线路基础第一章(修改).ppt

西南交通大学 1 线路基础 课程简介一 课程的地位 作用及任务本课程是交通大类专业的一门专业基础课 它为后续专业课程的学习奠定铁路线路方面的基础知识 学生通过对本课程的学习 了解有关铁路线路基本结构 功能和作用 掌握铁路工程的基本计算方法 二 课程的主要内容铁路运输系统由线路 机车车辆 通信信号 组织指挥诸系统组成 铁路线路是机车车辆运行的基础 作为交通运输专业的学生必须对铁路线路有一定的了解 这是专业知识结构重要组成部分 西南交通大学 2 本门课程 线路基础 由三部分内容组成 第一部分是轨道 第二部分是路基 第三部分是桥隧 本门课程共为八章 铁路轨道称为铁路线路的上部建筑 是本课程的重点 铁路轨道共由五章组成 第一章介绍了轨道的概念及其组成 其中 钢轨 轨枕 道床与连接扣件是学习重点 第二章介绍了轨道几何图形 轨道几何图形涉及了直线 曲线轨道的有关问题 第三章介绍的是道岔 道岔是一种重要的设备 有多种种类及型式 本章重点介绍普通单开道岔的构造原理及用途 第四章介绍了无缝线路 无缝线路是新型线路构造 是现代化铁路的标志之一 无缝线路涉及了一定的力学 物理知识 是本课程理论成分较多的部分 第五章介 西南交通大学 3 绍了线路的大修与维修 其重点是线路维修的重要性 修程 维修程序及维修内容 第二部分路基为两章 是课程的第六 七章 第六章是线路的路基及路基稳固性 重点介绍了路基类型 路基横断面 路基边坡稳定性的概念及检算方法 第七章是路基排水与加固防护 重点介绍了路基冲刷防护与基本的加固方法及有关排水设施 第三部分是关于铁路线路的另一重要组成部分 铁路桥梁 隧道建筑物 重点介绍了铁路桥梁的分类 桥跨结构及墩台结构 另外 对隧道也进行了简单的介绍 西南交通大学 4 线路基础 是为交通运输专业本科开设的一门专业基础课 其目的是通过对本门课程的学习 使学生对铁路线路的组成 有关的工程建筑物构造 线路各组成部分的功能有一个基本的了解与认识 为以后其他相关课程以及专业课的学习奠定一个良好的开端 三 说明1 学时安排 课内总学时为32学时 课外阅读及作业8学时2 课程目录 西南交通大学 5 3 参考书 石定宇 余静贞编 铁道概论 成都 西南交通大学出版社 2000 艾迪拓 铁路基本知识 北京 中国铁道出版社 1993 西南交通大学 6 第一章轨道的组成 本章要点 轨道的组成钢轨的功能及断面钢轨的接头构造 轨枕的功能 分类与布置接头 中间联结零件的功能与联结方式道床的功能 新型轨下基础 西南交通大学 7 铁路 轨道 路基 桥梁 隧道 车站及其他附属设备的总称轨道 由钢轨 轨枕 道床 联结零件 道岔及防爬设备购成 是列车运行的基础常规轨道结构 西南交通大学 8 轨道类型 特重型 重型 次重型 中型 轻型运营条件 最高行车速度 Km h 年通过总重密度 Mt Km Km 注 轨道类型与钢轨重量 轨枕根数 道床厚度有关 西南交通大学 9 1 1钢轨 二 对钢轨的要求 一 钢轨的功能 1 支承引导车轮2 为车轮滚动提供较小阻力3 承上启下 传递力与轨枕4 作为导体 轨道电路 1 足够的刚度 防止绕曲变形2 一定的韧度 防止折断3 一定的粗糙度 提高摩擦阻力4 容易制造 铺设 西南交通大学 10 一 标准钢性的断面1 工字形断面 防止绕曲变形的最好断面形式 减轻自重及材料消耗 断面形状及名称 轨顶宽度w1 65 75mm钢轨高度h 134 195mm轨底宽度w2 114 150mm宽高比 w2 h为0 81 0 87 西南交通大学 11 四 钢轨的类型1 按重量分 kg m 75 60 50 45 43 38 其中50kg m为主型轨2 按材料分低合金钢轨 Fe C Mn Si普通碳素钢轨 Fe C Mn Si注 低合金轨C的含量与普轨接近 但Mn Si增大 一般是中Mn 高硅 含Cu增加耐腐蚀性 多用于隧道中 一般低合金轨多用于半径曲线 西南交通大学 12 五 钢轨长度1 标准长度 我国 12 5m 25m2 缩短轨 比标准轨稍短 用于曲线里股的铺设注 钢轨长度世界各国不同 如俄罗斯为25m 德国为30 45 60m 法国为18 24 36m 意大利为36m 英国为18 4m 美国为11 89m 23 96m 日本为25m 西南交通大学 13 六 钢轨接头1 轨缝要求 高温不瞎缝 低温轨缝不超标轨缝计算公式 0 0118 tmax t L C mm 式中 计算轨缝 mm 0 0118 钢轨线膨胀系数 温度变化1 每米钢轨伸缩0 0118mmt 铺轨时的钢轨温度 tmax 最高轨温 当地最高气温 20 L 钢轨长度 m C 由阻力限制的钢轨伸缩量 mm 钢轨长度及螺栓型号有关注 一般6mm 20mm 西南交通大学 14 2 钢轨接头构造1 对接头的要求a在载荷的作用下 接头同钢轨整体一样b当气候变化时 钢轨端部能有一定的纵向移动2 构造 接头联结零件图 西南交通大学 15 3 特殊接头 异型接头 连接两断面不同的钢轨 导电接头 轨道电路 绝缘接头 绝缘节3 接头故障及整治1 端部鞍形磨损2 低接头 稳固不良引起3 破损 接头部钢轨顶面剥落4 夹板断裂5 轨枕损裂整治 焊补 研磨 钢轨端部顶面淬火增加抗磨性 西南交通大学 16 我国铁路采用 悬空式 对接式 4 钢轨接头位置1 与轨枕的相对位置悬空式承垫式 2 钢轨接头的相对位置对接式 错接式 西南交通大学 17 5 钢轨失效原因及延长寿命的措施1 失效原因 磨耗a有关因素 运量 列车重量 速度 线路平纵断面b易产生磨损的地点 制动地段 小半径曲线 伤损 材料及制造工艺差 事故 锈蚀 一般在隧道中2 措施制动地段 小半径曲线铺设低合金轨隧道中 铺设加铜低合金轨 西南交通大学 18 1 2轨枕一 功能与种类 一 功能1 固定钢轨2 承受钢轨的水平与垂直力3 传递二力与道床 二 要求1 坚固 耐用2 具有一定的弹性3 具有一定的位移阻力 西南交通大学 19 三 种类1 按材料分a木枕 红松 落叶松 b钢筋混凝土枕c钢枕2 按用途分普通枕干线 支线 长度均为2 5m专用线 岔枕 长度为2 6m 4 85m桥枕 长度为3m 3 4m3 按布置方式横向枕纵向枕 西南交通大学 20 二 木枕1 特点 富有弹性 轻 加工 运输 铺设方便 易与钢轨联结 绝缘性能好 寿命短 强度低 弹性不一致 受资源约束2 断面形式 甲乙丙尺寸 四面加工上下两面加工三面加工大 四面加工上下两面加工三面加工中 四面加工上下两面加工三面加工小 西南交通大学 21 普通木枕断面图 西南交通大学 22 3 木枕的失效及延长寿命的措施1 失效原因 腐朽 机械磨损 裂缝2 措施 防腐处理 增加联结零件 改变联结方式 接头处采用优质木枕 西南交通大学 23 三 钢筋混凝土枕1 特点 强度高稳定性好 耐腐蚀 弹性均匀 弹性差 质重 铺设运输不方便 铺设受限 道岔区 大桥面 2 结构与尺寸1 长度为2 5m与木枕同 西南交通大学 24 2 断面 梯形上窄下宽 3 承轨台形式 4 轨底面形式 双锲形 西南交通大学 25 5 外部尺寸 mm 四 轨枕的数量与铺设轨枕配置的条件年通过总重密度 Mt km km 列车速度 Km h 规定 每公里最多 木枕1920根 钢混枕1840根 西南交通大学 26 1 轨枕间距特点 接头处密 远离接头处疏轨枕间距计算 三个值 接头间距c 过渡间距b 中间间距a关系a b c 西南交通大学 27 公式 L c 2b a n 3 mm c已知求b a 式中 L 包括一个轨缝的钢轨长度n 每节钢轨铺设根数 已知 c 规定值50kg m钢轨c 440mm 木枕 520mm 钢混枕 注 无缝线路钢轨间距采用平均值 a 1 设 b 代入 1 式 求a值 mm a 将a取整后代 1 是求取b值b mm 西南交通大学 28 1 3钢轨联结扣件一 类型接头联结扣件 钢轨与钢轨联结中间联结扣件 钢轨与轨枕联结二 接头联结扣件双头夹板 主型夹板夹板板型夹板角型夹板1 组成裙边型夹板高强度螺栓 无缝线路螺栓普通螺栓 普通路线螺母 西南交通大学 29 六孔式 注 1 钢轨螺栓孔直径比螺杆直径略大2 6个螺栓方向交错安装3 螺栓直径与钢轨长度成正比 西南交通大学 30 三 中间联结扣件阻止钢轨纵横向移动 保持轨距1 功能具有绝缘性能提供一定的弹性对轨距与钢轨的水平高度能进行微调简单式 仅用于与木枕的联结2 连接方式分开式 少采用不分开式 多用于与钢混轨枕的联结混合式 用于与木枕联结的主要方式3 木枕扣件1 组成道钉普通道钉螺纹道钉垫板 顶面呈1 40坡度 西南交通大学 31 2 联结方式 简单式 无垫板钢轨直接与木枕联结适用于矿山线 装卸线 临时线 不分开式 道钉 垫板 钢轨同时固定于木枕上 缺点 列车通过时垫板发生振动易损坏木枕 分开式 先将垫板与木枕联结 然后垫板再与钢轨联结 特点 扣紧力大 可有效防止钢轨移动但是零件多 安装复杂 西南交通大学 32 混合式 先用道钉把垫板扣紧 再用道钉将钢轨 垫板木枕同时联结 特点 零件少 联结方便 扣紧力略次于分开式 4 钢筋混凝土轨枕扣件1 类型扣板式扣件弹性扣件弹片式弹条式 西南交通大学 33 组成扣板 固定钢轨铁座 传递横向力至挡肩螺纹道钉 联结缓冲垫层 绝缘 提供弹性弹簧垫圈 提供弹性 安装 采用硫磺锚固法 2 扣板式扣件 西南交通大学 34 3 弹性扣件 弹片式弹片 作用于钢轨间轨距挡板 作用于铁座间螺纹道钉 联结绝缘缓冲层 提供弹性 绝缘特点 弹性较好 但扣紧力不足 西南交通大学 35 弹条式弹条 作用与扣板相同锲形轨距块螺纹道钉特点 弹性好 性能优于弹片式我国目前多采用 型弹条式扣件 高速铁路均采用弹条式扣件 西南交通大学 36 1 4道床 一 什么是道床铺设在路基面上的道渣层 或是一种轨下结构 它是轨枕的基础二 道床的功能 1 均匀传递荷载于路基面上2 提供纵 横向阻力3 提供弹性4 排水作用5 便于校正线路的平纵断面 西南交通大学 37 三 道床断面1 道床断面 西南交通大学 38 A道床厚度 h 轨枕底面至路基面的垂直高度 直线 内轨中轴下轨枕底面至路基面的距离 曲线 注 道床厚度一般为25 30cm 2 道床断面三要素1 道床厚度2 道床坡度3 道床顶面宽 西南交通大学 39 b 轨枕长度 2a 直线 轨枕长度 2a 曲线 a 道床肩宽 一般为20 30cm特重型无缝线路为3 1mR 600加宽0 1m 曲线外侧 重型 次重型 中型为3mR 600加宽0 1m 曲线外侧 轻型为2 9mR 600加宽0 1m 曲线外侧 B道床顶面宽 b 西南交通大学 40 C道床边坡 i i 1 1 75 正线 特重型 重型 次重型 中型 1 1 5 站线 轻型 注 1 木枕 道床顶面低于轨枕顶面3cm2 混凝土枕a头部埋入道碴深度为15cmb中部60cm范围底面高出道床顶面3cm3 道床根据路基土质与气候情况 分为单层与双层道床 西南交通大学 41 四道床材料1 对材料的要求a质地坚硬 强度高b吸水度小 不易风化 耐冻2 材料1 碎石 花岗岩 玄武岩 石灰岩 砂岩 标准型 20 70mm 新线中粒 20 40mm 维修细粒 5 20mm 垫碴起道2 筛选卵石 卵石 碎石混合物 天然级配卵石 卵石 砂石混合物 矿渣3 粗沙 中沙 卵石砂 石屑 作为垫层 西南交通大学 42 五道床残余变形1 道床变形 轨道下沉路基下沉 运营初期下沉一定时间后稳定道床下沉初期下沉后期下沉2 道床残余变形积累 西南交通大学 43 道床下沉发展 如图 2 可表达为y y y 1 e x x式中 y 为第一阶段下沉量 y 为第二阶段下沉量注 第一阶段 道床急剧下沉 压实阶段 表示道床压实程度第二阶段 道床缓慢下沉 值与荷载大小成正比 与速度平方成正比1 克服道床残余变形的措施1 铺道碴前严格加固路基2 力求道碴均匀密实3 在轨道通过总重达到一定值后应清筛 补碴 西南交通大学 44 一 轨枕板钢筋混凝土轨枕板1 尺寸长2 5m宽55cm厚 轨下15 17cm 中部10 15cm2 特点 1 支承面大 是普通枕的2倍2 重量大 500kg 3 维修量小 是普通枕的1 2 1 34 与钢轨的联结与普通混凝土枕相同5 道床断面与一般线路相同6 多用于客站 隧道内 大桥桥头3 铺设方式间铺 间隔 2cm密铺 间隔 2cm 六新型轨下基础 西南交通大学 45 1 特点1 取消道碴层 将混凝土直接灌注于路基面上2 稳定性好 有利于高速行车3 维修量小 适用于隧道4 强度大 寿命长5 刚性大 弹性差 对扣件及垫层的弹性要求高6 修复困难2 类型1 钢筋混凝土支承块式 我国采用2 短木枕式 用短木枕代替支承块3 整体灌注式 不需埋入支承块4 预制框架拼装式 少采用 二 整体道床 西南交通大学 46 3 钢筋混凝土支承块式结构道床尺寸 宽2 4m 厚35cm支承块尺寸 长50cm 宽20cm 西南交通大学 47 三 沥青道床1 类型 沥青处理道床 使用沥青对碎石道床做表面处理沥青道床 沙 碎石 焦油混合表面浇高温焦油2 特点 1 弹性较整体道床好2 整体性好3 适于重载列车4 造价较整体道床低 西南交通大学 48 1 5道口与线路附属设备一道口1 类型平交道口立交道口2 平交道口铺面1 铺面类型钢筋混凝土面板石质面板沥青面板木质面板2 结构 西南交通大学 49 3 特点 1 三块面板2 铺面板与轨顶同高3 中间面板置于钢轨内侧轨枕上 两边面板置于轨枕端部4 面板与轨枕间设有沥青垫层5 钢轨工作边与面板边设有护轨 4 道口设置及设施1 设于瞭望条件好的地点公路 离道口50m处看见两侧各400m铁路 司机800m处看见道口2 应设道口平台 平台长度 一侧 为8 20m3 应设鸣笛标 道口警标 栏木 信号灯4 电气化铁道道口应设限界器 4 5m高 5 道口范围内不应有轨缝 西南交通大学 50 一 线路附属设备 一 轨道防爬设备1 轨道爬行 由于列车的运动及其它因素使得钢轨或钢轨与轨枕同时产生纵向移动的现象 2 轨道爬行的原因1 钢轨在动荷载下的挠曲变形2 列车运行的纵向力3 钢轨温度的变化4 车轮对接头的冲击 西南交通大学 51 v 钢轨沿列车前进方向各断面依次发生转动3 轨道爬行结果1 轨枕歪斜 道床松动2 轨缝不一致或瞎缝4 轨道爬行发生的地点1 区间重车方向 爬行方向与列车运行方向一致 2 长大下坡道 爬行方向与列车运行方向一致 3 进站线路制动范围 爬行方向与列车运行方向一致 西南交通大学 52 5 克服轨道爬行的措施1 增加扣件阻力 接头 中间扣件 2 增加道床阻力 道床的宽度 密实度 轨枕埋深度 3 加装防爬设备 铺助设施 6 轨道防爬设备1 类型 穿销式防爬器 防爬撑木制长方体截面 120cm2石制混凝土 双楔形 西南交通大学 53 2 安装防爬器 装于轨底紧靠轨枕一侧作用 防止钢轨移动防爬撑 装于轨底或距轨底边缘300 350mm的道心内3 布置 防爬器与防爬撑同时使用 西南交通大学 54 注 1 每对防爬器与3 4对防爬撑联合使用2 i 6 的混凝土轨枕线路 一般不设防爬设备3 i 6 的混凝土轨枕线路 在制动地段桥梁前后等地段设 二 曲线加强设备1 作用 防止曲线地段轨距扩大2 设备 轨距拉杆 直径 28 32mm3 安装 装于钢轨底部 三 轨道安全设备1 作用 防止列车脱轨2 设备 护轨1 道口护轨 道口使用2 桥面护轨 桥面使用3 道岔护轨 道岔使用4 防脱线护轨 小半径曲线 长大坡道 高路堤 西南交通大学 55 1 6轨道与运营参数的关系 一