什麼是鐵路選線

根據自然條件和運輸任務，結合鐵路動力設備，按照列車運動的規律與經濟原理、設計新鐵路線和改進既有鐵路線的工作。選線的內容有勘測（包括調查），選擇路線概略走向，確定軌距、線數(單線或雙線)、線路坡度、曲線等的技術標準和與動力設備配合方案的，技術決策以及具體確定鐵路線路位置的設計工作。全過程中需要進行勘測和設計，因此也稱鐵路勘測設計，在中國早年也稱定線，但在50年代以後，一般把選線各階段中具體確定鐵路線路位置的工作稱為定線。

選線的目的

在複雜的自然條件和人文地理條件下，選出既能以最少的人力、物力、財力，儘量少改變自然狀態，又能安全、迅速、舒適，保證輸送能力的線路。此外，在既有線運量飽和時，還需要考慮加強或改建措施（見鐵路定線技術、鐵路線路平面、鐵路線路縱斷面和鐵路加強和改建）。

選線主要原則

工程設計的成敗與其經濟效益的高低，往往主要不是取決於個體工程的設計質量，而很大程度上在於設計決策之是否恰當。鐵路線位置與技術標準既影響國民經濟和鐵路經濟效益，又決定線路上各建築物的位置及具體設計，其決策循下列原則：

輸送能力和運輸發展相適應

（1）運量的調查和預測。大量設計的失誤是由於調查和預測的偏差。進行運量調查和預測的方法有兩種：一是根據設計線服務範圍內經濟發展和設計線在路網中擔負的任務，認真核實計算客貨運量及其增長速度；二是比照和設計線性質相近的既有鐵路發展情況，間接估算設計線運量及增長速度。結合兩種方法，互相核對。

（2）輸送能力的計算。對於以貨運為主的線路，鐵路輸送能力主要由列車重量和列車密度決定。貨運列車重量隨機車牽引力和線路坡度而定，牽引力愈大，坡度愈平緩，列車重量愈大。列車密度即每方向每日能行駛的列車數，也稱通過能力。在雙線鐵路上，同向相鄰兩列車間隔時間愈短，通過列車密度愈大。在單線鐵路上，新線設計中假設在線路上運行的都是直達貨物列車，往返速度相同，在兩站間兩列車一往一返所需要時間（包括行駛時間和停站作業時間）為一週期，一日可以運行的週期數即最大列車密度。經過扣除旅客列車及其他列車數並留適當餘地後，即是設計的貨運列車密度。對於以客運為主的線路，列車密度算法相同，輸送能力以人數計。

列車在單線上兩站間的運行週期，由列車速度、站間距離和信號裝備的現代化程度而定。為保證設計的列車密度，沿線車站分佈需按列車運行時間和作業時間保持一定站間距離，並儘量使各站間的運行週期均等。但由於車站位置需照顧城鎮運輸方便，故實際運行週期不能完全均等。

保證列車速度，尤其是高速旅客列車的車速，需要採用較大的曲線半徑、較緩的坡度、強大的機車功率和高效的制動裝置，以及先進的信號和防護設備。

（3）適應不斷增長的運量。一般鐵路的運量是隨時間增長的，採取措施以節約支出並適應運量增長的作法是：可以隨發展需要逐步擴建和改建的工程和設施，按近期（在中國指運營後五年）運量和運輸性質設計，並考慮預留遠期發展；一次建成後不易擴建和改建的工程和設施，按遠期（在中國指運營後十年以上）要求的輸送能力和運輸性質設計。一般情況，遠期的運輸要求只能是概略的估算。至於超過這種運量時的準備措施，可以考慮採用加強動力，改進信號與通信，延長站線，逐步增設正線等，以提高輸送能力。分期建設與投資的目的是節約初期投資，及早投入生產，以取得經濟效益。

確保鐵路安全和環境保護

（1）鐵路安全。進行坡度設計時，須保證下坡列車制動力能夠控制列車速度直至停車；站坪坡度要確保停放的車輛不致自溜；列車在曲線上行駛或停留時不發生傾覆（見鐵路軌道幾何形位）；線路需儘量避免通過不良工程地質地區，在不可避免時，也要以最短距離，在較好的位置通過；路基高度需超過設計洪水位以上一定高度；在水庫沿岸，除水位要求外，線路還需要設在坍岸範圍以外。

（2）環境保護。鐵路選線要儘可能減少破壞自然生態，以免水土流失。鐵路線路標準愈高，對自然環境破壞愈大，容易造成坍方，危及鐵路本身安全。選擇線路標準與走向時，必須高度重視自然環境，並少佔農田及不破壞灌溉系統。

兼顧鐵路和社會經濟效益

（1）方案評比時需考慮社會經濟效益。方案評比是從各設計方案中選取綜合的最佳方案，它貫穿於鐵路選線過程的始終。進行經濟評比時，有能用貨幣表示的（如投資和物資消耗，經常支出和收入等）和不能用貨幣表示的（如有關政治、國防問題，技術指標優劣、施工難易、運營方便性等）指標。貨幣指標和非貨幣指標之間如何結合，至今尚無確切方法。原則上不能忽視任何一方面，要進行全面評價。對於社會的長期效益，在設計時雖無法確切估計，但在各方案間可相對比較，作為評價依據。

（2）經濟計算方法隨社會制度而異。建設投資是一次或分次支付的貨幣數，而運營支出與收入是經常性的，其單位為每年的貨幣數。如何結合這兩種指標以進行經濟評價，各國均不同。美國私營鐵路，是以其公司的利潤多少為評價依據，即以每年總收入減總支出的差數與總投資的比數（即利潤）最大的方案為最優。在中國和蘇聯的經濟計算是從全社會出發，現行的方法是不考慮收入（或假設收入不變），在一次投資時，將投資換算為在規定年數內每年支出的貨幣數，加上設計年度的運營支出貨幣數，其和最小者為最優方案；在分期投資時，將一定期間內各年度的投資與運營支出換算成開工年度的貨幣值，其和最小者為最優。這兩種現行的計算方法中，沒有考慮不同施工期限和不同收入對方案經濟效果的影響。近年來，中國和蘇聯都在研究更合理的計算方法。

（3）選擇牽引動力（牽引能源）的原則。決定牽引能源種類的主要因素有:(a)能源分佈與自然條件;(b)運量大小;(c)工業技術條件;(d)環境保護。選擇牽引種類和進行方案評比一樣，要進行經濟評價。電力機車單位重量功率大，在相同的運量條件下，可採用較大坡度以節約工程量，且無廢氣污染；因此，雨量充沛的山區，坑口電站、核電站和大城市附近的繁忙線路均宜用電力牽引。產油國家和地區適宜用內燃牽引。蒸汽牽引在開創鐵路時起過重要作用，但熱效率太低，空氣污染嚴重，在許多國家鐵路上正在或已經淘汰。選擇適宜牽引動力的例子，如瑞士全國處於山區，80年代初期，鐵路已全部電氣化；早年為節約工程量而修建的大坡度地段並未改變，電氣化後，輸送能力和列車速度仍成倍地增加，並免除了環境污染；美國石油產量豐富，大多數鐵路採用內燃牽引。在中國，50年代以前，除了個別礦區外，幾乎全部都採用蒸汽牽引，50年代後期開始修建電氣化鐵路。由於中國內陸多山，電力資源儲量豐富，沿海鐵路運輸繁忙，隨着高壓輸電技術和核電站的發展，電力牽引將成為主要發展方向。內燃牽引適用於電源不足，缺水或水質不良，但石油儲量大的地區及運量中等的線路和調車作業。鐵路設計與能源建設的恰當配合，不但可以節約投資，降低運營支出，增進安全，而且給社會生產以及人民生活帶來長遠的利益。

協調機車牽引性能和線路技術標準

在一定的牽引動力種類下，鐵路的運營是通過各部分設施共同作用來完成的。其中以線路技術標準和機車牽引性能對工程投資、輸送能力、運營支出等重要指標影響最大。因此，這兩者之間相互協調設計得是否恰當，對鐵路整個經濟效果起着決定作用。例如，在平原地區採用較高的線路標準（即較緩坡度、較大的曲線半徑等）配合以牽引力中等、速度較高的機車，既不會導致很大的工程量，又可獲得較大的輸送能力與列車速度；在山區用較陡坡道和較小半徑的曲線，以適應複雜的地形，配以牽引力大而速度低的機車或多機牽引（見圖），既可避免工程量過大，也可取得足夠的輸送能力。對於電力和內燃機車，在同一型號的機車中分別製成不同的齒輪傳動比，可以分別使用於平原區和山區線路，以符合上述牽引力與速度的要求。

充分利用先進科學技術

應用現代科學技術成果進行鐵路勘測設計，不僅能提高工作效率，而且能改善設計質量，使線路更加經濟合理。

（1）勘測技術。航空測量在20世紀早期已取代勘測人員徒步勘路。近代多光譜遙感，特別是衞星多光譜遙感，不但可提供更大的區域地形資料，而且可以判讀地質、地下水等資料。利用電子計算機處理這些資料，使之轉換為數字地形模型，將為勘測設計帶來更大的方便。

（2）方案評比和設計。當一個設計包括多種因素時，傳統的方案評比工作還存在着問題和困難。在選擇線路平面、縱斷面設計方案和選擇鐵路各主要技術標準的綜合方案時也都是如此。隨着電子計算機的發展和優化方法的廣泛應用，使處理多因素方案的選擇問題成為可能。自60年代起，已有一些國家，在鐵路設計中，用計算機輔助的優化方法進行平面、縱斷面設計，已進入實用階段。對於機車牽引性能和線路坡度、曲線半徑、車站分佈等的協調設計，藉助數學模型、優化方法和應用計算機以取得綜合最優方案的新技術，中國正在研究中。

（3）方案的經濟計算方法。中國也在研究包括建設工期和運營收入的計算方法，隨着統計資料的累積和管理學科的形成，經濟評價方法，可望得到合理解決。