矿山运输与提升ppt课件(完整版)

1、矿山运输与提升北京科技大学土木与环境工程学院课程名称自我介绍任课教师：姓名：手机：邮箱：单位：资源工程系课程公共邮箱：邮箱：密码: 课程群群名称：群 号：课程介绍（1)研究矿山运输与提升问题运输对象、运输设备、运输线路、运输管理（调度与控制）露天矿运输汽车运输（公路运输）：线路设计及计算铁路运输（机车运输）胶带运输其它运输方式地下矿运输机车运输（轨道运输）汽车运输（无轨运输）胶带运输矿井提升课程介绍(2)相关课程矿山运输与提升（采矿、工程师） 讲授:28学时，线路、设备、调度与控制实验:4学时(矿山调度系统、信联闭) -小设计、论文矿山运输与提升设计：1周 （16学时，公路线路设计）采矿学-矿

2、床开拓（露天开采、地下开采），基本概念及特点（经济、技术、安全）矿山机械：自卸汽车、电机车、胶带机、提升机：构造选型采矿工程课程设计露天开采课程设计：公路运输地下开采课程设计：矿井提升井巷工程、边坡工程、土木工程考核方式矿山运输与提升课程闭卷笔试（计算器）：70%实验：15%论文：5%平时：10矿山运输与提升设计设计：80%平时：20%课表矿山运输与提升1-2周，周1第3节(13:3015:05，土木楼301)1-2周，周3第3节(13:3015:05，土木楼301)3-5,7-8周，周2第5节（17:1018:45，土木楼301）3-5,7-8周，周5第1节（8:009:35，土木楼402）

3、6周，土木楼901矿山运输实验第6周：信联闭系统、卡车调度系统矿山运输与提升设计6-8周：周六下午，第3、4节地点：内容：参考书目教材王进强.矿山运输与提升.冶金工业出版社.2015参考书杨少伟等.道路勘测设计（第三版）.人民交通出版社.2009.佟立本.铁道概论(第六版).中国铁道出版社.2012.郝瀛.铁道工程(第二版).中国铁道出版社.2012.陈维健等.矿山运输与提升设备.中国矿业大学出版社.2007.交通部. GBJ22- 87厂矿道路设计规范. 中国建筑工业出版社. 1991.铁道部. GB50090-2006 铁路线路设计规范.中国计划出版社,2006.资料：http:/视频资料

4、纸上定线近期安排1、研究性题目下周三（10月30日）上课时交研究报告，word格式，全体学生都交；下周三（10月30日）上课时每组至少一名代表，讲解研究报告，ppt格式，10分钟以内。有不同观点时可选多名代表，讲解者加分；2、设计要求平面图、纵断面图和横剖面图，添加图框考试后一周内由班长收齐3、考试闭卷笔试、带计算器；以ppt、教材中内容；时间：第九周周一或周三矿山运输与提升1.0 绪论矿山运输的任务及意义采矿定义：从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点的工作。（采矿学） 照片过程开拓：到达工作面，形成运输线路爆破、装载运输：矿石、废石、人员、设备、材料辅助工程：基建：时间、投资运营

5、：费用、能源环境：露天、地下意义：核心环节、投资、效益、效率、生产能力等各方面的关键。采矿工艺的挑战大型深凹露天矿：铁路：陡坡铁路，40汽车胶带深井开采主要问题：世界最深金矿运输系统的构成要素构成运输系统的关键因素运输设备：汽车、列车、胶带、提升运输线路：公路、铁路、竖井、井底车场组织调度：GPS、信联闭、智能调度正确的选择矿山运输方式及设备类型，合理的布置线路和科学的组织运输，对提高矿石产量、降低矿石生产成本和提高劳动生产率等，具有重要意义。矿山运输作业方式间断作业运输方式汽车运输、铁路运输、有极绳钢丝绳运输、采运机运输特点：周期性的运送货载连续作业运输方式带式输送机运输、水利运输、气力运输

6、、循环式架空索道运输、重力运输、无极绳钢丝绳运输其特点是设备一经开动后，能连续不断的运输货载，在运转中无需操纵控制。运输方式的选择特点及适用条件联合运输技术装备：主体设备、辅助设备、控制调度等配套设备矿山运输系统的发展方向需求是发展的动力和方向：深凹露天地下深井特殊开采为满足采矿工业对运输工作的要求，人们不断创新运输设备和运输方式，如大倾角带式输送机技术、汽车整车提升技术等运输系统向着高效、安全、节能、环保、经济及自动化的方向发展露天矿运输的特点货物特点：中深孔爆破和大型电铲，运输量大，矿石容重大、硬度高、块度不一。要求较大的运载能力和足够的坚固性；合理爆破块度（综合经济）道路几何特点：运输距

7、离短、运输线路坡度大、行车速度低、行车密度大；运输线路质量：标准低、移动、曲线多、寿命、负荷；露天采场图运输工作复杂：深凹、多种运输方式组合；露天矿运输方式露天矿最常用的运输方式铁路运输：能力、爬坡3%、灵活性汽车运输：能力、爬坡810%、合理运距3km带式输送机运输：高效、爬坡25%、破碎、灵活性其它运输方式：重力运输、索道运输、斜坡箕斗最优运输方式：半连续运输地下矿山运输方式水平运输轨道运输：能力、环境、 坡度3标准窄轨轨距：600、762和900mm。准轨： 1435mm（4英尺8英寸）机车和它所牵引的矿车组总称为列车。轨道运输的主要设备有轨道、矿车、电机车和辅助机械设备等。无轨运输：能

8、力、柴油、电力带式输送机运输：能力、转载破碎、灵活性矿车类型矿井提升矿车类型按结构、卸载方式不同固定式矿车翻斗式矿车侧卸式矿车底卸式矿车梭式矿车矿车选型矿物种类、矿岩性质（粉矿和泥水含量、黏结性）、运输量、运距、装卸矿岩方式、使用地点选用较大容积，以减少矿车数和增大合格块度尺寸罐笼提升，多用固定式；箕斗提升或平硐溜井开拓，多采用侧卸式或底卸式固定式矿车固定式矿车：车箱固定在车架上；卸载：推入翻车机，把整个矿车翻转；优点：结构简单、坚固耐用、自重小、成本及经营费用低、不漏矿、不污染巷道。缺点：卸载设备较复杂，地下卸矿硐室或地面卸矿站工程量大，矿石易结底。用于运输矿石，当废石卸载点固定时也可采用；

9、对黏结性大的矿石不太适用，必须采用时应考虑清底措施。翻斗式矿车翻斗式矿车：车箱的两端壁各铆有一个弧形钢环，使车箱支于支架上；卸载：人力或卸载架，向任意一侧翻转卸载优点：结构简单、卸载方式灵活、卸载设备简单。缺点：人工翻卸效率低。用于运输废石，可在废石场卸载线的任何地点卸载。也用于运输井下充填料、巷道衬砌用料等。对于小型矿山，可同时用于运输矿石和废石。侧卸式矿车侧卸式矿车车箱的一侧用铰轴与车架相连，车箱的另一侧装有卸载辊轮。卸载时，卸载辊轮沿卸载曲轨上升段上升，使车箱倾斜，活动侧门打开而卸载，卸载倾角达40，列车需低速通过卸载地点。优点：卸载方便、卸车效率高。缺点：活动侧壁易漏粉矿，结构较复杂、

10、维修量大，装卸载时要求矿车有固定方向。用于运输矿石和废石，不宜用于粉矿多、矿物贵重和含水量大的矿山。底卸式矿车底卸式：车箱的两侧壁上焊有支撑翼板，车底一端与车箱端壁铰接，车底另一端装设一个卸载轮卸载：矿仓上方不设轨道，支撑翼板被托辊支撑，车箱悬空，矿车底部失去支持而被矿石压开，车底连同转向架一起绕铰轴转动进行卸载。优点：卸载效率高、卸载干净、矿石不易结底、使用可靠。缺点：结构较复杂、成本高、车皮系数较大；车体宽大，增加巷道工程量。适用于矿石有黏结性、产量较大且围岩稳固底侧卸式矿车？具有底卸式矿车的所有优点，矿石不砸曲轨，优于底卸式矿车，应优先选用。梭式矿车梭式矿车：车箱底部装有板式输送机。用装

11、岩机把货载装到输送机上，开动输送机将货载移动，整个梭车装满后，便用机车将其拉到卸载地点，用输送机将货载卸出。优点：能自卸、转载运输能力大、效率高、使用方便。缺点：结构复杂，设备外形尺寸大、车皮系数大。主要用于大中型矿山掘进工作面运输废石。矿井提升矿山提升：用钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成运输任务，是矿山的“咽喉”。提升系统如图。辘轳：早在公元前1100年左右，我国劳动人民就利用辘轳从井中提取重物，辘轳是现代提升机的始祖提升容器：罐笼、箕斗提升设备：提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架及装卸设备等组成。典型提升系统：单绳缠绕箕斗提升（落地式），多绳摩擦提升、塔式多绳罐笼、斜井串车提升提升机

12、类型：单绳缠绕式和多绳摩擦式、多绳缠绕式（布雷尔式）发展方向：体积小、重量轻、提升能力大、使用准确可靠和自动化程度高。单绳缠绕式提升机-原理只有一根钢丝绳与提升容器相连，钢丝绳的一端固定在提升机卷筒上，另一端绕过天轮与提升机连接，当卷筒由电动机拖动以下同方式转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，实现容器的提升或下降。（辘轳）1-天轮；2-钢丝绳；3-主轴装置；4-尾绳；5-容器单绳缠绕式提升机特点优点：是较早出现的一种提升设备，工作可靠，结构简单，在我国矿山中使用较为普遍。缺点：随着矿井深度和产量的加大，钢丝绳的长度和直径相应增加。因而卷筒的直径和宽度也要增大，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和

13、使用上都有诸多不便，所以单绳缠绕式提升机不适宜在深井条件下使用。仅适用于浅井及中等深度（小于400m）的矿井，且终端载荷不能太大。多绳摩擦式提升机原理钢绳搭挂在主导轮（摩擦轮）上，钢绳的两端各悬挂一个提升容器（或一端悬挂提升容器，另一端悬挂平衡锤）。利用主导轮上衬垫与钢绳之间的摩擦力来传动钢绳，使容器移动，从而完成提升和下放重物的任务。摩擦式提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。多绳摩擦式提升机特点单绳摩擦提升机：只一根钢绳搭在主导轮上，结构简单，重量轻，提升电动机容量小；但矿井很深或提升量很大时主导轮直径较大，钢绳较粗。越来越粗的钢绳无论在制造、运输和悬挂上都是相当困难

14、的。以几根钢绳代替一根钢绳-多绳摩擦提升机，简称多绳提升机。钢丝绳一般为210根。多绳提升设备具有安全性高、钢丝绳直径小、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜、提升能力大等优点。最初是应深井提升的需要而诞生的，目前许多国家的浅井提升也优先采用。年产120万吨以上、井深在1700米以下的竖井大多采用多绳提升机。多绳缠绕式-布雷尔式提升机需求：多绳摩擦式在超深井运行中，尾绳悬垂长度变化大，钢丝绳静应力随容器的位置变化而变化，即提升钢丝绳承受很大交变应力，影响钢丝绳寿命。应力差16.8kg/m2,经济提升深度1700m。原理：工作原理与单绳缠绕式相同，采用多绳多层缠绕。由于不设尾绳，提升钢丝绳

15、断面的应力波动值比摩擦提升小。历史：20世纪50年代末，英国人布雷尔设计了一种多绳缠绕式提升机，称为布雷尔式提升机。采用双绳多层缠绕，提升高度达2349m，一次提升量20t。用途：主要用于深井和超深井。目前南非新设计的深井提升均采用布雷尔多绳提升机。附图=+防爬设备（P120）列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外，还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向移动，有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨道的爬行。预防方法是将防爬器扣紧在钢轨底部，使其档板紧靠轨枕，把钢轨的爬行力传递给轨枕并与防爬撑配合使用，阻止钢轨的爬行力。标准规来历国际铁路标准距离是四英尺八英寸半。这一

16、标准究竟从何而来？原来这是英国铁路的标准，铁路最早是由英国人设计建造的。据说这个间距是古罗马两轮战车的车轮间距，当年由凯撒定下的尺寸。这种战车随着罗马军团登陆不列颠岛，罗马人离开后，英国人模仿战车改装成各式各样的马车，但车轮间距却固定不变。罗马人为什么用四英尺八英寸半为战车的轮距宽度呢？ 原因很简单，这是两匹拉战车的马的屁股的宽度。铁路历史马车与铁路铁路的历史中世纪以来，在英国，马车被广泛地用于矿山，用来拉矿石。矿山中的道路泥泞不堪，而铺上了轨道以后，马车行驶就平稳快捷许多。最初的轨道是用木头做的，后来替换成铁轨，大大减少了损耗和维护费用。世界上第一条铁路现而今，在捷克的布尔诺，这种沿轨道跑的

17、马车依旧承担着公共交通的重任。世界上第一条铁路1807年，在南威尔士的Oystermouth和Swansea之间，修了一条铁轨路，这条铁路的作用是用来运输煤、矿石还有石灰石，偶尔也做点客货运输。当时，拉车的并不是瓦特的蒸汽机车，而是一匹马。这就是公认的世界上第一条铁路马车-铁路露天采场图水厂铁矿电铲（4图）速度图步行：34km/h自行车：16km/h矿山卡车：20km/h布雷尔多绳提升机图多绳摩擦提升机主导轮、切槽机斜井串车提升图1.提升机; 2.钢丝绳; 3.天轮; 4.井架; 5.矿车; 6.井筒; 7.轨道塔式多绳罐笼图提升机导向轮井塔罐笼提升钢丝绳尾绳多绳摩擦提升示意图主导轮（提升机）

18、提升钢丝绳尾绳提升容器导向轮单绳箕斗提升图（落地式）提升机天轮（导向轮）井架（或井塔）箕斗（或罐笼）卸载曲轨矿仓钢丝绳卸载站矿仓给矿机转载设备罐笼图多用途的提升容器，效率低、用于副井提升箕斗图提升矿石、效率高、单用途、乘人箕斗（乘人间）底卸式箕斗多采用由液压缸带动活动直轨卸载（图？）矿井提升系统图轨距图钢轨顶面下16mm位置处，两股钢轨作用边之间的距离。轨距尺。轨道图轨道指处于路基面以上、车辆车轮以下部分的铁路线路建筑物。是由钢轨、轨枕、联接零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。固定式矿车图翻车机图翻斗式矿车图翻斗式矿车卸载图侧卸式矿车图侧卸式矿车卸载图底卸式矿车图底卸式矿车卸载图1车箱；

19、2翼板；3拖轮；4车架；5转向架；6卸载轮；7卸载曲轨；8拖轮座；9卸载漏斗；10电机车梭式矿车图板式输送机梭式矿车卸载图辘轳图下放控制、深井提升问题-缠绕式发动机特性曲线发动机外特性曲线当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。将这些变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量。

20、扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。汽油发动机曲线图发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。特点：加速、爬坡不同档位与最佳行驶速度东风雪铁龙 凯旋 2.0L发动机 功率平衡图P=FV的非线性特征？柴油机外特性曲线柴油机功率N曲线是随转速上升而上升，差不多到了最大转速仍未出现曲线的最高点。扭矩M曲线变化平缓，在不同转速位置变化量不大。比耗油量g曲线不但起点数值低，而且比较平坦。特点：加速、爬坡起步加速能力-图2扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的

21、提升过程，此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳，与此同时，功率也随转速的增加而增加。超车能力-图3在2000转到4500转区间，发动机扭矩输出始终为320NM，而与图2中只有一个扭矩峰值的抛物线图形相比，图3不同的是，曲线中有一段“平顶”工况，整体更近似于一个“梯形”。而此种图形则代表发动机不仅具有良好的低速高扭矩输出能力，更凭借峰值扭矩在中高速的持续输出，具备较强的超车加速性能，所以在实际驾驶中，具有此种性能的发动机，高速时只要一脚油下去，其他车就都在后面了。最高车速-图4扭矩决定多长时间可以达到目标，功率决定可以达到多高的目标，通常在车

22、速提高的过程中，功率一直在不断增加，直到发动机转速到达一个特定点，无论再怎么踩油门，车子也开不快了，这个点所达到的速度就是汽车的最高车速，图4中nmax便是最高车速点。判断一款车后劲足不足，最高车速究竟能达到多少，只需观察它的发动机功率曲线和最大功率值即可，高转速功率越高，代表其动力更充沛，最高车速值也相应会较高。柴油机与汽油机的区别根本区别在于燃料不同，工作原理相同，都属于活塞式发动机，由于燃料不同,才会有结构上的不同。柴油机使用高压油泵和喷油嘴在压缩行程快结束时以更高的压力将细雾状的柴油喷进汽缸，而汽缸内压缩空气的温度高于柴油的燃点，雾状柴油就会燃烧爆炸做功，推动活塞向下运动，即“压燃”。

23、汽油机使用汽化器将汽油和空气混合在进气行程送进汽缸压缩，在压缩行程快结束时由火花塞点火燃烧爆炸做功，推动活塞向下运动，即“点燃”。柴油机的压缩比比汽油机的高;压缩末期空气达到的温度比汽油机高;柴油机的效率比汽油机高，汽缸达到的压力比较大，所以机件比汽油机的笨重一些。外特性曲线的应用虽然各种型号汽油或柴油发动机外特性曲线不会完全一样，但基本还是呈现上述的形态通过发动机外特性曲线图可以了解发动机的性能和特点，了解功率、扭矩、耗油量和转速之间关系，并找出发动机最佳的工作区域。回答为什么中等转速最经济？为什么柴油机能承受较大的负荷？汽油发动机外特性和柴油发送机的外特性各有什么特点？柴油发动机与汽油发动

24、机在性能上有什么不同？为什么在大型工程机械中多采用柴油发动机？2. 露天矿汽车运输2.1 露天矿汽车运输概述应用方式：即可作为单独的运输方式，也可与其它运输方式配合使用构成联合运输方式。发展：近几十年来，随着汽车制造业的发展，特别是由于重型电动轮自卸汽车的出现，汽车运输在露天矿山得到广泛应用。露天矿山道路：主要指为矿区范围内采矿场与卸车点之间、厂区之间行驶自卸汽车的道路。道路规范：GBJ22-87厂矿道路设计规范与铁路运输相比（1） 转弯半径小，机动灵活，调运方便。适于分散、不规则及小规模矿体，对地形条件适应性强；（2） 爬坡能力强，最大可达10%15%，矿山基建工程量小、时间短、投资小，掘沟

25、速度快；（3） 可与挖掘机密切配合，提高挖掘机效率；（4） 个别汽车发生故障，不致影响全矿生产；（5） 道路修筑和养护简单；（6） 有利于生产组织，如采用移动坑线开拓，分区开采、陡帮开采，有利于分采、分装、分运，近距离排土。2.1 汽车运输的优点汽车运输的缺点与铁路运输相比燃油和轮胎消耗量大(三山岛数据)，吨公里运费高，经济运距短受气候条件影响较大，特别在雨季、冰雪期间行车困难，尤其在土质工作面困难更大深凹露天矿，造成大气污染维修保养工作量大，所需人员设施较多汽车运输适用条件适用条件适用于地形或矿体产状复杂的露天矿服务年限短的中小型露天矿多品种矿石分采的矿体要求矿山建设和开拓速度快或产量大推进

26、强度高的露天矿联合运输方式中的采场运输发展国内外已获广泛应用，加拿大、澳大利亚几乎所有露天矿都采用汽车运输发展趋势：发展大载重电动轮自卸汽车，先后出现有效载重为108t、154t、218t、275t、320t和360t等大型矿用汽车。全球最大的10款矿用卡车矿山道路的特点矿山道路与一般公路不同：运输距离短线路坡度陡、长小半径弯道多运行重型车辆行车密度大据部分矿山统计，陡坡坡长占道路全长的60%70%，弯道长约占全线路长的35%45%。矿山道路分类用途矿山道路按用途性质分为：(1) 生产干线：采场各工作平盘通往卸矿点或排土场的共用路段(2) 生产支线：工作平盘与生产干线相连接的路线，以及由工作平

27、盘不经过干线直接到卸矿点或排土场的路段；(3) 联络线：通往露天矿生产场所行驶自卸汽车的其它路段；(4) 辅助线：通往辅助设施（炸药库、水源地、变电站、机修厂等）行驶一般载重（或自卸）汽车的道路。矿山道路分类服务年限矿山道路根据服务年限的长短永久性：服务年限在3年以上的道路，干线，固定线路半永久性：服务年限为13年的道路，支线，半固定临时性道路：采掘工作面和排土工作面的道路，这种道路一般不修筑路面，只需适当平整压实即可，这种道路随工作面推进需经常移动，故又称为移动道路。露天矿道路等级露天矿道路按其任务/年运量、性质、行车密度、使用年限和地形条件分为三个等级计算行车速度：道路几何设计（平曲线半径

28、、竖曲线、视距）所采用的行车速速。即最大行车速度，是道路技术标准高低的标志。行车密度计算及道路等级选取N行车密度，辆/h？；W计算路段的年运量，t；H年工作日，d；G汽车载重量，t；K1时间利用系数 (1)；K2汽车载重利用系数 (0时，路线为右偏R；当 0时，路线为左偏L路线前进方向（起点终点、终点起点）N圆曲线各级道路不论转角大小均应设置圆曲线.优点曲率半径R=常数，曲率1/R=常数，测设和计算简单；任意一点都在不断地改变着方向，比直线更能适应地形的变化，由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线，对地形、地物和环境有更强的适应能力；缺点汽车在圆曲线上行驶要受到离心力作用，对行车的安全性产生不

29、利影响，圆曲线半径越小，行驶速度越高，行车越危险汽车在圆曲线上转弯时各轮轨迹半径不同，比在直线上行驶多占用路面宽度；在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线会受到路堑边坡或其它障碍物的阻挡，易发生行车事故；应用：依沿线地形、地物条件，尽量选用较大半径圆曲线曲线测设曲线测设是指每隔一定距离测设一个曲线点，以在地面上标志曲线平面位置。现阶段曲线测设主要采用全站仪或GPS进行，而这两种方法所需测设资料是曲线点的坐标，故实施测设前必须计算曲线点的坐标。JD1起点终点ZY2YZ2ZY1YZ1QZ2JD2S1-2T1T2XYOQZ2圆曲线主点圆曲线主点有三个点，按线路前进方向冠名。直圆点（ZY）、曲

30、中点（QZ）、圆直点（YZ）是确定圆曲线位置的主要控制点，称为主点。交点（JD）也是一个很重要的点。ZYJDQZYZ前进方向O圆曲线要素计算1、圆曲线要素R 半径 转向角T 切线长L 曲线长Eo 外矢距q 切曲差/超距TaEoRR、T、L、Eo、q 称为圆曲线要素。 ZYJDQZYZOLZYJDQZYZTLaEoROaa2R圆曲线计算公式为测量得到，R 为设计值。桩号桩号包括桩号名称和里程两部分。里程指由线路起点算起，沿线路中线到该中线桩的距离。里程的表示方法：26284.56其中，“+”号前为公里数，“+”后为米数，即26km，284.56m；桩号表示为K26+284.56。K一般是指勘测的

31、“勘”的汉语拼音首字母转点指中线测量时，因视线不能通视而增设的测站；平面图局部象限角、桩号、圆曲线及直线标注圆曲线计算示例已知交点桩号为JD3+135.12,转角 ，R=120m，求主点测设元素和主点的桩号，并画出示意图。采用Excel进行计算。先将角度转换成弧度格式=(40+20/60)*PI()/180=0.704 切线长T=R*TAN(/2)=120*TAN(0.704/2)=44.07m曲线长L=R*=44.07*0.704=84.47m外矢距E=R*(1/COS(/2)-1)= 44.07*(1/COS(0.704/2)-1)=7.84m切曲差J=2*T-L=2*44.07-84.4

32、7=3.64mZY桩号=JD桩号-T=(K3+135.12)-44.07=K3+091.05YZ桩号=ZY桩号+L=(K3+091.05)+84.47=K3+175.52QZ桩号=YZ桩号-L/2=(K3+175.52)+84.47/2=K3+133.28校验：JD桩号=QZ桩号+J/2=K3+135.12缓和曲线缓和曲线是道路平面线形三要素之一。设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间，一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线的形式有多种，最常用的是回旋线。在回旋线起点曲率为0，在回旋线终点曲率等于所接圆曲线曲率. 这一性质与汽车等速行驶、驾驶员匀速转动方向盘由直线驶入圆曲线的

33、轨迹线相符。缓和曲线的作用曲率连续变化，便于车辆遵循。离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。超高横坡及加宽逐渐变化，行车更加平稳。 与圆曲线配合，增加线形美观。缓和曲线回旋线缓和曲线（回旋线）计算计算：三级公路，曲线半径100m，需要缓和曲线长度？汽车行驶的横向稳定性汽车在圆曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。一定质量的汽车其离心力大小与行驶速度平方成正比，而与圆曲线半径称反比。式中F离心力，N；G汽车重力，N；v汽车行驶速度，m/s；g重力加速度，m/s2；R圆曲线半径，m。离心力对汽车在圆曲线上行驶的稳定性影响很大，它可能使汽车向外侧滑移或倾覆。曲线半径的大小、汽

34、车在曲线上行驶速度的高低对汽车行驶的稳定性有重大影响。圆曲线曲线外侧超高为抵消或减小离心力的作用，保证汽车在圆曲线上稳定行驶，可使曲线段路面做成外侧高、内侧低，呈单向横坡的形式汽车在倾斜路面上曲线行驶时的受力分析：将汽车所受的重力G和离心力F分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y滑移条件？两种情况。最小超高、最大超高?铁路外轨超高机车车辆在曲线上行驶时，由于惯性离心力作用，将机车车辆推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，使旅客产生不适，货物移位等。因此需要把曲线外轨适当抬高，使轨道对机车车辆的支持力产生一个向心的水平分力，以抵消惯性离心力，达到内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅

35、客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。当抬高外轨使车体倾斜时，轨道对车辆的反力和车体重力的合力形成向心力最小超高、最大超高?横向力系数定义横向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车载的横向力。i-横向超高坡度，i=tan()表达了横向力系数与车速、圆曲线半径及超高值的关系。值越大，汽车在圆曲线上的稳定性越差。横向滑移条件分析为使汽车不产生滑移，必须使横向力小于等于轮胎与路面之间的横向摩阻力.h车轮与地面之间的横向粘着系数汽车不发生横向滑移的极限条件是横向力系数小于横向粘着系数。最小曲线半径计算由滑移条件得最小曲线半径计算公式设超高：不设超高：相关规范、尽量取大值线路等级一般载重汽车100t电动轮

36、汽车一二三一二三不设超高250150100250150100设超高/m452515503520平面设计原则（1）长直线的尽头避免接小半径曲线，特别避免长直线下坡尽头接小半径平曲线。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。平面线形设计原则（2）平面线形应与地形、地物相适应，宜直则直，宜曲则曲。不论转角大小均应设平曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径尽量避免短直线接大半径平曲线，这种组合线形均衡性差。高低标准之间要有过渡，避免出现突变。相邻圆曲线大小半径之比宜小于2.0，对行车有利。在平面线形设计中，应考虑纵断面设计的要求平曲线应有足够的长度。平曲线太短，汽车

37、在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，且方向盘操作过于频繁，不利于安全行车。根据经验，在每段曲线上驾驶员操作转向盘不感到困难至少需3s的行程。延伸：小转角平曲线露天矿路线设计特殊性露天矿坑内运输线路设计要服从和服务于总体的开拓运输系统（如下盘布线），在降低基建投资、满足相关规范的总目标下，尽量提高线路质量。露天矿坑内线路设计时要考虑到线路运营特征，如空重车运营路线基本固定，尽量提高重车线路技术参数。回头曲线图1回头曲线图2回头曲线定义：把两条锐角相交的直线路线用圆滑曲线在锐角的外侧将其连接起来，形成转角接近或大于180的曲线，这种曲线形式称为回头曲线需求：锐角相交、以长度换高度、最小曲线

38、半径设置地点：地势平坦地段，以便展线注意：回头曲线的上线一般应设辅助曲线，以免出现长直下坡接小半径平曲线的不安全组合；下线辅助曲线视地形可设可不设。回头曲线主要组成部分回头曲线的中心角1；主曲线 AB=K2；主曲线半径 R2；辅助曲线 CD、GF=K1；辅助曲线半径 R1；辅助曲线的总偏角；辅助曲线的切线长 T。插入直线段 BC、AG=m；回头曲线计算回头曲线形式按辅助曲线的设置方式，有双辅曲线双向式对称式不对称式单向式单辅曲线回头曲线参数选取技术指标名称露天矿山道路等级一二三设计行车速度/(km/h)252015最小主曲线半径，不得小于汽车最小转弯半径的1.31.5倍/m201515超高横坡

39、/%666超高缓和段长度/m（位置m）252015最大纵坡/%3.54.04.5停车视距/m252015会车视距/m504030双车道路面加宽值/m轴距加前悬/m72.02.52.582.53.03.03.3回头曲线图2深凹露天矿回返坑线布置回头曲线图3公路斜井胶带运输回头曲线图露天采场水厂回头曲线应用回头曲线展线关键在于选择回头曲线的位置和确定合适的主曲线半径。山坡露天矿布置回头曲线宜选择坡度较缓较开阔的地带，以便能布置下回头曲线上下两个路基和边沟连接回头曲线两端的路线，也需要一段坡度较平缓的地形才能把上下路线的路基布置下。设置回头曲

40、线标高要适合纵坡的要求，并留有余地以免形成急弯陡坡或填挖过大。回头曲线地段对行车运行很不利，车速一般较同级道路低10km/h左右。在干线上需接支线的回头曲线，应该尽可能采用非对称回头曲线，使干线尽可能顺直，以改善干线运行条件。深凹露天矿的回头曲线宜选择在地表封闭口地形最低处的相应位置，以减少扩帮。平面设计图路线平面设计图=视距圆曲线公路平面设计中的小转角问题小转角的定义：7小转角的问题：主要是容易造成驾驶员的错觉，平曲线的长度被看做比实际短，曲率看上去比实际大得多的错觉，而且转角越小越明显，因而导致行车事故。处理：当转角小于7时，其平曲线长度和相应的外矢距不得小于7转角的控制值。而且尽量少用。

41、长直线长直线的问题：在高速公路、一级公路行车速度快的情况下，更易使驾驶者感到单调、疲乏、难以准确目测车间距，增加夜间行车车灯眩目的危险，还会导致出现超速行驶状态。设计规定：在长直线的运用上有条件地加以限制。如日本、德国规定直线最大长度不宜超过设计速度的20倍，即72s行程；西班牙规定不宜超过80%设计速度的90s行程；2.3 道路横断面设计外侧超高内侧加宽视距要求路基路面路基结构加固维护道路横断面组成路面、路肩、路基路肩：位于行车道外缘至路基边缘具有一定宽度的带状部分 保护和支撑路面结构； 供临时停车之用；作为侧向余宽的一部分，能增加驾驶的安全性和舒适感，在挖方路段可增加弯道视距、减少行车事故

42、；平曲线超高为抵消或减小车辆在平曲线上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单向横坡形式，称为平曲线超高。合理设置超高，可全部或部分抵消离心力，提高汽车在平曲线上行驶的稳定性。不发生横向滑移的最小超高坡度此时，横向力系数=？过大的超高横坡会使汽车在低速通过曲线时沿横坡下滑，尤其在冬天路面覆冰时，轮胎的粘着系数降低（约为10%），所以超高横坡的最大值不能大于10%。平曲线超高规范超高横坡%计算行车速度/(km/h)403020平曲线半径/m210025055150257538510050552025475854550-5657540451520655652540-按照设计车速、

43、曲线半径及路面类型，一般规定在2%6%之间，矿山道路的超高横坡值可按表选取。超高过渡当道路曲线段设置超高横波时，为行车舒适和排水通畅，必须设置一定长度的超高过渡段（又称超高缓和段），由双面坡过渡到单面坡回头曲线的超高过渡？超高过渡方式超高值等于路拱坡度超高值大于路拱坡度绕内边线旋转：利于路基纵向排水绕中线旋转：外侧边缘的抬高值较小实际上超高过渡段的长度一般取1030m。如设置缓和曲线同时配合超高过渡段，应使它们长度相等。反向曲线连接：两个过渡段平曲线路面加宽前轴外轮行驶轨迹半径最大，后轴内轮行驶轨迹的半径最小，而且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的安全和顺畅。汽车在曲线

44、上行驶时，有较大的摆动偏移，与车速有关。双车道曲线部分的加宽值：曲线半径vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车可在原来排挡上降低车速，以获得较大D值来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提高到原速度行驶。这种行驶状态称为稳定行驶。当汽车采用v50003坡长限制-最大坡长限制道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大，纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在：重车上坡时行驶速度显著下降，甚至要换低排挡以克服坡度阻力，甚至会发生跳档；易使水箱开锅，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；使机件加速磨损；下坡行驶时因制动次数过多，易使制动器发热失效，甚至造成车祸；从载重汽车上坡动力性和下坡安全性两方面

45、分析公路纵坡坡度与坡长限制问题。电动车限制坡长-矿山道路规范道路等级一二三纵坡坡度/%4i57005i65006008006i73004005007i8250（300）3508i9150（170）200（250）9i11100（150）适应开采台阶标高时可采用括号内值限制坡长公路规范设计速度4030204110011001200590090010006700700800750050060083003004009-20030010-200中华人民共和国行业标准 公路路线设计规范 JTG D20一2006标准低于矿山道路限制坡长的应用公路规范二、三、四级公路，当连续纵坡大于5%时，对纵坡长度应加以

46、限制，以利提高车速和行驶安全。在实际纵坡设计中，当大于5%的坡长还未达到其规定的限制坡长时，可变化坡度(应为连续上坡或连续下坡)，但其长度应按坡长限制的规定进行折算。例如：某三级山岭区公路的第一坡段纵坡为8.0%(限300m)，长度为120m，即占坡长限制值的2/5，若相邻坡段的纵坡为7.0%（限500），则其坡长不应超过5003/5=300m。也就是说8.0%的纵坡设计了长度120m以后，还可接着设计坡度为7.0%的300m坡长，此时坡长限制值已用完。对高级公路，还需要用平均坡度法进行验证。最小坡长限制坡长过短，使变坡点增多；缓坡太短上坡不能起到缓和作用；露天矿山道路的纵坡长度不应小于50m

47、公路规范：公路纵坡的最小坡长矿山道路规范要低。设计速度(km/h)403020最小坡长（m）12010060道路等级一、二三（生产干线、支线）三（联络线、辅助线）地形条件一般1008060地形条件困难806050缓和坡段当纵坡的长度达到限制坡长时，需设置较平缓的路段，称为缓和坡段。作用是恢复在较大纵坡上降低的速度，减少下坡制动次数，保证行车安全，确保道路通行质量。在缓坡上汽车加速行驶，缓坡的长度应适应该加速过程的需要。（上坡加速行驶，下坡减缓制动）根据实际观测实验，缓和坡段的坡度不应大于3%。实践表明，缓和坡段长度在40m以下不能起到缓和作用。即应满足最小坡段长度要求。坡长限制的校验平均纵坡法

48、换算坡长法思考题5：坡长限制校验两种方法的应用性比较？哪个更科学？哪个更方便计算？坡长限制-平均纵坡定义：两点间高差与该路段长度的比值意义：限制平均纵坡是为合理运用最大纵坡、坡长限制及缓和坡段的规定，保证车辆安全顺适行驶。应用：(1) 连续上坡路段（两个缓和坡段之间），任意两点间的平均纵坡及其坡长应符合坡长限制要求；(不定长)(2)连续上坡路段，任意连续1km路段的平均纵坡，一、二、三级矿山道路，分别不宜大于5.5%、6%、6.5%。（定长）坡长限制-换算坡长对大于5%的连续坡长进行换算，换算后的坡长之和应满足相应的坡长限制。纵向坡度/%坡长换算系数依据5i61800/8006i71.6800

49、/5007i82.3800/3508i93.2800/25090时，凹形竖曲线当2%时，应设置竖曲线。竖曲线的线型可采用圆曲线或抛物线。公路-抛物线，铁路-圆曲线思考？12i1i2i3凹型竖曲线 0凸型竖曲线 0竖曲线要素计算因i很小，可使角度的正切和正弦值等于以弧度表示的角的值，余弦=1.竖距：竖曲线上任一点与坡线的高差。比较与平曲线的不同AB竖曲线计算示例竖曲线计算示例(续)竖曲线最小半径和最小长度在纵断面设计中，限制竖曲线最小半径的因素包括缓和冲击：凹形竖曲线a=0.50.7m/s2竖曲线行驶时间: 3s，驾驶员会产生变坡很急的错觉视距要求：凸形竖曲线-什么位置视距最短？（1.2、0.1

50、）竖曲线最小半径和最小长度设计参数选取矿山道路等级一二三竖曲线最小半径/m700400200竖曲线最小长度/m352520道路纵断面设计路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开的断面。它是一条有起伏的空间线，包括两条线。 地面线与设计线 1、地面线：根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿中线地面地形的起伏变化。 2、设计线：经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后，设计出一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化。它由直线和曲线组成。 3、设计依据：最大纵坡、坡长限制、纵坡折减等。纵断面图纵断面示意图应布置在图幅上部纵断面图中的距离与高程宜按不同比例绘制，距离比例尺应与平

51、面图一致。（坡度、转角失真）线路资料和测设数据应采用表格形式布置在图幅下部。高程标尺应布置在测设数据表的上方左侧测设数据表格可根据不同设计阶段和不同道路等级的要求而增减。纵断面图示例（CAD）纵断面图内容原地面线用细实线将相邻点连成，设计线用粗实线绘制。原地面线与设计线离开越多，反映填挖数值越大，工程量也越大。地面高程：中桩所在地面点的高程；设计高程：设计线的高程；填挖高度：同一桩号处设计高程与地面高程之差，填、挖分开填写或正负标识；坡度及距离：各坡段的坡度及相邻变坡点之间的距离（正负及图形，%）；直线与平曲线：标明平面线形。主要用于平纵协调之用（凹凸方向）；竖曲线图标：标注竖曲线的位置及参数

52、。坐标比例：x、y不同比例纵断面图示例图纵断面设计的原则（1）纵断面设计应服从上位依据（开拓运输系统），根据所处的工作阶段取得可靠的定线依据；（2）满足纵断面设计的技术标准，满足等级要求；（3）纵断面线形平顺，坡段平缓，起伏小、少；（4）填挖少，工程量省，填挖基本平衡；（5）路基稳定；（6）基本满足沿途道路控制标高。主要依据：坡度限制：最大纵坡、纵坡折减坡长限制：最大纵坡、缓和坡段、最短纵坡竖曲线：最小半径、最短长度谢谢！=纵断面图示例高程 米 地质情况坡度/坡长填 挖地面高程设计高程里程桩号平 曲 线云南省公路设计院三角田猛龙二级公路路线纵断面设计图设计复核审核图号SIII-2-1JD1 R

53、=200JD2 R=150K0+0001632745546.60546.6003.5210-2.0210-1.5280550 548546 544 542 540 灰岩及亚粘土 叶岩及亚砂土 553.95549.75545.55+210+420552 554 K0+000K0+700 第 1 页 共 56 页 553.95+210549.75+420R=2000 T=55.0 E=0.756 R=20000 T=50.0 E=0.063ZYJDQZYZTLaEoROaa2R平曲线-圆曲线要素计算公式为测量得到，R 为设计值。坡长计算如图所示为露天坑内运输线路（局部），转弯半径为15m，三级公路

54、标准，最大坡度限制在9%以内，计算上升一个台阶（12m）需要的坑线长度？2.5 路基设计基本概念路基路基是路面的基础，它承受着：自重、路面重力、路面传递下来的行车荷载，是公路的承重主体。路基设计内容选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；路基排水系统布置和排水结构设计；坡面防护与加固设计；附属设施设计（弃土堆、护坡道、碎落台）。路基的类型一般路基：良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。一般路基设计方法：直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。路基横断面的典型形式：路堤、路堑、半填半挖路堤：用岩土填筑而成的结构物路堑：

55、全部在原地面开挖而成的结构物半填半挖：一侧开挖，一侧填筑而成的结构物路堤分类按路堤的填土高度不同，分为矮路堤： 18m的土质路堤、20m的石质路堤山坡路堤为保护填方坡脚不受流水侵害，可在坡脚与沟渠之间预留12m宽度的护坡道，其坡度为2%。地面横坡较陡（大于1:5）时，应设置石砌护脚，或将原地面挖成台阶，台阶宽度不宜小于1m高路堤1高路堤：填方量大，占地多，需进行个别设计。高路堤边坡：可采用上陡下缓的折线形式或台阶形式，如在边坡中部设置护坡道。为防止水流侵蚀和冲刷坡面，须采取适当的坡面防护和加固措施，如铺草皮、砌石等。高路堤2路堑横断面形式全挖路基台口式路基：陡峭山坡上，尽量不用填方(宁挖勿填)

56、半山洞路基：整体性的坚硬岩层路堑边坡挖方边坡：视高度、岩土层情况设置成直线或折线挖方边坡坡脚处设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流半填半挖路基断面形式因地制宜，工程量、稳定性深路堑深度大于20m的路堑视为深路堑，应尽量避免。路基高度指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，是路基中心线处设计高程与原地面高程之差。路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。路基高度有中心高度和边坡高度之分。路基宽度路基宽度是由行车道路面宽度和路肩宽度组成路面宽度：行车道数、每一行车道的宽度每一行车道的宽度：设计车辆宽度、行车密度、汽车行驶速度

57、B-路面宽度、n行车道数目、b汽车计算宽度x会车时安全距离，一般采用0.71.7m；y后轮外缘与路面边缘之间的安全距离，一般取0.41m矿山道路路面宽度-设计车宽类别一二三四五六七八计算车宽/m3.54.05.06.07.0双车道路面宽度/m一级7.07.59.511.013.015.519.022.5二级6.57.09.010.512.014.518.021.5三级6.06.58.09.511.013.517.020.0单车道路面宽度/m一、二级4.04.55.06.07.08.510.512.0三级3.54.07.59.511.0路肩宽度路肩是指路面外缘

58、至路基边缘的带状部分用来保护和支撑路面结构，临时停靠车辆路基宽度不包括两侧的水沟，只包括路面和路肩的宽度车宽类别一、二三四五六七、八路肩宽度/m挖方0.500.500.751.001.001.00填方1.001.251.501.752.002.50运输平台宽度路基宽度、水沟宽度，路基外无堑壁时的安全宽度B采场内运输平台宽度b1道路路面宽度b2道路路肩宽度b3水沟（包括碎石落台）宽度b4路基外侧无堑壁时的安全宽度（挡车堆）采场内运输平台宽度表车宽类别一二三四五六七八运输平台宽度/m单线7.58.09.010.011.513.515.017.0双线10.511.513.014.516.519.52

59、2.526.5运输平台宽度路基宽度路面宽度路基边坡坡度-路堤边坡自然条件、填料类别、边坡高度、施工方法等确定填料种类边坡最大高度/m边坡坡度全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度一般性粘土208121:1.51:1.75砾石土、粗砂、中砂121:1.5碎石土、卵石土201281:1.51:1.75不易风化的石块块度25cm201:1.3 表面码砌块度40cm51:0.5表面码砌101:0.75表面码砌201:1表面码砌路堑边坡地质条件良好时土石类别边坡最大高度/m边坡坡度一般土201:0.51:1.5黄土及类黄土201:0.11:1.25碎石土、卵石土、胶结和密实201:0.51:1

60、.0中密201:1.01:1.5风化岩石201:0.51:1.5一般岩石1:0.11:0.5坚石直立1:0.1水对路基面的危害降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥；对于沥青路面，水使沥青从石料表面剥落造成各种病害；移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。地面水对路基产生冲刷和渗透路基排水-水毁病害板底淘空（冲刷）水对路基路面的危害沥青路面水害唧泥概念：唧泥是指车辆通过时，基层细料和水一起从板接缝处挤出，由缝中喷溅出稀泥浆的现象。形成原因：基层强度不足，耐冲刷能力差，在车轮的频繁作用下，强度低、稳定