2025年铁路设计题库及答案

2025年铁路设计题库及答案一、线路平面与纵断面设计1.某Ⅰ级铁路设计速度160km/h，位于地形困难区，需设置圆曲线。已知最大超高允许值为150mm，欠超高允许值为70mm，试计算该曲线的最小半径（保留整数）。答案：根据《铁路线路设计规范》，圆曲线最小半径计算公式为R≥(V²×11.8)/(h+h_q)，其中V为设计速度（km/h），h为实设超高（mm），h_q为允许欠超高（mm）。代入数据得R≥(160²×11.8)/(150+70)=(25600×11.8)/220≈298880/220≈1358.55m，取整后最小半径为1360m。2.某铁路路段需跨越山谷，拟采用最大坡度为6‰的限制坡度。若该段线路需设置长度为3000m的曲线，曲线半径为1200m，试计算该段线路的加力坡度（保留两位小数）。答案：曲线地段坡度折减公式为Δi=600/R（‰），其中R为曲线半径（m）。代入得Δi=600/1200=0.5‰。加力坡度=限制坡度+Δi=6‰+0.5‰=6.50‰。3.简述铁路线路纵断面设计中竖曲线设置的主要条件及半径选择原则。答案：竖曲线设置条件：相邻坡段的坡度代数差大于3‰（Ⅰ、Ⅱ级铁路）或大于4‰（Ⅲ级铁路）时，需设置竖曲线。半径选择原则：设计速度160km/h及以上铁路，凸形竖曲线半径一般为15000m（困难10000m），凹形竖曲线半径一般为10000m（困难8000m）；设计速度低于160km/h时，凸形竖曲线半径一般为10000m（困难5000m），凹形竖曲线半径一般为5000m（困难3000m）。二、轨道结构设计4.某重载铁路年通过总重密度为80Mt·km/km，轴重27t，采用有砟轨道，试确定应选择的钢轨类型及轨枕配置（给出规范依据）。答案：根据《铁路轨道设计规范》，年通过总重密度≥50Mt·km/km且轴重≥25t时，应采用60kg/m及以上钢轨，故选择60kg/m钢轨。轨枕配置方面，重载铁路轨枕配置根数一般为1760根/km（混凝土枕），当轴重超过27t或运量特别大时，可增加至1840根/km，本题按1760根/km配置。5.某区间设计速度200km/h，采用跨区间无缝线路，当地极端最高轨温60℃，极端最低轨温-20℃，设计锁定轨温为25℃，试计算钢轨内部的最大温度拉力和温度压力（钢轨线膨胀系数取11.8×10⁻⁶/℃，弹性模量2.1×10⁵MPa，钢轨截面积77.45cm²）。答案：最大温降ΔT1=25℃-(-20℃)=45℃，温度拉力P1=α×E×A×ΔT1=11.8×10⁻⁶×2.1×10⁵×77.45×10⁻⁴×45×10³（N）。计算得：11.8×2.1×77.45×45×10⁻⁶×10⁵×10⁻⁴×10³=11.8×2.1×77.45×45×10⁻²≈11.8×2.1=24.78；24.78×77.45≈1920.3；1920.3×45≈86413.5；86413.5×10⁻²=864.135kN。最大温升ΔT2=60℃-25℃=35℃，温度压力P2=α×E×A×ΔT2=11.8×10⁻⁶×2.1×10⁵×77.45×10⁻⁴×35×10³≈11.8×2.1×77.45×35×10⁻²≈24.78×77.45≈1920.3；1920.3×35≈67210.5；67210.5×10⁻²=672.105kN。6.简述有砟轨道道床厚度的确定原则及Ⅰ级铁路碎石道床的最小厚度要求。答案：道床厚度根据轨道类型、运营条件及路基情况确定，需满足传力、排水、横向阻力要求。Ⅰ级铁路非渗水土路基上，道床厚度（枕下）一般为35cm（困难30cm）；渗水土路基或岩石路基上，厚度一般为30cm（困难25cm）。三、桥梁与隧道设计7.某客货共线铁路设计活载采用ZK活载，设计速度120km/h，需跨越60m宽的河流，试确定主桥的合理跨度类型（简支梁、连续梁或刚构）及主要设计依据。答案：60m跨度桥梁，简支梁标准跨度一般为40m及以下，60m需采用连续梁或刚构。客货共线铁路对变形要求较高，连续梁整体刚度大、变形小，适合该跨度；刚构桥适用于高桥墩或峡谷地形，本题为河流跨越，桥墩高度适中，故优先选择连续梁。依据《铁路桥涵设计规范》，60m跨度连续梁在活载作用下的跨中挠度限值为L/900（L为跨度），可满足120km/h速度要求。8.某铁路隧道穿越Ⅴ级围岩，埋深30m，试确定初期支护的主要参数（喷射混凝土厚度、锚杆长度及间距、钢筋网规格）。答案：Ⅴ级围岩隧道初期支护参数：喷射混凝土采用C25，厚度25cm（洞口段或浅埋段可增至28cm）；系统锚杆采用φ22砂浆锚杆，长度4.0m（局部破碎带加长至4.5m），间距0.8m×0.8m（环×纵）；钢筋网采用φ8钢筋，网格20cm×20cm，与锚杆焊接固定。依据《铁路隧道设计规范》，Ⅴ级围岩初期支护需提供足够的早期刚度，控制围岩变形。9.简述铁路桥梁墩台设计中，主力、附加力及特殊力的主要内容，并说明墩台验算时的荷载组合原则。答案：主力包括结构自重、列车活载及冲击力、轨道重量、土压力、水浮力；附加力包括列车制动力、温度影响力、风力、流水压力；特殊力包括地震力、船只或漂流物撞击力。荷载组合原则：主力组合（主力+主力）需满足强度和稳定要求；主力+附加力组合（如制动力+温度力）验算时可提高材料容许应力；主力+特殊力组合（如地震力）仅在地震区考虑，材料容许应力可进一步提高。四、站场与枢纽设计10.某中间站日均接发列车40对（客车15对，货车25对），到发线有效长度850m，每列平均占用到发线时间为20min（客车）和30min（货车），试计算该站需要的到发线数量（考虑1.2的波动系数）。答案：到发线需要数量N=K×(∑n_i×t_i)/(1440)，其中K为波动系数，n_i为各类列车对数，t_i为占用时间。代入数据：N=1.2×[(15×20)+(25×30)]/1440=1.2×(300+750)/1440=1.2×1050/1440=1260/1440≈0.875，向上取整为1条？但实际中中间站到发线数量至少2条（满足会让），本题计算值偏小，需结合规范调整。正确计算应为：总占用时间=15×20+25×30=300+750=1050min，每日可用时间1440min，利用率=1050/1440≈0.73，考虑波动系数1.2后，需要数量=1050×1.2/1440≈0.875，实际取2条（规范要求中间站到发线不少于2条）。11.简述铁路编组站驼峰设计中，峰高计算的主要影响因素及常用计算方法。答案：影响因素包括车辆总重、驼峰溜放速度要求、线路阻力（包括基本阻力、曲线阻力、道岔阻力）、气候条件（如冬季钢轨摩擦系数变化）。常用计算方法为“难行线不利条件法”，即按最重车组（难行车）在不利气候下（如逆风、低温）溜放至计算点（如调车场头部）所需的动能，反推驼峰高度，确保难行车能溜至最远钩位，同时易行线车组不超速。12.某铁路枢纽内有两条干线交汇，拟采用立体交叉疏解，试比较跨线桥与地道桥的适用条件，并说明选择依据。答案：跨线桥适用于被跨越线路高程较低、地形平坦或需要保持既有线路高程的情况，优点是施工对既有线干扰小，排水方便；地道桥适用于被跨越线路高程较高、地下水位低或需减少对城市景观影响的情况，优点是线路顺直，对周边交通影响小。选择依据：若既有线为高路堤且车流量大，采用跨线桥避免地道桥深基坑风险；若城市规划要求线路入地，优先选地道桥。五、信号与通信系统设计13.某新建双线铁路设计速度250km/h，采用CTCS-3级列控系统，试说明该系统的主要组成及与CTCS-2级的核心区别。答案：CTCS-3级列控系统组成：车载设备（ATP、无线通信单元）、地面设备（RBC、轨道电路、应答器）、GSM-R通信网络。与CTCS-2级的核心区别：CTCS-3级通过GSM-R实现车地双向通信，实时传输列车位置和控制命令，支持移动闭塞，追踪间隔更短（3min）；CTCS-2级依赖轨道电路和应答器单向传输信息，采用固定闭塞或准移动闭塞，追踪间隔一般4-5min。14.某区间设计速度160km/h，采用自动闭塞，轨道电路长度为1200m，列车最大制动距离为1400m，试确定通过信号机的布置间距（保留整数）。答案：通过信号机间距需满足“两个闭塞分区长度≥列车制动距离”。轨道电路长度即闭塞分区长度L=1200m，设间距为S，则需2L≥1400m（满足制动距离）。但实际中信号机间距还需考虑线路平纵断面、司机瞭望条件，一般取1200m≤S≤1500m。本题中L=1200m，2L=2400m>1400m，故间距可取1200m（满足制动要求）。15.简述铁路信号机设置的基本原则，举例说明进站信号机的定位显示意义。答案：基本原则：信号机应设置在列车运行方向的右侧，便于司机瞭望；尽量避免设置在曲线、坡道等不利位置；显示距离满足规范（进站、通过信号机≥1000m）。进站信号机定位显示为关闭（红灯），意义是防护车站安全，未得到允许时列车不得进入车站，防止冲突。六、环保与安全设计16.某铁路需穿越居民集中区，预测运营期噪声值为75dB（标准限值70dB），试提出至少3项噪声治理措施。答案：（1）线路优化：调整线路走向，增大与居民区的距离（如设置50m以上缓冲带）；（2）轨道降噪：采用无缝线路、弹性轨枕、钢弹簧浮置板轨道（降低轮轨噪声）；（3）声屏障设置：在靠近居民区一侧设置直立式或折臂式声屏障，高度3-5m，吸声材料降噪量可达10-15dB；（4）车辆选型：选用低噪声转向架和车轮（如磨耗型踏面）。17.某铁路高陡边坡（坡度1:0.5，高度20m）位于强风化砂岩地层，试设计主要的边坡防护措施（至少4项）。答案：（1）坡面防护：喷射C25混凝土（厚度10cm）+钢筋网（φ8@20cm×20cm）；（2）支挡结构：设置重力式挡墙（基础埋深2m，墙高8m）或桩板墙（抗滑桩间距4m，截面1.5m×2.0m）；（3）排水措施：坡面设截水沟（尺寸0.6m×0.6m），坡脚设仰斜式排水孔（φ100mm，间距3m×3m）；（4）植被防护：在缓坡段（≤1:1）种植灌木（如紫穗槐）+草皮（如狗牙根），固土绿化；（5）监测预警：布置表面位移监测点（全站仪监测）和深部位移测斜管，定期观测边坡稳定性。18.简述铁路危险货物运输车站的安全设计要点（至少5项）。答案：（1）选址要求：远离居民