铁路知识3.doc

1.平均温度tp和链形悬挂无弛度温度to的计算tmax+tmin tp= 2tmax+tmin to弹=52tmax+tmin to简=102 式中 tp平均温度（即吊弦、定位处于无偏移状态的温度）；to弹、to简分别表示弹性链形悬挂和简单链形悬挂的无弛度温度；tmax设计最高温度；tmin设计最低温度；2.当量跨距计算公式nLI3 LD=i=1nLI i=1式中LD锚段当量跨距（m）；nLI3=（L13+ L23+ Ln3）锚段中各跨距立方之和；i=1nLI=（L1+ L2+ Ln）锚段中各跨距之和；i=13.定位肩架高度B的计算公式BH+e+I（h/d+1/10）h/2式中 B肩架高度（mm）；H定位点处接触线高度（mm）；e支持器有效高度（mm）；I定位器有效长度（包括绝缘子）（mm）；d定位点处轨距（mm）；h定位点外轨超高（mm）；4.接触线拉出值a地的计算公式Ha地=a hd式中 a地拉出值标准时，导线垂直投影与线路中心线的距离（mm）。a地为正时导线的垂直投影应在线路的超高侧，a地为负时导线的垂直投影应在线路的低轨侧。H定位点接触线的高度（mm）；a导线设计拉出值（mm）；h外轨超高（mm）；d轨距（mm）；5.接触线定位拉出值变化量amax的计算公式amax=IzI2zE2max式中amax定位点拉出值的最大变化量（mm）； Iz定位装置（受温度影响）偏转的有效长度（mm）；Emax极限温度时定位器的最大偏移值（mm）；由上式可知 E=0时 a=06.定位器无偏移时拉出值a15的确定：（取平均温度tp=15）a15=a1/2amax式中 a导线设计拉出值（mm）；amax定位点拉出值的最大变化量（mm）；a15定位器无偏移时（即平均温度时）的拉出值（mm）。a15与a的变化关系，主要取决于定位器在极限温度时amax的变化量的大小，当amax变化量较大时，则a15相对a值的变化较大，当amax变化量较小时，则a15相对a值变化量较小。但amax的变化量又取决于定位器在极限温度时Emax值的大小，当定位器在极限温度时偏移值较大时，则amax变化也较大，则a15a，反之偏移值较小时，则amax变化也较小，则a15a。所以确定平均温度时定位点拉出值a15的目的是为了满足在极限温度时，拉出值不超过允许误差。除直线反定位以外，当温度高于或低于平均温度时，拉出值都将是增大。因此，调整a15时应满足下列关系为好：即：270 a15300。曲线区段由于amax较小，a15a。即在调整时按a值进行。由定位的型式决定，直线反定位器取“+”号，其余定位型式取“”号。7.定位器坡度1/X的确定：11hc 1 + 10 XLd5式中1/X表示定位器在任意温度时的坡度；Ld定位器的长度；hc定位点在极限温度和调整温度时高度变化h之差，即hc=h极h调；8.吊弦间距的计算公式L24 X0简单=K1 L28.5 X0弹性=K1 式中 X0简单简单链形悬挂吊弦间距（m）；X0弹性弹性链形悬挂吊弦间距（m）；L 跨距长度（m）；K跨中吊弦布置的根数；9.吊弦、定位、限制管偏移值计算公式E=La（txtp）式中E偏移值（m）； L所计算的吊弦、定位器、限制管距中心锚结或硬锚的距离（m）； a线胀系数1/（全补偿吊弦偏移值E计算时：a=ajac，aj表示接触线线胀系数，ac表示承力索线胀系数）； tx检调时温度（）； tp平均温度（）；10.半补偿链形悬挂中心锚结线夹处导线高度Hzx的确定 Hzx=H0+hf+30式中Hzx在任意温度时，中心锚结线夹处导线高度（mm）；H0导线设计高度h第一吊弦点（即定位点）高度变化量f中心锚结辅助绳固定处接触线弛度“”取决于调整时的温度，当调整温度大于无弛度温度时取“”号，反之取“+”；11.补偿器a、b值的计算公式 a=amin+nLa（txtmin） b=bmin+nLa（tmaxtx）式中 a补偿绳回头末端至定滑轮或制动部件的距离（m）；b 补偿器坠砣底面距基础（或地）面最高点的距离（m）；n传动比，传动比为1：2时，n=2；传动比为1：3时，n=3；amina的最小允许值，应为0.2m；bminb的最小允许值，应为0.2m；L补偿器距中心锚结（或硬锚）的距离（m）：tmax设计最高温度（）；tmin设计最低温度（）；tx检调时温度（）；a线胀系数1/；12.下锚拉线长度计算公式L钢绞线=H+2500UTNG式中L钢绞线拉线（钢绞线）下料长度（mm）；计算系数，它的值由拉线与地面的夹角a确定：当a=450时，=1.414；当a=600时，=1.155； H支柱出土点至承锚、线锚角钢的距离（mm）；UT表示UT楔形线夹（或调整螺栓）的长度（mm）；NG拉线拉杆长度（mm）；13.曲线水平力PRC和PRJ的计算公式 承力索：PRC=TCL/R 接触线：PRJ= TJL/R式中PRC承力索在曲线上产生的水平力（N）；PRJ接触线在曲线上产生的水平力（N）；TC承力索张力（N）；TJ接触线张力（N）；R曲线半径（m）；L跨距长度（m），若支柱两侧的跨距L不等时，则L=（L1+L2）/2即取支柱两侧跨距的平均值；14.直线定位之字力P之的计算公式P之=4Tja/L式中P之直线定位之字力（N）；Tj接触线张力（N）；a定位点拉出值（m）；L跨距长度（m），若支柱两侧的跨距L不等时，则L=（L1+L2）/2即取支柱两侧跨距的平均值；15.承力索弛度的测量计算公式F=（A+C）/2B式中F承力索弛度（mm）； A和C两悬挂点承力索至轨面的高度（mm）； B跨中承力索最低点至轨面的高度（mm）；16.空气绝缘间隙的计算公式d=0.1+Ue/150式中d空气绝缘间隙（m）；Ue接触网额定电压（kv）；17.吊弦长度计算公式C=hgx（Lx）/2Tc或C=h4XFo（Lx）/L2式中C所求吊弦长度（m）；L跨距长度（m）；h悬挂点结构高度（m）；x所求吊弦距支柱定位点的距离（m）；g每米接触悬挂的重量（kg）；Tc承力索的张力（kg）；Fo接触线无弛度时承力索的弛度（m）；18.横向承力索分段长度的计算bn=c2h + a2n式中bn承力索分段长度（m）；ch相邻两直吊弦的高度差（m）；an横向承力索上相邻两悬挂间的水平距离（m）；如a1、a2、a3an。19.横向承力索修正长度的计算B=16F/3LC式中 B横向承力索长度变化值（mm）；L横向承力索在两支柱悬挂点间的水平距离（mm）；F横向承力索的弛度（mm）；C最短吊弦长度变化值（mm）；20. 外轨超高h的计算公式h=7.6V2max/R式中 h外轨超高（mm）；Vmax列车最大运行速度（km/h）；R曲线半径（m）；人们习惯把铁路称为“两条线”，确切地讲是“永不相交的两条线”。它由两股平行的钢轨组成，它们之间的距离是固定不变的，这个固定不变的距离就是轨距。科学表述应该是“轨距是钢轨头部踏面下16mm范围内两股钢轨工作边之间的最小距离”。中国规定，直线轨距的标准是1435mm，这也是国际标准轨距。大于这个标准的，称之为宽轨，小于这个标准的称之为窄轨。关于标准轨距的来源，说法不一。一种观点认为，它来自古罗马的战车轮距；另一种观点认为它来自实际运用中的修订。前一种说法我们已经在从石路到铁路一节中做了介绍。后一种说法指出，1788年，美国人威廉杰索把铁板轨改为立放的铁轨，当时，车轮的轮缘在外侧，两轮缘之间的距离，也就是两股轨道的外侧距离为5英尺。以后，杰索又把轮缘改在车轮的内侧，但5英尺的轨道距离未变。由於铁轨顶宽为1又3/4英寸，所以两股轨道的内侧距离（轨距）实际上是4英尺8英寸半，即1435mm。这个说法似乎更有道理。实际上，铁路发展的初期，轨距是五花八门的，宽可达7英尺（2133.6mm），窄只有2英尺6英寸（762mm）。即使现在，全世界也有30来种不同的轨距。至于为什么把1435mm定为国际标准轨距，有其历史原因。1825年通车的世界上第一条营业铁路，英国的斯托克顿达灵顿的铁路就是采用的1435mm轨距。1846年英国国会把这个轨距确定为标准轨距，非经特准，禁止在新铁路线上采用其他轨距。当时的英国是资本主义强国，因此也把这个标准推行到他们的殖民地和势力范围去。例如，主持修筑中国的第一条铁路唐胥铁路的工程师是英国人克劳德威廉金达，他就力主采用四英尺八英寸半的轨距。从现实情况看，全世界采用1435mm轨距国家占多数，所以把1435mm定为国际标准轨距也就顺理成章。轨枕又称枕木，只不过现在所用材料不仅仅是木材，因此叫轨枕更加科学。别看轨枕的模样单调划一，貌不惊人，它的作用可不小。轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。它必须具备一定的柔韧性和弹性，硬了不行，软了也不行。列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力，但列车过后还得尽可能恢复原状。轨枕起先采用木材制造，木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。所以，世界上90%的铁路都使用木枕。据统计，在木枕使用高峰期，全世界大约铺设了30多亿根而且大多数是松木。可以想见，这得毁掉多少森林？随著森林资源的减少和人们环保意识的增强，当然也因为科学技术的发展，上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高1520%，因此，尤其适用于高速客运线。如日本的新干线、俄罗斯的高速干线都铺设它。当然，钢筋混凝土轨枕也有缺点，尤其是重量比木枕大得多。比如，英国的钢筋混凝土轨枕每根重达285公斤，美国的重达280公斤，德国的较轻也有230公斤。所以，在不稳固的路基及新填路基等处不宜采用；在冬季有冻胀的地段，一般不允许采用；在大量运输煤炭和矿石及线路道床严重脏污的地段，最好不采用。目前，使用木枕最多的美国正在试用一种塑胶轨枕。这种采用回收的聚乙烯制造的塑胶轨枕的耐腐蚀性高于木枕三倍以上，而且在加工时更容易使其表面变“毛”，安装在路基上不会滑动。第三个优点是安装方便，可以直接使用与木枕相同的设备和紧固件。当然，塑胶轨枕目前的成本要大于木枕，一旦成本降下来，将会迅速推而广之。轨枕因应用范围不同，长度也不同。在我国，普通轨枕长度为2.5m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕，长度有2.64.85m多种。每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在15201840根之间。不言而喻，轨枕数量越多，轨道强度越大。道床通常指的是轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基面上，大大减少了路基的变形。道碴是直径2070mm的小块状花岗岩，块与块之间存在著空和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的荷载比正常状态时要增加5080%。可以设想，如果没有道碴，线路将会出现怎样的状况。道碴的作用还不止这些。它依靠本身和轨枕间的摩擦，起到固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向的移动。这在无缝线路区段显得更为重要，因为这种区段如果线路的纵向或横向阻力减少到一定程度，很容易发生胀轨跑道事故，严重危及行车安全。道碴还有排水作用。由於道碴块状间的空隙，使得地表水能够顺畅地透过道床排走，这样路基表面就不会长期积水。路基表面长期积水，不仅会使承载能力大大下降，而且还会造成翻浆和冻胀等很多病害。铁路线长年暴露在大自然中，风砂尘土、垃圾污物、货车上散落下来的煤粉、矿粉等，都会侵入道碴。再加上因列车的动力作用和线路捣固时的冲击而引起的本身机械磨耗，随著时间的推移和运量的增加，它的块状间的空就逐渐被脏物所填塞而变得板结。道碴的排水性能、承载能力降低，失去了应有的弹性，加剧了机车车辆的振动和冲击，因此必须定期地对道床进行清筛，剔除污土，补充新碴。为了防止道碴污秽，延长其清筛周期，国内外曾试验在道碴顶面铺设一层石棉道碴，形成一个保护层，使下面的道碴不被污物侵入，收到了良好的效果。人们还在多雨和粘土地区进行了聚氯乙烯软板封闭层的试验。用一种厚约1-5mm，质地柔软、弹性好、耐挠曲、耐磨蚀的化纤软板，铺设在有翻浆冒泥病害的路基面上，再在软板上铺设道碴，由于软板的封闭和隔离作用，从路基冒出来的泥浆无法翻上来，保证了道碴的清洁。随着生产的发展和技术的进步，新型的轨下基础崭露头角。其中之一就是道床整体化。用某些胶合材料（如沥青砂浆、快硬水泥砂浆、某些粘性的聚合物等）和碎石道碴浇灌在一起，形成整体化道床，可以提高承载能力，使道床的下沉量比普通道床减小约90%，而且可使线路的纵向、横向阻力增加约0.7-4倍，排水性能也大大得到改善，具有防脏、防冻、不长草的特点，颇受国内外铁路工程界的青睐。另外，近年来轨枕板与整体道床也得到广泛应用。轨枕板与普通轨枕一样长，宽度却大一倍。密铺时，相邻板块之间的缝只有约18mm，几乎把道床顶面全部覆盖住。使用轨枕板可以防脏，是一种“少维修”的线路结构。整体道床则完全取消了道碴，它直接在路基底上浇筑混凝土，可以保证线路稳定平顺，维修工作量很小，许多地下铁道都使用这种线路结构。道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的透过能力。即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔。它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿著导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全透过两股轨线的交叉之处。大家可能已经发现，车轮在透过辙叉时，从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙，这就是道岔的有害空间。车轮透过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的也就在此，它要强制引导车轮的运行方向。尽管如此，这个有害空间存在限制了列车透过道岔的速度，对开行高速列车十分不利。解决道岔有害空间