《轨道工程》PPT课件.ppt

第五章第五章 轨道工程轨道工程 主要内容 n第一节 线路 n第二节 站场 第一节 线路 n了解线路的概念和等级 n掌握铁路线路平面和纵断面概念 n掌握曲线阻力、坡道阻力、限制坡度含义 n重点理解限制坡度的概念 n了解路基的基本概念 、掌握路基的排水 设备 n了解轨道组成，主要掌握单开道岔的知识 一 概述 (一)基本概念 铁路线路是由路基、桥隧建筑物和轨道组 成的一个整体工程结构。是机车车辆和列 车运行的基础。它直接承受机车车辆轮对 传来的压力，为了保证列车能按规定的最 高速度安全、平稳和不间断地运行，使铁 路运输部门能够质量良好地完成客货运输 任务，铁路线路必须经常保持完好状态。 （二）系统类型 n高速轨道交通（高速磁悬浮与高速铁路） n普通铁路 n城市轨道交通 (三)铁路主要技术标准 考虑因素： 选定铁路主要技术标准是设计铁路的基本决策 ，应根据国家要求的年输送能力和确定的铁路 等级，考虑沿线资源分布和国家 科技发展规 划，并结合设计线的地形、地质、气象等自然 条件，经过论证比选确定。 铁路主要技术标准： 设计行车速度， 线路等级、设计运量、正 线数目、牵引种类、机车类型、车站分布 、闭塞类型、到发线有效长度等。最重要 的是线路等级。 这些标准是确定铁路能力大小的决定 因素。选用不同的标准对设计线的工程造 价和运营质量有重大影响。 1、设计行车速度 n列车在某种设计特征的路段上行驶所能保 持的最大安全行车速度。 2、 线路等级 线路等级主要用于城市间铁路。设计铁路时 ，首先要确定铁路等级。铁路技术标准和装备 类型都要根据铁路等级去选定。 我国铁路线路技术管理规程规定铁路等级 应根据在铁路网中的作用、性质和远期的客货 运量确定。 我国铁路共分为三个等级 等 级 铁路在路网中的意义 远期年客货运量 级铁路：在路网中起骨干作用的铁路。 15Mt 级铁路：1.在路网中起骨干作用的铁路。 15Mt 2.在路网中起联络、辅助作用 的铁路。 7.5Mt 级铁路：为某一区域服务，具有区域运输 性质的铁路。 7.5Mt 3、设计运量 n指线路设计年度的预测客货运量。是确定 线路设计能力的重要参数。 n设计年度为初期（运营后3年），近期（ 10年），远期（2025年） n设计运量 4 、正线数目 城市轨道交通，一般初期建成双线，列车分上 下行单向行驶。 城市间铁路，线路依据初期运量大小和远期运 输量增长情况，分别按单线、双线或预留双线 设计。 双线铁路的建设投资要比建设两条单线投资 小，但其通行能力却比两条单线之和大的多。 三 线路平面 铁路线路平面定义 线路中心线在水平面上的投影，叫作 铁路线路平面。 组成要素：曲线（圆曲线和缓和曲线） 、直线 线路平面设计因素 夹直线长度、圆曲线最小半径及长度、缓和曲 线的线形及长度。 曲线上行驶时车辆的受力情况： 横向的离心力、纵向的滑移使牵引力减小 因此：列车在曲线上必须限速行驶。 曲线半径的选取 最小半径：为了保证行驶速度和安全，设计时候 必须考虑圆曲线的最小半径。 最大半径：考虑工程施工，不宜超过最大半径（ 普通铁路最大半径10000m） 根据具体地形、地质条件合理选用半径。 标准圆曲线半径：结合钢轨曲率大小，选用标 准半径。如10000（m）、8000m等 缓和曲线 缓和曲线：曲率由0变化到相邻圆曲线曲率 值的曲线，在直线和圆曲线之间。 作用：实现离心力和外轨超高的平稳过渡 线型：螺旋线、抛物线、正弦曲线等 缓曲线最小长度：根据圆曲线半径以及最 高行车速度而定 夹直线长度 夹直线：相邻曲线之间的直线 最小长度确定的原因： 为列车进出曲线提供平稳的行驶长度 确定因素： 与列车的行驶速度有关（约1.53s的车速 ） 城市轨道交通正线上：=20m（一节车厢） 四 线路纵断面 线路纵断面定义： 线路中心线(曲线部分展直后)在垂直面上的投影 线路纵断面组成要素： 平道、坡道和链接坡道竖曲线。 线路纵断面设计因素： 坡度最大值、坡段的最小长度、相邻坡度的代数 差、竖曲线线型以及半径。 坡道的陡与缓用坡度来表示。坡度的大小用千分 率来表示。 车辆在纵坡行驶时候的受力情况 如右图所示： 坡道阻力：车 质量平行于坡 道的分力:F2 限制坡度：某 区段上限制货 物列车质量的 坡度 纵坡坡度的选取 根据地形起伏、机车类型、所要求的运 输能力、邻接铁路的牵引质量等结合一 起考虑. 加力牵引坡度：牵引力增大，引起限制 坡度提高。 坡度折减： 1、坡道和圆曲线重合时候，要对限制坡度值进行 折减。 2、当小曲线半径时，计算粘着牵引力小于计算牵 引力时，要进行粘降引起的坡度折减 最小坡长、坡差 不宜短于远期列车长度的一半，并取50m的倍数 坡差：相邻坡度的代数差；考虑车辆行驶平稳、安 全，尽量采取低值，在坡差到规定值时（一、二级 时，3；三级，4 ），应设置圆曲线。 城市轨道交通上，没有限制坡度和加力坡度的概 念，而是把线路允许设计的最大坡度值称之为最 大坡度。 n在设计纵断面时，纵坡坡度在满足排水以及标高 控制要求前提下，尽可能取低值。 n正线最大坡度值主要考虑行车安全、旅客舒适度 、运速等因素小于等于30 ；辅线小于等于40 n最小坡度：位于地下的坡段，为了便于排水，要 设计成不小于3的坡度。 n轨道坡差大于等于2 时候，应设置竖曲线。 n夹直线长度：=50m 五五 路基路基 承受轨道和列车荷载的地面基础结构物 路基有三种基本形式： 路堤、路堑、半路堤半路堑 路基横端面参数路基横端面参数 路基顶面宽度、路肩宽度，高程、边坡 、道床厚度、护道、排水沟等 路基排水路基排水 路拱： 非渗水性路基，设路拱排除地表水；渗水性路基 可以不设路拱。 单线做成梯形，双线采用三角形路拱。 在有可能被淹没的地段，路肩高程设计水位 波浪侵袭高度壅水高度至少0.5m。 路堤边坡和路堑边坡，考虑路堤和路堑的整体稳 定性，按照规范设计。 路基排水设施 排除地面 水设施： 纵向排水 沟、侧沟 和截水沟 等设施。 排除地下水的设 施：拦截地下水 ，降低地下水位 ，采用渗沟和渗 管排水设施。 六六 轨道轨道 作用：引导车辆、承受并扩散车轮传下的压力 组成：钢轨、联结零件、轨枕和扣件、道床以 及道岔 强度：取决于钢轨类型、枕轨类型和密度、道 床类型和厚度等 分级：根据运营条件，分为特重、重型、次重 型、中型和轻型5个等级。 钢轨钢轨 作用:直接承受车轮的巨大压力并引导车轮运 行方向。要求有足够的刚度、韧度。 类型:以每米长度的重量表示，现行标准钢轨 类型有：=75 kg/m；60 kg/m；50 kg/m等 。 长度:钢轨的标准长度为25 m、12.5 m两种。 钢轨的对接钢轨的对接 两个钢轨的末端用两块鱼尾板夹住，螺栓拧紧 接头形式： 按相对于枕轨的位置分为悬空式和承垫式 单枕承垫式 双枕承垫式 对接式 错接式 目前广泛采用的是悬接对接式 联结零件 接头联结零件 作用:联结钢轨与钢轨间的接头； 组成:鱼尾板、螺栓、螺帽、弹性垫圈等。 中间联结零件 作用：将钢轨紧扣在轨枕上； 分类：木枕用和钢筋混凝土用。 枕轨枕轨 一、作用:支承钢轨，将钢轨传来的压力传递给道床 ，并且还可以保持钢轨位置和轨距。 二、类型:木枕和钢筋混凝土枕。 木枕：弹性好，重量轻，铺设更换方便；但消耗木 材，使用寿命短。 钢筋混凝土枕： 使用寿命长，稳定性能高 养护工作量小等。 道床道床 一、作用： 1.支承轨枕，把从轨枕上传来的压力均匀地传 给路基； 2.固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向和横向移动 。 3.缓和机车车轮对钢轨的冲击。 二、使用材料： 碎石、卵石、粗砂等，其中以碎石为最优。 我国铁路一般都采用碎石道床。 道岔道岔 作用:使机车车辆从一股道转入另一股道的线路 连接设备。 在车站上大量铺设，用的最多的是单开道岔。 一、普通单开道岔 (一)组成：转辙器、辙叉及护轨、连接部分。 1、转辙器 组成：两根基本轨、两根尖轨、转辙机械； 作用：操作转折机械可以改变尖轨的位置，确 定道岔的开通方向。 2、辙叉以及护轨 组成：辙叉心、翼轨、护轨； 作用：保证车轮安全通过两股轨线的相互交叉 处。 有害空间：从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端 之间，存在一个轨线中断的空隙。 3.连接部分 组成：两根直轨，两根导曲轨； 作用：连接转辙器和辙叉器及护轨部分 ，使之成为一组完整道岔。 二、其他类型道岔与交叉设备 1.双开道岔 道岔衔接的两条线路各自向两侧分岔。 2.三开道岔 可以同时衔接三条线路。 3.交分道岔 四组单开道岔和一副菱形交叉设备的结合体 。 4.交叉设备 只有辙叉而无转辙器部分，机车车辆通过交 叉设备时，只能沿着原来的线路继续运行而不 能转线。 第二节 站场 n了解车站的作用和分类 n掌握中间站作业和设备 n掌握区间段作业和设备以及特点 n掌握编组站作业和设备以及特点 n了解客运站、货运站以及铁路枢纽的概念 1、作用与任务 车站既是铁路办理客、货运输的基地，又是 铁路系统的一个基层生产单位。在车站上， 除办理旅客和货物运输的各项作业以外，还 办 理和列车运行有关的各项工作。为了完 成上述作业，车站上设有客货运输设备及与 列车运行有关的各项技术设备，还配备了客 运、货运、 行车、装卸等方面的工作人员 。 2、车站分类 1、按任务量和在国家政治、经济的地位 不同分为：特等站、一等站、二等站、三 等站、四等站、五等站；全国共有五千多 个车站； 2、按技术作业分为：中间站、区段站 、编组站。 3、按业务性质分为：客运站、货运站 、客货运站。 (三)车站线路 车站应设有正线、站线。 正线:直接与区间连通的线路。 站线包括了到发线、牵出线、调车线、货 物线及站内指定用途的其他线。 n到发线: 用于接发旅客列车与货物列车的 线路。 牵出线: 用于进行调车作业时将车辆牵出 的线路。 货物线: 用于货物装卸作业的货车停留线 路。 调车线: 用于车列解体和编组并存放车辆 的线路。 n站内指定用途的其他线路主要有机车走行 线、车辆站修线、驼峰迂回线及驼峰禁溜 线等。 中间站 作用：为沿线城乡人民及工农业生产服务 ,提高铁路区段通过能力，保证行车安 全。主要办理列车的到发、会让和越行 ，以及客货运业务。 特点：规模较小，但数量很多 中间站主要作业： 1、接发列车接车、发车和旅客通过列车 。 2、客运作业旅客的乘、降，行李包裹的 承运、保管、装卸与交付。 3、货运作业货运的承运、保管、装卸与 交付。 4、摘挂列车及调车作业沿零摘挂列车的 摘挂作业，以及向货运线、岔线取送车辆 的调车作业。 中间站主要设备 客运设备：旅客站舍、旅客站台、雨棚和跨越设 备等。 货运设备：货物仓库、货物站台和货运室、装卸 机械等。 站内设备：到发线、牵出线和货运线等，它们分 别用于接发列车、进行调车和货物的装卸作业 。信号及通信设备进出站信号机及通讯设备等 。 其他设备：在某些中间站还设有机车整备设备和 列车检查设备等。 中间站的布置 按照到发线的相互位置分为横列式与纵列式两种 横列式：到发线横向排列。 优点：站坪长度短，工程投资省，站场布置紧凑 ，较广泛的采用。 纵列式：上下行到发场分设在正线两侧，并纵向 完全错开。 优点：有利于组织列车不停车会车。因为站坪长 度长且调车作业不便，较少采用。 区段站 主要任务：为邻接的铁路区段供应机车，并为无调 中转列车办理规定的技术作业。区段站的作业和 设备尽管在数量和规模上 都不是最大的，但是 作业和设备的种类却是较齐全的。 区段站位于铁路网中各牵引区段的分界点处 其设置位置影响因素： 1、机车牵引区段的长度； 2、铁路网规划； 3、地区及城镇发展规划。 (一)区段站的任务和特点 (二)区段站的作业 旅客运转业务：旅客的乘、降，行李包裹的承运 、保管、装卸与交付。车列技术检查与修理、 更换机车等 货运运转业务：货物的承运、保管、装卸与交付 。编组和解体区段和摘挂列车，以及向货场专 运线取送车作业等。 机务业务：更换机车和乘务组，及机车检查修理 等。 车辆业务：车辆检查与修理。 (三)区段站的设备 客运设备：旅客站舍、旅客站台、雨棚和跨越设备 等。 货运设备：包括货场、货物站台、仓库、装卸线等 。 运转设备：旅客列车到发线 货物列车到发线、调车线、牵出线、驼 峰等 机务设备：机务段或拆返段。 车辆设备：车辆段、站修所等。 其他设备：通信、照明设备等。 (四)区段站的布置 根据上下货物列车到发场、客货运转设备的相互 位置，将布置形式分为三种： 横列式、纵列式 、客货纵列式 横列式：上下行货物列车到发场和调车场横向排 列 纵列式：上下行到发场分设在正线两侧，并纵向 完全错开 客货纵列式 ：旅客运转设备与货物运转设备沿正 线顺序布置 编组站 编组站是铁路网上办理大量货物列车解 体和编组作业，并设有比较完善调车设 备的车站。 (一)编组站的作用及任务 编组站在路网上和枢纽中的主要任务和作用如 下： 1、解编各种类型的货物列车； 2、组织和取送本地区的车流； 3、设在编组站的机务段，还需供应列车动 力，以及整备、检修机车； 4、设在编组站的车辆段及其下属单位(站修 所、列检所)还要对车辆进行日常维修和定 期检修等。 (二)编组站的作业和设备上的特点 相同点：在技术作业上与区段站基本相同。 不同点： 区段站 ：主要办理列车中转作业(即摘挂机车 、车列技术检查)。解体编组的列车数量少， 大多是区段、摘挂列车。 编组站：办理列车的解体、编组作业。解体编 组列车数量多，多数是直达列车和直通列车 。 1 1、作业上的特点：（与区段站相比）、作业上的特点：（与区段站相比） 2 2、设备上的特点：、设备上的特点： 从种类上看，一般与区段站一样。 不同点 n位于大城市郊区的编组站，可以不设客货 运设备。 n在机车作业和车辆作业上：调车场和调车 设备的规模和能力，编组站比区段站大的 多。 （三 ）编组站的分类 路网性编组站：在主要铁路干线上的交汇点处 。间距一般在1000km 区域性编组站：路网性编组站间的主要铁路干 线交汇点。间距一般600km 地方性编组站：大宗货流集散地，主要为当地 的工矿、港湾、过境车辆服务，间距300km以