺地形图上定出来的，其定线步骤如下：1、根据地形图上等高距△h（m）,计算出定线步距△l（km）,即：式中，=-（）。2、参照规划纵断面，在地形图上选择合适的车站位置，从紧坡地段的车站中心开始，向前进方向绘出半个站坪长度，作为导向线起点（或由预定的其它控制点开始）。3、按地形图比例尺，取两脚规开度为△l，将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面标高与设计路肩标高相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上截取很多点，将这些点连成折线，即为导向线。第二节缓坡地段定线在缓坡地段，地形平易，定线时可以航空线为主导方向，既要力争线路顺直，又要节省工程投资。为此，应注意以下几点：1、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。2、线路绕避山咀，跨越沟谷或其他障碍时，必须使曲线交点正对主要障碍物，使障碍物在曲线的内侧并使其转角最小。3、设置曲线必须是确有障碍存在。曲线半径应结合地形尽量采用大半径。在缓坡地段，线路展长的程度，取决于线路的意义、运量大小、地形、地质条件、路网等因素，应力求顺直；地方意义的铁路，则力求降低造价并靠近城镇。一般的展线系数是：平原地区约为1.1，丘陵地区1.2～1.3。4、坡段长度最好不小于列车长度，应尽量采用无害坡度。5、力争减少总的拔起高度，但绕避高程障碍而导致线路延长时，则应认真比选。6、车站的设置应不偏离线路的短直方向，并争取把车站设在凸形地段。地形应平坦开阔，以减少工程量。56 第三节定线过程一、曲线板的制作平面图的比例为1/3000现要制作半径分别为800、1000、1200、1500、1800、2000米的曲线板，具体步骤如下：1、按平面图的比例，将上述半径换算后分别得半径分别为267、333、400、500、600、667（单位：毫米）；2、将一张长及宽均大于一米且较硬的白纸固定在平整的桌面上，并准备一根长大于一米且弹性较小的细绳；3、在桌面白纸的一侧边缘的中间作一原点，在此原点上固定一大头针；4、将细绳的一端固定在大头针上，然后将细绳拉紧并在细绳上量取267毫米，以此为半径画一圆弧；以此类推，分别画333、400、500、600、667、毫米的圆弧；5、在白纸上沿画好的圆弧，用剪刀进行裁减，即得所需曲线板；二、定线（一）、河谷定线:沿河而行的路线称为河谷线,在路网中,河谷线占有较大的比重.沿河谷定线具有下列优点:(1)河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆坡，且可利用支流侧谷展现。(2)多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好的为地方服务。(3)多数河谷具有开阔阶地，铁路通过阶地，可更好的为地方服务；既可提高地方的效益，有方便了铁路员工的物质、文化生活。沿河谷定线要着重解决好一下三个问题：1、河谷选线：在大面积选线时，为了选出合理的线路走向，要认真研究水系的分布，优先考虑线路短直方向的越岭垭口和垭口两侧的河谷。2、岸侧选择：河谷两岸条件常有差别，应结合地形、地质、水文、田地及城镇分部情况，选择有利岸侧定线。但有利的岸侧，不会始终局限于一岸，应注意选择有利的地点跨河改变岸侧。3、线路位置的选择：沿河谷定线，线路位置往往差异几米甚至几十米，就会对铁路的安全和工程量带来很大的影响，此时可分三种情况加以分析研究。(1)河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷得阶地。(2)河谷较窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开外移建桥的方案进行比选。(3)河谷十分弯曲时，可根据山咀或河湾的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。（二）、越岭地段定线:56 当线路需要从某一水系(河谷)转入另一水系(河谷)时，必须穿越分水岭。1uixiu案。ganxuan1111、越岭哑口的选择：哑口是越岭线路的控制点，一般宜选择下列越岭哑口；(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。2、越岭高程选择：越岭哑口一般都用隧道通过，越岭高程选择，就是越岭隧道高程与隧道长度选择。高程愈高隧道愈短，但两端引线愈长。对工程而言，理想的越岭高程应使引线和隧道总长的建筑费用最小。3、越岭引线定线：越岭引线定线时，应注意下列三点：(1)结合地形条件选择合理的最大坡度。越岭地区高差大，为避免大量人工展线，除应研究低高程的长隧道越岭方案外，还应与采用较陡坡度的方案进行技术经济比较。(2)为了能控制合理的展线长度，应从哑口向两侧定线，以避免展线不足或过长。(3)哑口附近，地形尤为困难，在有充分依据时，引线可合理选用符合全线标准的最小曲线半径。（三）、平原、丘陵地区定线:平原地区地形平坦，丘陵地区丘岗连绵，但相对高差不大，一般工农业都比较发达，占地及拆迁问题比较突出，地质条件比较简单，但水文条件可能复杂。因此，在平原，丘陵地区定线，应着重解决好下列问题。1、线路尽量顺直：平原，丘陵地区定线，一般不受高程障碍控制，应循航空折线把线路尽量定的顺直。绕避障碍物及设置曲线，必须有充分理由。2、正确处理铁路与行经地区的关系。3、注意适应水文条件的要求：平原和低缓丘陵地区易受洪水泛滥的危害，线路高程应高出规定。跨河桥梁孔径不宜压缩，路基应有足够的高度，并做好导流建筑与路基防护工程。（四）、不良地质地区定线:线路行经地区的工程地质条件对铁路建筑物的稳定性和经济合理性有决定性的影响。在线路方案选择、工程设计与施工中，必须给予足够的重视。56 1、掌握区域地质情况：在大面积选线和线路原则方案比选中，要了解区域地质情况，根据地质构造特征，慎重研究线路方案。地形、地质条件与工程地质特征都与区域地质构造有关，搞清线路通过地区的区域地质情况，才能深刻认识和理解沿线工程地质特征，掌握不良地质现象的分布和发展规律，预见各个地段可能发生的工程地质问题，这是选好方案和正确解决有关工程地质问题的基础。2、合理绕避不良地质地段：线路行经不良地质地段时，要进行深入的调查研究，针对每段不良地质现象的规模、成因、发展状态、对铁路的危害以及整治的难易程度等，经过分析比较，确定采用绕避或整治措施。对规模较大，正在活动，整治困难、严重危机行车安全的不良地质地段应尽量绕避。对规模不大的不良地质，如绕避投资增加不多，也宜绕避，以利于施工、养护和行车安全。3、采用工程措施彻底整治：对规模不大、稳定性较好、整治较易的不良地质地段宜选择有利部位，合理高程通过，并选用有效和经济合理的综合工程措施彻底整治。（五）、桥梁地段定线：桥梁地段的定线，主要是解决好桥位选择与引线设计两个问题。桥位选择所考虑的主要因素，可归纳为水文和地貌条件有利，工程地质条件较好以及满足定线一般要求三个方面。（六）、涵洞地段定线：涵洞是位于路基填土内孔径不大于六米的排洪、灌溉或交通用的建筑物。涵洞的数量很多，每公里约1～3座。在定线中，要解决好涵洞的分布、类型选择和路堤高度等问题。（七）、隧道地段定线：铁路选线中，采用隧道是克服高程障碍、降低越岭高程、缩短线路长度和绕避不良地质的重要措施。合理设置隧道，是提高选线设计质量的重要环节。铁路定线时，遇到下述情况常用隧道通过：线路翻越分水岭，在哑口修建隧道，即越岭隧道；沿河傍山定线，或要求裁弯取直或绕避不良地质而修隧道，即傍山隧道。（八）、道口设置：当铁路与道路相交时，为保证行车和人生安全，应设置平交道口或立体交叉。一般应优先考虑设置立体交叉，较少平交道口。对于本设计线的紧坡地段，采用导向线定线法，具体如下：按地形图比例尺，取两脚规开度为△l=5.6（cm），将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面标高与设计路肩标高相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上截取很多点，将这些点连成折线，即为导向线；将所得的导向线进行比选，取其较合理的一条，以此为基础，进行线路定线；对于本设计线的缓坡地段，采用航空线定线，具体如下：先用直尺定出所需的线路，对于需要转弯的部分，用曲线板配所需的半径，然后再用直尺定线；在定线过程中要注意绕避不良地质地段，如不能绕避，应尽可能从较窄的不良地质地段经过。56 第三章线路平面设计第一节平面组成和曲线要求一、曲线要素计算线路平面由直线和曲线、缓和曲线构成。详细定线时，平、纵面图中要会出加设缓和曲线的曲线，其曲线要素为：偏角、半径R、缓和曲线长、切线长T和曲线长L。偏角是在平面图上量得的，圆曲线半径R和缓和曲线长由选配得出，切线长T、曲线长L和外矢距E由下列公式计算：(m)(3.1)(m)(3.2)(m)(3.3)P---内移距，（m）(3.4)m---切垂距，（m）(3.5)---缓和曲线角，（°）(3.6)曲线各主点里程按下列方法推算：ZH里程，在平面图上量得；HZ里程=ZH里程+L；HY里程=ZH里程+；YH里程=HZ里程-；二、消除弦弧差的方法在平面图上，完成定线后，进行里程标注，由于线路上设有曲线，则曲线上的里程标注会有一定的误差，这个误差即所谓的弦弧差。消除弦弧差的方法如下（见图3.1）：56 图3.1消除弦弧差示意图1、由R、a、计算出T、L；2、起始直线A-JD上的百米桩点A、5、6、7，可以直接量取，没有弦弧差；3、在直线A-JD上，由7点继续向前量测，直到定出JD里程DJD；4、在直线A-JD上，由JD开始向A方向量取长度T，则末点即为ZH点，其里程为（DJD-T）；5、在直线B-JD上，由JD开始向B方向量取长度T，则末点即为HZ点，其里程为（DZH+L）；6、从直线A-JD上的7点开始，在曲线ZH-HZ上量测百米桩直到CK172点；7、标定直线B-JD上的1点：（1）用CK172+100减去HZ里程DHZ=CK172+085得15米；（2）由HZ点开始向B方向量取15米即得1点；8、其他曲线的里程标定，同上所述，这样便可消除弦弧差；第二节直线设计设计线路平面时，相邻两直线的位置不同，其间曲线位置也相应改变。因此，在选定直线位置时，要根据地形、地物条件使直线与曲线相互协调，线路所处位置最为合理。设计线路平面，应力争设置较长的直线段，减少交点个数，以缩短线路长度、改善运营条件。只有遇到地形、地质或地物等局部障碍而引起较大工程时，才设置交点绕避障碍。选定直线位置时，应力求减小交点转角的度数。转角大，则线路转弯急，总长增大，同时列车行经曲线要克服的阻力功增大，运营支出相应增大。56 一、夹直线的概念在地形困难、曲线毗连地段，两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点与后一曲线起点间的直线，称为夹直线。两相邻曲线，转向相同者称为同向曲线，转向相反者称为反向曲线。二、夹直线长度的确定夹直线长度应力争长一些，为行车和维护创造有利条件。但为适应地形节省工程，需要设置较短的夹直线时，其最小长度受下列条件控制：（1）线路养护要求。夹直线太短，特别是反向曲线路段，列车通过时，因频繁转换方向，车轮对钢轨的横向推力加大，夹直线的正确位置不易保持。维修实践证明：夹直线长度不宜短于2至3节钢轨，钢轨标准长度为25m，即50至75m；地形困难时，至少应不小于一节钢轨长度，即25m。（2）行车平稳要求。为了保证行车平稳，旅客舒适，夹直线长度不宜短于2～3节客车长度。《线规》规定的不同路段速度时的夹直线最小长度如表3.1：表3.1夹直线最小长度（m）路段设计速度（km/h）14012010080工程条件一般110806050困难70504030本设计线路段设计速度为120km/h，在一般工程条件下，夹直线最小长度为80m；在工程条件困难的情况下，夹直线最小长度为50m。三、夹直线长度的保证纸上定线时，通常仅绘出圆曲线而不绘出缓和曲线。因此，为了保证有足够长度的夹直线，相邻两圆曲线端点（YZ1与ZY2）间夹直线长度LJ应满足下列条件：(m)(3.7)—夹直线最小长度按表3.1取值；、—相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度（m）；本设计线的夹直线长度均满足表3.1的要求。56 第三节曲线设计一、圆曲线设计（一）最小曲线半径的选定依据最小曲线半径是一条干线或某一路段允许采用的曲线半径的最小值。它是铁路主要技术标准之一，应在初步设计阶段比选确定。1、曲线半径的选用设计线路平面时，各个曲线选用多大的曲线半径，要考虑下列设计要求：（1）曲线半径系列。为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、100m的整倍数。即10000、8000、6000、5000、4000、3000、2500、2000、1800、1600、1400、1200、1000、800、700、600、550、500、450、400、350；特殊困难条件下，可采用上列半径间10m整倍数的曲线半径。（2）因地制宜由大到小合理选用。各个曲线选用的曲线半径不得小于设计线选定的最小半径。故选配曲线半径时，应遵循由大到小，宁大勿小的原则进行。（3）结合线路纵断面特点合理选用。2、线规拟定的最小曲线半径表3.2最小曲线半径铁路等级ⅠⅡⅢ路段设计速度（km/h）140120100801201008010080《线规》采用的（m）一般160012008005001000700450600400困难1200800550450800550400550350（二）本设计线所选用的曲线半径本设计路段的铁路等级为Ⅱ级，路段设计速度为120km/h，但由于本设计路段地形复杂，则在设计路段的六条曲线中，曲线半径全采用采用1000米。二、缓和曲线设计缓和曲线是设置在直线与圆曲线或不同半径的圆曲线之间的曲率连续变化处的曲线。为使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线，在直线和圆曲线之间要设置缓和曲线。（一）缓和曲线的作用1、56 在缓和曲线范围内，其半径由无限大渐变到圆曲线半径，从而使车辆产生的离心力逐渐增加，有利于行车平稳；2、在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到圆曲线上的超高量，使向心力逐渐增加，与离心力的增加相配合；3、当曲线半径小于350米、轨距需要加宽时，在缓和曲线范围内，由标准轨距逐步加宽到圆曲线上的加宽量；（二）缓和曲线的长度1、影响因素缓和曲线长度的确定，受许多因素影响，其中最主要的是保证行车安全和行车平稳两个条件。（1）缓和曲线要保证行车安全，使车轮不致脱轨。（2）缓和曲线长度要保证外轮的升高（或降低）速度不超过限值，以满足旅客舒适度要求。2、本设计所选用的缓和曲线长度缓和曲线长度应根据曲线半径、路段旅客列车设计速度和地形条件按线规选用，本设计所选用的缓和曲线长度见表3.3。表3.3缓和曲线长度序号路段设计速度（km/h）曲线半径（m）缓和曲线长度（m）曲线11201000120曲线21000120曲线31000120第四节线路平面图一、线路里程和百米桩整千米处注明线路里程，里程前的符号初步设计用CK，技术设计用DK。千米标之间的百米桩注上百米标数。数字写在线路右侧，面向线路起点书写。两方案或两侧量队衔接处，应在图上注明断链和断高关系。二、曲线要素及其起终点里程曲线交点应标明曲线编号，曲线转角应加脚注Z或Y，表示左转角或右转角。曲线要素应平行线路写于曲线内侧。曲线起点ZH和终点HZ里程，应垂直于线路写在曲线内侧。三、线路上各主要建筑物56 沿线的车站、大中桥、隧道、平立交道口等建筑物，应以规定图例符号表示，并注明里程、类型和大小。如有改移公路、河道时，应绘出其中线。四、初测导线和水准基点图中连续的折线表示初测导线，导线点符号为C，脚注为导线点编号。图中应绘出水准基点的位置、编号及高程，其符号为BM。第五节本设计线的特点一、设计线的地面特点在所做的阿恰勒站至莫仁站的区段内，线路所处路段高山、沟谷较多，地形复杂。在设计线中最大地面高程为1098.30m,最小地面高程为920.00m。本设计线基于地形特点，在线路中设置了三条曲线，这些曲线大多为小半径曲线。另外，在线路设计中注意绕避不良地质区，使得所设计线恰好绕避不良地质区；本设计线平面图上有部分大车路，需设置道口。二、设计线的特点1、本设计线设置了三条曲线，曲线要素见表3.4：表3.4曲线要素表编号R(m)α(°)l0(m)ZH(m)HY(m)QZ(m)YH(m)HZ(m)曲线1100023.0120181510.90181630.90181772.90181914.90182034.90曲线2100038.0120184309.30184429.30184700.70184972.10185092.10曲线3100035.0120190832.10190952.10191198.85191445.60191565.602、线路的大致走向示意图图3.2线路大致走向示意图56 第四章线路中桩坐标计算第一节中桩坐标计算的意义长期以来，线路中桩测设一直是采用放点穿线法放样直线段，切线支距法或偏角法放样曲线段（圆曲线、回旋型缓和曲线）。然而实地确定横断面方向（特别是在缓和曲线上）较为麻烦，工作量大。这种基于交点和测设元素建立各个独立的局部坐标系的中桩测设方法，自动化程度低且与边桩测设分离，已越来越不能满足我国高等级公路建设对线路施工放样精度高、速度快的要求。而建立中桩坐标计算程序，可以计算出各中桩在线路控制坐标系中的坐标。第二节中桩坐标计算的方法分析（一）中桩坐标的计算根据各个局部坐标系与线路控制坐标系得相互关系，可将各个局部坐标统一起来。下面分别叙述其实现过程。1、直线上的点P，曲线起点（ZY或ZH），曲线终点（YZ或HZ）的坐标计算如下。如图4.1所示，设xoy为线路控制坐标系，为圆曲线局部坐标系，则直线段上任一中桩P的坐标为(4.1)式（1）中，（，）为交点的线路控制坐标；，分别为P点、点的设计里程；为坐标方位角，可由坐标反算而得。同理有：(4.2)(4.3)式（2），式（3）中（）表示曲线起点ZY或ZH点坐标，（）表示曲线终点YZ或HZ点坐标，T表示圆曲线或缓和曲线切线长。当然曲线起终点（ZY，YZ，ZH，HZ）坐标也可以按直线上点的公式（1）来计算。2、曲线段点Q的坐标计算。如图4.1（a）所示，由切线支距法公式可知(4.4)56 其中，(4.5)式（4），式（5）中，R为圆曲线半径；为Q点至点的弧长l所对应的圆心角，有。再由坐标系变换公式可得(4.6)式（6）中，f为符号函数，当线路右转时，取“+”；当线路左转时，如图4.1（b）所示，由于为右手系，故取“-”。3、曲线段上点K的坐标计算。当K点位于第一缓和曲线（）上，如图4.2（a），有(4.7)当K点位于圆曲线（）上，如图4.2（b）,有(4.8)其中有(4.9)56 图4.1圆曲线转向示意图式（7）～式（9）中，为切线角；为K点至点的曲线长；R，，，p,q为常量，分别表示圆曲线半径，第一缓和曲线长，缓和曲线角（），内移值（），切线增值（）。再由坐标系变换公式可得：(4.10)式（10）中，f为符号函数，右转取“+”，左转取“-”（见图4.2c）。4、曲线段上点M的坐标计算。如图4.3所示，有(4.11)式（11）中，，为M点至点的曲线长，R为圆曲线半径，为第二缓和曲线长。再由坐标系变换公式可得56 图4.2缓和曲线示意图56 (4.12)式（12）中f为符号函数，右转时为右手系（见图4.3（a）），故取“-”；左转取“+”。图4.3第二段缓和曲线转向示意图第三节中桩坐标计算的程序设计在完成线路平面设计基础上，根据设计要求进行线路逐桩坐标计算程序的设计及计算。在此程序设计的过程中，应考虑直线、曲线及转角表中的计算方位角、曲线间直线长、转角等内容的计算，先以一个曲线单元为例，具体实现过程如下。一、中桩坐标计算的程序设计（一）已知条件计算始点（一般为上一曲线HZ点）桩号及坐标（，x0,y0）；本曲线JD1（x1,y1）；下一曲线JD2（x2,y2）；本曲线的R，L01，L02；计算步长：直线上每100米，曲线上每10米；56 （二）计算直线方位角坐标方位角（a）即以坐标北为起始方向的方位角，如图4.4所示：图4.4方位角示意图1、计算DK0～JD1的方位角zj0：图4.5方位角计算图（1）当x0=x1时：①y0>y1时，zj0=270°②y0x1时，zj0=0°②x00时：Ⅰx0x1时，zj0=zj0+180°②当zj0<0时：Ⅰx0x1时，zj0=zj0+180°2、计算JD1～JD2的方位角zj1:（1）当x1=x2时：①y1>y2时，zj1=270°②y1x2时，zj1=180°②x10时：Ⅰx1x2时，zj1=zj1+180°②当zj1<0时:Ⅰx1>x2时，zj1=zj1+180°Ⅱx140000.850.75位于曲线地段的隧道，应先进行隧道折减，再进行曲线折减。（三）本设计线最大坡度的折减1、曲线地段的最大坡度折减（1）长度不小于货物列车长度的圆曲线（以下曲线编号同表1）①曲线1:=20‰-（600/1000）‰=19.4‰〉0.0‰（满足）（2）位于两个坡段上的曲线①曲线2：Ⅰ：其前一长500m的坡段分配的偏角为：38°×190.70/782.80=9.3°则=20‰-（10.5×9.3/500）‰=19.8‰〉9.8‰（满足）Ⅱ：其后一长6500m的坡段分配的偏角为：38°-9.3°=28.7°则=20‰-（10.5×28.7/6500）‰=19.9‰〉19.4‰（满足）③曲线3：Ⅰ：其前一长6500m的坡段分配的偏角为：35°×168.9/733.5=8.1°则=20‰-（10.5×8.1/6500）‰=19.9‰〉19.4‰（满足）Ⅱ：其后一长400m的坡段分配的偏角为：35°×400.0/733.5=19.1°则=20‰-（10.5×19.1/400）‰=19.5‰〉10.0‰（满足）最后一段为平坡，故满足。2、隧道内的最大坡度折减（1）塔尔隧道：隧道长450m，则查得=0.95，则56 =0.95×20=19（‰）>0.0‰（满足）五、克服高度线路的克服高度为线路上坡方向上升的高度，又称拔起高度，上行与下行方向应分别计算。本设计线的线路克服高度为：上行方向为0m，下行方向为135m。第二节纵断面设计的特殊问题一、桥涵及道口地段（一）桥涵地段的平面设计1、桥梁按其长度可划分为：特大桥（桥长大于500m）、大桥（桥长100～500m）、中桥（桥长20～100m）和小桥（桥长20m及以下者）。涵洞孔径一般为0.75～6.0m。小桥和涵洞对线路平面无特殊要求。特大桥、大桥宜设在直线上，困难条件下必须设在曲线上时，宜采用较大的曲线半径。明桥面桥应设在直线上。2、在此设计线范围内，为跨越加深的山谷和河流，设有两座大桥，桥梁所处的位置和长度如表5.7所示：表5.7桥梁汇总表序号中心里程（km）长度（m）梁的布置桥1K183+50020010-20(m)桥2K191+55030010-30(m)3、在此设计线范围内，为跨越水沟，在此段内设有八座涵洞，其中各涵洞所处的位置及规格见表5.8。表5.8涵洞汇总表序号位置（km）孔径（m）类型涵1K180+250.001-6.00盖板涵涵2K180+400.001-6.00盖板涵涵3K180+550.001-3.00盖板涵涵4K180+940.001-3.00盖板涵涵5K181+600.001-3.00盖板涵涵6K181+690.001-6.00盖板涵涵7K182+100.001-3.00盖板涵涵8K182+240.001-3.00盖板涵（二）桥涵地段的纵断面设计56 涵洞和道碴桥面桥可设在任何纵断面的坡道上。明桥面桥宜设在平道上，如果必须设在坡度上时，坡度不宜大于4‰。明桥面桥上不应设置竖曲线，以免调整轨枕顶标高引起铺设和养护的困难。（三）道口地段当铁路与道路相交时，为保证行车和人身安全，应设置平交道口或立体交叉。一般应优先考虑设置立体交叉，减少平交道口。在本设计中，共有十一个道口，考虑到造价、安全等因素，除10、11号道口外一律设置为平交交叉。道口的具体情况见表5.9。表5.9道口汇总表序号中心里程（km）道口1K181+906.41道口2K182+540.00道口3K183+135.65道口4K183+272.28道口5K183+841.11道口6K184+395.10道口7K185+230.70道口8K186+063.80道口9K186+466.00道口10K190+140.00道口11K191+354.00二、隧道地段隧道内的测量、施工、运营、通风和养护等条件均比空旷地段差，曲线隧道更为严重，所以隧道宜设在直线上。如地形地质等条件限制必须设在曲线上时，宜将曲线设在洞口附近，并采用较大的曲线半径。隧道不宜设在反向曲线上。必须设在反向曲线上时，其夹直线长度不宜小于44m，以免两端的曲线加宽发生重叠，施工复杂。隧道内的线路纵断面可设置为单面坡或人字坡。单面坡能争取高度且有利于长隧道的运营通风；人字坡有利于施工中的排水和出碴。隧道内的坡度不宜小于3‰，以利于排水。严寒地区且地下水发育的隧道，可适当加大坡度，以减少冬季排水结冰堆积的影响。在此设计线范围内，设有三座隧道，各隧道的具体情况见表5.10。56 表5.10隧道汇总表序号中心里程（km）长度（m）隧道K181+268.96450三、站坪地段（一）站坪长度站坪长度根据正线数目、车站类别、车站股道布置形式和远期到发线有效长度等条件确定。车站类别不同，股道数量不同，则站坪两端咽喉区长度不同；股道布置形式和到发线有效长度，决定站坪中段的长度。站坪长度一般可采用不小于表5.11所列数值。表5.11站坪长度表车站种类车站布置形式远期到发线有效长度（m）1050850750650550单线双线单线双线单线双线单线双线越行站会让站横列式135016501150145010501350950850中间站横列式15001750130015501200145011001000区段站横列式18502150165019501550185014501350纵列式30003400260030002400280022002000由表5.11可查得本设计的站坪长度为1300m。（二）站坪的平纵断面站坪应设在直线上，但若受到地形条件限制，则设在直线上可能会引起大量工程，所以在特殊困难条件下，允许将站坪设在曲线上，但曲线半径应符合《线规》要求。横列式车站不应设在反向曲线上，以免恶化瞭望条件，降低效率，影响作业安全。站坪宜设在平道上，以确保车站作业的方便和安全，但在自然纵坡较陡的地形条件下，为了节省大量工程或争取线路高度，允许将站坪设在坡道上，但设计坡度应满足《线规》要求。本设计线的车站为中间站且为横列式布置，站坪设置在直线平坡上。（三）站坪两端的线路平面和纵断面(1)在纵断面上，竖曲线不应伸入站坪；在平面上，缓和曲线不应伸入站坪；若站坪两端的线路。在平面上有曲线，在纵断面上有竖曲线，则应考虑竖曲线不与缓和曲线重叠的要求，曲线交点距站坪端点的距离不应小于2+。(2)地形条件允许时，站坪尽可能设在两端坡度较缓、升高不大的凸形纵断面顶部，以利于列车进站减速和出站加速。设在凹形纵断面底部的站坪，不利于列车进站减速和出站加速，对运营是不利的。56 第三节详细纵断面图一、绘图要求详细纵断面图，横向表示线路的长度，竖向表示高程。（一）线路资料和数据该部分内容标注在图的下方。自下而上的顺序为：1、连续里程。一般以线路起点车站的旅客站房中心线处为零起算，在整千米处注明里程。2、线路平面。是表示线路平面的示意图。凸起部分表示右转曲线，凹下部分表示左转曲线。凸起与凹下部分的转折点依次为ZH、HY、YH、HZ点。在ZH和HZ点处要注上距前一百米标的距离。曲线要素注于曲线内侧。两相邻曲线间的水平线为直线段，要标注其长度。3、百米桩与加桩。在整百米标处标注百米标数，加标处应标注距前一百米的距离。4、地面高程。各百米标和加标处应填写地面高程。在地形图上读取高程时，精度为十分之一的等高线距；外业测得的高程，精度为0.01m。5、设计坡度。向上或向下的斜线表示上坡道或下坡道，水平线表示平道。线上数字表示坡度的千分数，线下数字表示坡段长度（m）。6、路肩设计高程。图上应标出各变坡点、百米桩和加桩处的路肩设计高程，精度为0.01米。7、工程地质特征。扼要填写沿线路段重大不良地质现象、主要地层构造、岩性特征、水文地质等情况。（二）纵断面示意图此内容绘于图的上方，表示线路纵断面概貌和沿线建筑物特征。细线表示地面线，粗线表示路肩高程线。纵断面示意图的左方，应标注线路的主要技术标准；车站符号的左、右侧，应写上距前、后区间的往返走形时分；设计路肩高程线的上方，要求标出线路各主要建筑物的名称、里程、类型和大小；绘出断链标和水准基点标的位置和数据。56 二、本设计中的部分纵断面图56 图5.1部分纵断面图第六章横断面设计及土石方计算第一节横断面设计本设计采用的路基标准为：（1）直线地段路基面宽度，路堤6.7m，路堑6.3m；（2）路拱形状为三角形，路拱高0.15m；单线铁路道床顶面宽度为3.1m,道床厚度0.45m，道床边坡坡度为1∶1.75；（3）区间单线曲线地段的路基面宽度，应在曲线外侧按表6.1的数值加宽，加宽值在缓和曲线范围内线性递减。表6.1曲线地段路基面加宽值（m）铁路等级曲线半径R路基面外侧加宽值Ⅰ级Ⅱ级R≤8000.58008m时，路基面以下8m，坡度为1∶1.5，8m以下为1∶1.75。路堑——由路基面以上每8m设碎落平台一处，宽度1m；自下而上边坡坡度依次为：1∶0.5、1∶0.75、1∶1、1∶1.25。路堑侧沟采用梯形断面，顶宽1.0m、深度0.4m、靠线路一侧边坡为1∶1、外侧边坡为1∶0.5，不设侧沟平台。现以一路堑为例说明（见图656 .1）：（1）中心线的地面高程为1260.00，设计高程为1255.00；（2）横断面图的比例为1/200，将所用尺寸均按比例换算，以下所用尺寸均为换算后的尺寸；（3）从中心线的地面高程点开始，向下沿中心线画23.5（（1026.7-1022.0）*5=23.5）的直线得A点，以此点为起点向左画长度为15.75（3.55*5=17.75）的直线，其端点为B;向右画长度为15.75（3.15*5=15.75）的直线,其端点为C；（4）以A点为起点向上画长度为0.75（0.15*5=0.75）直线，得D点，连接DB、DC，得到设计路拱；（5）按路堑标准形式绘制侧沟；（6）然后按路基边坡标准形式绘制边坡线。若曲线右转，则左加宽，加宽值按表6.1查取；（7）最后进行尺寸及标高的标注，即得横断面图；图6.1横断面图二、设计图例（一）路基填方横断面图图6.2路基填方断面图（二）路基挖方横断图图6.3挖方路基断面图（三）半填半挖路基横断面图56 图6.4半挖半填路基断面图第二节土石方计算在纵断面优化设计中，评价纵断面设计方案的标准是多方面的，如土石方工程费用、支挡工程费用、桥梁工程费用，以及道路竣工后的营运费用等。目标函数就是对上述评价标准的数学描述。其中，土石方费用的计算包括横断面设计、面积计算和体积计算三个步骤。一条数十公里长的铁路至少要进行几百个横断面的土石方面积计算，这项计算工作要占去整个优化运算的大部分时间。因此，寻找一种既准确又迅速的土石方量的计算方法，是十分重要的。在世界上许多国家编制的线路纵断面线形优化程序中，都采用将地面横坡线处理成直线然后再进行计算的方法。因此，在此就是应用了一种将地面横坡线处理成双向横坡的方法来计算土石方量。（一）横断面地面线的处理与计算将野外实测记录直接输入计算机，或通过数字地形模型内插计算均可获得横断面地面线。横断面线是一系列折线，计算面积时通常有两种处理方法。其一是条分法，即在路基填挖范围内，分别过地面线转折点和路基设计线转折点相互作垂线，将横断面分解成若干个规则的梯形和三角形，再将这些规则图形的面积按填挖分别累加。这种方法计算面积较准确，但计算量较大，不宜在需反复迭代计算的纵断面优化计算中采用。其二是采用计算简洁并符合精度要求的规则图形法，即先将地面线拟合成直线，然后根据填挖高、地面横坡度的大小及正负，套用事先给定的标准化横断面公式，计算填挖面积。这种方法一般是将地面线拟合成单向直线，或将地面线两侧分别拟合成通过路线中心的两条直线。本设计采用后一种方法。即将地面线拟合成直线，由于地面起伏不大，故误差也不大。56 图6.5示意图以线路右侧为例，设中心点坐标为（x,y），地面横断面线有n个地面点，经横坡处理后的直线方程为：Y=AX+B根据最小二乘原理，应使因为横坡线过中心线，可得所以有化简后得由此推导出又因线路横坡度表示为a=1:p，所以p=（二）定义标准横断面进行横断面设计时，首先要定义一个标准横断面。标准横断面由许多部分组成，如轨道、路肩、边沟、边坡、护坡道等，可以简单表示为如图6.656 形式。其中路基宽度，边坡的坡段数、坡段、边沟的宽度、深度等均可由设计者给定，从而形成各种不同的断面形式。BT--填方帽子路基宽度BG--挖方帽子边沟宽度BW--挖方帽子路基宽度AG--挖方帽子边沟底宽度HP--护坡道高度HG--挖方帽子边沟深度1：n--护坡道坡度GW--挖方帽子边沟外宽度图6.6标准横断面图（三）横断面面积计算经过地面横坡处理以及设定标准横断面以后，再依次对每一个横断面套用标准形式进行设计，即由横坡线与填挖高、路基宽度、填挖方边坡及边沟组合成不同的断面形式，计算机可根据判别式判别后，利用相应的公式分别计算其填挖方面积，具体如下：1、第一种类型图6.7断面图(h>0,p>0)A=（AG+BG）HG/2B=H2（p-n）/2C=h2p/2H=(GW+BG+BW/2+ph)/(p-n)56 挖方面积：Sw=A+B-C填方面积：St=02、第二种类型（1）一般情况图6.8断面图(h>0,p<0)A=（AG+BG）HG/2B=-h2p/2C=(GW+BG+BW/2+ph)2/2(p-n)挖方面积：Sw=A+B-C填方面积：St=0（2）特例图6.9断面图(h>0,p<0)A=（AG+BG）HG/2H=（ph+3.35+BG+GW）/(n+p)挖方面积：Sw=-h2p/2填方面积：St=0.5H2(p+n)-A3、第三种类型（1）一般情况图6.10断面图(h<0,p>0)56 A=0.5ph2B=(0.5BT+ph)2/2(p+n)挖方面积：Sw=0填方面积：St=A-B（2）特例图6.11断面图(h<0,p>0)A=（AG+BG）HG/2B=0.5H2（p-n）H=(ph+3.15+BG+GW)/(p-n)挖方面积：Sw=B+A填方面积：St=0.5ph24、第四种类型图6.12断面图(h<0,p<0)A=-H2（p+n）/2B=-0.5ph2H=(ph+0.5BT)/(p+n)挖方面积：Sw=0填方面积：St=A-B（四）填挖方体积计算利用平均断面法计算两桩之间的填挖方体积56 其中。式中：S1，S2为两个相邻桩号横断面的填方或挖方面积；D为两桩之间的距离。这种方法计算简单，长期以来被广泛采用。（五）填挖方体积简化计算方法利用纵断面图上采集填挖方面积，然后假设横向宽度为10米。直接用填挖方面积乘以10即可求得填挖方体积。这种方法比较简单，但是所得结果误差较大。表6.2填挖方统计表（）填方挖方43641090654056 结论本次毕业设计我选择的是精伊线塔尔至伊宁东段线路的初步设计。线路所在位置地形起伏不大，大部分位于草原牧场地段。为了减轻对自然环境的破坏，线路平面设计尽量走直线，纵断面设计尽量减少挖方量。在设计过程中，首先，根据相关所学知识进行了平面图上的初步定线。初步确定各曲线位置和要素以及线路走向。然后为了在CAD图中定出准确的线路，利用所学的FORTRAN语言程序编辑了定线所需的程序。由于对程序编辑的不熟悉，在其间遇到了很多困难，但都在李老师的指导下得到了解决。接下来就是纵断面的设计了，纵断面的难点还是在于线路的最优化设计，在查阅了大量工程实例后，这个问题终于得到了解决。横断面的设计就比较简单了。最后的土方量计算在参考了很多计算程序后选择了较为简单的方法，计算结果还是令人满意的。56 致谢经过两个多月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师XX老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢和我一起作毕业设计的XX、XX，他们在本次设计中勤奋工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了大部分的工作量。如果没有他们的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢土木学院和我的母校—XX学四年来对我的大力栽培。56 主要参考文献[1]郝瀛.铁道工程.西南交通大学出版社，2001年[2]易思蓉.铁路选线设计.西南交通大学出版社，2001年[3]程耀东.计算机绘图教程.甘肃教育出版社，2001年8月[4]谭浩强.C程序设计.清华大学出版社，1991年7月[5]周必水.VisualBasic程序设计.科学出版社，2004年[6]李斌.线路工程.兰州大学出版社,2004年1月[7]公路优化设计中土石方量计算的一种方法.洛阳工学院学报，2001年[8]王劲松沈凌.线路中桩、边桩的坐标计算模型.测绘通报,2004年[9]白迪谋.交通工程测量学.西南交通大学出版社,1996年[10]池淑兰孔书祥.路基工程.中国铁道出版社，2004年56 附录1、线路中桩坐标计算源程序parameter(pi=3.1415926535897932384626433832795)real*8jdzb(3,2),l,m1,m2,jd1,jd2,lp(1000),p(1000,2)real*8zzh(1,2),zhz(1,2),zqzj(1,2),zqz(1,2)real*8lph1(2000),lph2(2000),ph(2000,2),lph3(2000)real*8pyhj(10,2),phyh(10,2),phhy(10,2),phyj(10,2),phjj(1000,2)real*8phj(2000,2),phh(2000,2),phhh(2000,2)real*8phjm(2000,2)open(1,file="shuj.dat",status="old")open(2,file="ddd.dat",status="new")read(1,*)((jdzb(i,j),j=1,2),i=1,3)read(1,*)r,ls1,ls2read(1,*)jd1,mz,mh,mhh,mmcdaty12e=jdzb(2,2)-jdzb(1,2)cdatx12o=jdzb(2,1)-jdzb(1,1)a1=atan(abs(e/o))if(e.gt.0.and.o.gt.0)thenfw12=a1fw21=fw12+piendifif(e.gt.0.and.o.lt.0)thenfw12=pi-a1fw21=fw12+pi-2.0*piendifif(e.lt.0.and.o.lt.0)then56 fw12=pi+a1fw21=fw12+pi-2.0*piendifif(e.lt.0.and.o.gt.0)thenfw12=2.0*pi-a1fw21=fw12+pi-2.0*piendifcdaty23s=jdzb(3,2)-jdzb(2,2)cdatx23t=jdzb(3,1)-jdzb(2,1)a2=atan(abs(s/t))if(s.gt.0.and.t.gt.0)thenfw23=a2fw32=fw23+piendifif(s.gt.0.and.t.lt.0)thenfw23=pi-a2fw32=fw23+piendifif(s.lt.0.and.t.lt.0)thenfw23=pi+a2fw32=fw23+pi-2.0*piendifif(s.lt.0.and.t.gt.0)thenfw23=2.0*pi-a2fw32=fw23+pi-2.0*piendifc判断曲线左右偏a3=e/oa4=s/t56 if(a3.gt.a4)thenwrite(*,*)"左偏"g=-1.0elsewrite(*,*)"右偏"g=1.0endifc计算曲线要素if(abs(fw12-fw23).gt.pi)thena=2.0*pi-abs(fw12-fw23)elsea=abs(fw12-fw23)endifb01=ls1/2.0/rb02=ls2/2.0/rp1=ls1**2/(24.0*r)-ls1**4/(2688.0*r**3)m1=ls1/2.0-ls1**3/(240*r**2)t1=(r+p1)*tan(a/2.0)+m1p2=ls2**2/(24.0*r)-ls2**4/(2688.0*r**3)m2=ls2/2.0-ls2**3/(240*r**2)t2=(r+p2)*tan(a/2.0)+m2l=r*(a-b01-b02)+ls1+ls2write(*,*)t1,t2,l,a,fw12,fw23,b01c计算五大桩里程cd=sqrt((jdzb(2,2)-jdzb(1,2))**2+(jdzb(2,1)-jdzb(1,1))**2)jd2=jd1+cdd=t1+t2-lhz=jd2-d/2.0+l/2.0zh=jd2-t1hy=zh+ls1yh=hz-ls256 qz=zh+l/2.0c计算直线段坐标md=int((zh-jd1)/mz)do10i=1,mdlp(i)=jd1+i*mz*1.0p(i,1)=jdzb(1,1)+(lp(i)-jd1)*cos(fw12)p(i,2)=jdzb(1,2)+(lp(i)-jd1)*sin(fw12)write(2,1000)p(i,1),p(i,2),lp(i)10continuec计算zh、hz点坐标zzh(1,1)=jdzb(1,1)+(zh-jd1)*cos(fw12)zzh(1,2)=jdzb(1,2)+(zh-jd1)*sin(fw12)zhz(1,1)=jdzb(2,1)+t2*cos(fw23)zhz(1,2)=jdzb(2,2)+t2*sin(fw23)c计算第一段缓和曲线坐标cwrite(2,1000)zzh(i,1),zzh(i,2)mdh1=int(ls1/mh)do20i=1,mdh1lph1(i)=int(zh)+mh*i*1.0phjj(i,1)=lph1(i)-zh-(lph1(i)-zh)**5/(40*r**2*ls1**2)phjj(i,2)=(lph1(i)-zh)**3/(6*r*ls1)phhh(i,1)=zzh(1,1)+cos(fw12)*phjj(i,1)-1.0*g*sin(fw12)*phjj(i,2)phhh(i,2)=zzh(1,2)+sin(fw12)*phjj(i,1)+(cos(fw12)*phjj(i,2)*g)write(2,1000)phhh(i,1),phhh(i,2),lph1(i)20continuec计算圆曲线段坐标phyj(1,1)=ls1-ls1**3/(40*r**2)phyj(1,2)=ls1**3/(6*r*ls1)phhy(1,1)=zzh(1,1)+cos(fw12)*phyj(1,1)-1.0*sin(fw12)*phyj(1,2)*gphhy(1,2)=zzh(1,2)+sin(fw12)*phyj(1,1)+cos(fw12)*phyj(1,2)*gmdh2=int((l-ls1-ls2)/mhh)56 do25i=1,mdh2lph2(i)=int(hy)+mhh*i*1.0f=((lph2(i)-zh)-ls1)/r+b01phj(i,1)=r*sin(f)+m1phj(i,2)=r*(1-cos(f))+p1ph(i,1)=zzh(1,1)+cos(fw12)*phj(i,1)-1.0*g*sin(fw12)*phj(i,2)ph(i,2)=zzh(1,2)+sin(fw12)*phj(i,1)+cos(fw12)*phj(i,2)*gwrite(2,1000)ph(i,1),ph(i,2),lph2(i)25continuef=(l/2.0-ls1)/r+b01zqzj(1,1)=r*sin(f)+m1zqzj(1,2)=r*(1-cos(f))+p1zqz(1,1)=zzh(1,1)+cos(fw12)*zqzj(1,1)-1.0*g*sin(fw12)*zqzj(1,2)zqz(1,2)=zzh(1,2)+sin(fw12)*zqzj(1,1)+cos(fw12)*zqzj(1,2)*gc计算第二段缓和曲线坐标pyhj(1,1)=ls2-ls2**5/(40*r**2*ls2**5)pyhj(1,2)=ls2**3/(6*r*ls2)phyh(1,1)=zhz(1,1)+cos(fw32)*pyhj(1,1)+g*sin(fw32)*pyhj(1,2)phyh(1,2)=zhz(1,2)+sin(fw32)*pyhj(1,1)-1.0*cos(fw32)*pyhj(1,2)*gmdhh=int(ls2/mm)do30i=1,mdhhlph3(i)=int(yh)+mm*i*1.0phjm(i,1)=hz-lph3(i)-(hz-lph3(i))**5/(40*r**2*ls2**2)phjm(i,2)=(hz-lph3(i))**3/(6*r*ls2)phh(i,1)=zhz(1,1)+cos(fw32)*phjm(i,1)+sin(fw32)*phjm(i,2)*gphh(i,2)=zhz(1,2)+sin(fw32)*phjm(i,1)-1.0*cos(fw32)*phjm(i,2)*gwrite(2,1000)phh(i,1),phh(i,2),lph3(i)30continuewrite(2,1000)zzh(1,1),zzh(1,2),zhwrite(2,1000)phhy(1,1),phhy(1,2),hywrite(2,1000)zqz(1,1),zqz(1,2),qz56 write(2,1000)phyh(1,1),phyh(1,2),yhwrite(2,1000)zhz(1,1),zhz(1,2),hz1000format(4x,3f15.6)End56