第一章铁路线路

,铁路线路是机车车辆和列车运行的基础。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。,1.1概述1.2铁路线路的平面和纵断面1.3铁路路基1.4桥隧建筑物1.5轨道1.6道岔1.7限界,1.1概述,一、铁路的勘测设计新建设或改建铁路的工程量、投资量很大、技术复杂、牵涉面广，因此在建筑铁路前，必须进行深入细致的调查研究和勘测工作，从若干方案中选出最优方案。铁路建设的三个阶段：前期工作阶段：主要进行方案研究、初测和初步设计工作。基本建设阶段：主要进行定测、技术设计和施工图设计，最后进行工程施工、验交投产。投资效果反馈：铁路运营若干年后，有建设单位会同有关部门，对工程质量、技术指标和经济效益等考察验证，以评价设计和施工质量。,二、铁路等级及主要技术标准,远期年客货运量，是指线路在交付运营后第10年，每天1对客车按1.0个百万吨货运量折算,（1）铁路等级,（2）铁路技术标准技术标准包括：正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型根据铁路能力确定上述标准，不同的标准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响。,1.2铁路线路的平面和纵断面,铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。如下图所示：,线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面，表明线路的直、曲变化状态；线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面，表明线路的坡度变化。,线路平面,一、铁路线路的平面及平面图,铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线半径R，曲线转角，曲线长L，切线长度T，缓和曲线长度L0。,线路的平面由直线、曲线（圆曲线及缓和曲线）组成。,1.曲线要素的组成,线路曲线地段,不考虑缓和曲线时，直接根据数学公式可以得出：,切线长度：,曲线长度：,10的弧长:,2.圆曲线,小半径曲线对运营不利，这是因为：限制列车运行速度；增加轮轨磨耗；增加轨道设备；增加运行阻力；增加轨道养护维修费用。,曲线半径对运营的影响,为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免离心力的突然产生和消除，常需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和曲线。,3.缓和曲线,（1）缓和曲线的特点,缓和曲线介于直线与圆曲线之间，是一个过渡区域。缓和曲线的特点为：曲线半径从无穷大逐渐减小到圆曲线的半径R，或从圆曲线的半径R逐渐增加到无穷大；运行中列车的离心力逐渐增加或逐渐降低；轨距加宽值逐渐增大或逐渐减小；曲线外轨超高逐渐增大或逐渐减小。缓和曲线的特点、目的都是更好地确保列车通过曲线时的安全、平顺，以及乘客乘坐舒适。,（2）缓和曲线方程式,我国铁路常用的缓和曲线属于三次抛物线型，其方程式为：,式中：y缓和曲线上任意点的纵坐标，m；X缓和曲线L任意点的横坐标，m；R圆曲线半径，m；L0缓和曲线长度，m。,（3）缓和曲线要素计算,（1）定义转向相同的相邻两曲线称为同向曲线。转向相反的相邻两曲线称为反向曲线。介于两同向曲线间或两反向曲线间一般不太长的直线，称为夹直线。,4.同向曲线、反向曲线、夹直线,同向曲线与夹直线,反向曲线与夹直线,设置夹直线的目的：保证行车运行平顺；确保乘客乘坐舒适感。,（2）三者约束条件,超高的设置及其变化过程无论同向或反向曲线，曲线外轨都要设置超高，而在直线地段则不设超高。超高的变化过程是“从有到无、从无到有”。,超高带来的影响超高将引起车身倾斜度和外轮竖向加速度的不断变化，使机车车辆的转向架弹簧发生振动和车身发生横向摇摆。,如何克服影响为保持列车运行的平顺，保证乘客乘坐的舒适感，车身摇摆和弹簧振动应控制在容许程度之内。A.为了控制车身摇摆的程度，一般规定，夹直线长度应能容纳23辆客车，即5070m。B.为了控制车辆转向架弹簧振动的程度，应使第二次振动（车辆通过第二个曲线的ZH点进入第二个曲线时）发生在第一次振动（车辆通过第一个曲线HZ点进入夹直线时）消失之后。,在线路设计中，夹直线的最小长度值见表,基本阻力：列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力。包括车轴与轴承之间、轮轨之间以及钢轨接头对车轮的撞击阻力等。基本阻力在列车运行时总是存在的。附加阻力：列车在线路上运行时，受到的额外阻力，如坡道阻力、曲线阻力、隧道阻力等。附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定，阻力方向与列车运行方向相反。,5.列车运行阻力,曲线附加阻力：机车车辆在曲线上运行时的阻力大于同样条件下直线上运行的阻力，其增大部分叫曲线附加阻力，简称曲线阻力。,（N/KN）,r单位曲线阻力（N/KN）R曲线半径（m）600据试验得出的数据。,产生原因：机车、车辆在曲线上运行时，轮轨间的纵向和横向滑动、轮缘与钢轨内侧面的摩擦增加，同时，由于转向架转向和侧向力作用，上下心盘等部分摩擦加剧。,经验公式：,根据可知曲线半径愈小，曲线附加阻力愈大，还会给运营工作带来以下不利影响：,（区间线路最小曲线半径）,（N/KN）,用一定的比例尺，把线路中心线及其两侧的地面情况投影到水平面上，就是铁路线路平面图。线路平面图和纵断面图是铁路勘测设计、施工和运营的重要文件。,6.铁路线路平面图,线路平面图,线路纵断面由平道、坡道及设于变坡点处的竖曲线组成。,二、铁路线路的纵断面及纵断面图,坡道坡度及坡道附加阻力示意图,1.坡道的坡度及竖曲线为了适应地面的起伏，线路上除了平道以外，还修成不同的坡道，平道和坡道就成了线路纵断面的组成要素。坡度是一段坡道两端点的高差h与水平距离L之比，用i表示，如下图所示。,坡段的特征用坡度和坡段长度来表示。,坡段长度是该坡段前后两个变坡点之间的水平距离。,平道与坡道、坡道与坡道的交点，叫变坡点。列车经过变坡点时，坡度突然变化，车钩内产生附加应力；坡度变化越大，附加应力越大，容易造成断钩事故。我国铁路规定，在I、II级线路上，相邻坡段的坡度数差大于千分之3、III级铁路大于千分之4时,应以竖曲线连接。竖曲线是纵断面上的圆曲线。竖曲线的半径，I、II铁路为10000m、III级铁路为5000M,关于线路纵断面的名词,机车、车辆在坡道上运行时，除了基本阻力之外，受到由坡道引起的阻力，称为坡道附加阻力。坡道阻力是机车、车辆的重力沿轨道下坡方向的分力。,2.坡道附加阻力,机车、车辆的单位坡道阻力（N/KN）在数值上等于坡度的千分数。,坡道阻力有正负之分，负阻力起牵引力作用。,例如列车在6的坡道上运行，上坡时坡度千分数，单位坡道阻力；下坡时坡度千分数，单位坡道阻力。,（1）限制坡度的选定,3.限制坡度与加力牵引坡度,1）限制坡段定义在一个区段上，决定一台机车所能牵引货物列车最大重量的坡度，叫做限制坡度。一般情况下限制坡度和最大坡度相当。,每一铁路区段都是由许多平道和不同坡度的坡道组成的。坡道的坡度不同，它们对列车重量的影响也就不同。坡度越大，阻力越大，列车牵引重量越小。,（2）换算坡度,如果在坡道上有曲线，列车在坡道上运行时所遇到的单位附加阻力应为单位曲线附加阻力与单位坡道附加阻力之和。由于曲线附加阻力无负值，而坡道附加阻力有正、负之分，所以总单位附加阻力（NKN）=根据前述的（NkN）的对应关系，将总的单位附加阻力换算为坡度，则有：,如此求得的坡度，称为换算坡度，又称加算坡度。由此可知，当坡道上有曲线时，列车上坡运行时坡道就显得更陡；而下坡运行时，坡道则显得更缓了。,（2）换算坡度,【例题】试按下图所示资料（列车长800m），求列车运行在BC段的换算坡度？,解：列车上坡运行时的列车下坡运行时的,（3）加力牵引坡度的确定,1）加力牵引坡段的定义在一条轶路线的全线范围内，地形是不相同的。有一般地段，有困难地段，还可能有特殊困难地段(如跨越山岭地段)。在特殊困难地段，线路纵断面的设计有两个方案：A.可以修建隧道穿过山岭；B.也可以利用高坡(坡度值大于限制坡度数值的坡段)跨越山岭。在这个坡段上，列车必须以双机牵引或多机牵引。这种坡段称为加力牵引坡段。例如，我国京张铁路的关沟段和宝成铁路的宝凤段，都采用了加力牵引坡段。,3.限制坡度与加力牵引坡度,线路纵断面图是用一定的比例尺（水平方向为1:10000、垂直方向为1:1000）和规定的符号，把平面图上的线路中心线展直后投影到铅垂面上，并注有线路平面和纵断面有关资料的图。,4.铁路线路纵断面图,线路纵断面图,三、线路标志,1.线路标志的作用线路的标志是为线路的维修和养护，为了司机和车长等工作上的需要而设置的。,为何需要设置线路标志？,线路标志设在计算里程方向的线路左侧。,（1）公里标、半公里标是线路的里程标。公里标从铁路线路起点开始，每走一公里设置一个；半公里标设于线路的半公里处。,2.线路标志的类型及设置地点,（2）曲线标为曲线的技术参数，在上面标明曲线的有关要素(曲线长度、缓和曲线长度、半径、超高、加宽)。该标设置于圆曲线的中部，示意图如下：,该标设置于圆曲线的中部，示意图如下：,（3）坡度标表示该坡道的坡度大小及坡段长度，并用箭头表示上坡和下坡。坡度标设在变坡点处。,（4）桥梁标设在桥梁中心里程（或桥头）处，标明桥梁编号和中心里程。,（5）管界标设在铁路局、工务段、领工区、养路工区、供电段、电力段的管辖地段的分界点处，两侧标明所向的单位名称。,铁路路基是轨道的基础，承受并传递轨道的重量及列车的动载荷。,铁路路基特点：是铁路线路的重要组成部分，在整个铁道工程中占有很大比重；铁路路基采用天然土、石构筑，暴露于大自然中，不断受到侵蚀、破坏。,铁路路基,1.3铁路路基,通常，把垂直于线路中心线的横截面称为路基横断面，简称路基断面。按照路基所处的地势情况与横断面的形状，路基断面可以分为6类：,一、路基的断面形式,1、路堤路基设计标高高于地面标高，用土、石填筑而成的路基。,路基设计标高低于地面标高，通过挖掘而形成的路基。,路堑实物图,一、路基的断面形式,2、路堑,路基设计标高与地面标高相同，轨道直接铺设在经过处理的天然地面上。,半路堤断面简图,不填不挖路基断面简图,4、半路堤在山岳地区，通过部分填筑而形成的路基。,3、不填不挖路基,一、路基的断面形式,5、半路堑在山岳地区，通过部分挖掘而形成的路基。,半路堑断面简图,半路堑实物图,一、路基的断面形式,6、半路堤半路堑经过填、挖两部分构成的路基。,半路堤半路堑断面简图,一、路基的断面形式,二、路基的组成,路基边坡,路基附属设施,铁路路基组成,路基,路基本体,路基本体,路基顶面,路肩,1、路基顶面路基顶面即路基的顶部，是铺设轨道的工作面。根据路基顶面形状，分为有路拱、无路拱两种形式。路基顶面的宽度是指从路基一侧的路肩边缘到另一侧路肩边缘之间的距离。,无路拱路基断面,有路拱路基断面,路基顶面宽度示意图,2、路肩与路基边坡路肩：路基顶面两侧无道床覆盖的部分。路基边坡：路肩边缘以外的斜坡。,路基路肩与边坡示意图,路肩的作用：1）抵抗路基核心部分在受压力时向外发生挤动、变形，加强路基的稳定性；2）防止道渣滚落于路基坡面，保持道床完整；3）便于设置必要的线路、信号标志；4）供铁路现场作业人员行走，便于进行工作。,二、路基的组成,3、路基附属设施,排水沟,路基附属设施的作用：保证路基的强度与稳定。,排水设施地面排水设施汇集地表雨水，引到路基以外。例如：排水沟（见图）、截水沟等。地下排水设施截断、疏导地下水，排出路基。,路基边坡度冲刷防护,防护设施路基边坡坡面防护增强路基边坡的抗风化能力。例如：植被防护、砌石防护等。路基边坡冲刷防护用于滨河、河滩、水库地段防护。例如：植被防护、抛石防护等。,挡土墙,加固工程通过修建加固结构物或其它措施，使路基获得稳定。例如：挡土墙、扶壁、挡棚等。,山体挡棚,3、路基本体主要是由哪几部分组成的？试画图说明。,本节习题,4、设置缓和曲线的目的以及缓和曲线的特征。,2、铁路线路是由哪些组成。,1、小半径曲线对运营的影响。,桥梁，在铁路架空的部位承托轨道。,内昆线金沙江大桥,1.4桥隧建筑物,隧道，铁路穿越山岭所开凿的地下通道。其底部承托着轨道，四周承受着围岩的压力。隧道也可以代替桥梁，从河道、海峡下穿过，即水下隧道。,内昆线安边2号隧道,涵洞，设置在路基下的过水建筑物。承受通过路基传来的动力载荷，以及路基土体的土压力。,涵洞,桥梁,英国1877年建成了第一座钢筋混凝土桥，铁路桥梁也进入了新纪元，新材料的使用使得桥梁的跨度一步步提高1882年开始建造的英国福斯海湾桥是公认的铁路桥梁史上的里程碑之一,1892年，当中国的唐胥铁路向东展筑至河北滦州（今滦县）时，在滔滔的滦河上，架设了我国第一座采用气压沉箱来修建桥墩基础的滦河钢结构桥。,旧中国最长的铁路桥郑州黄河桥黄河桥位于今京广线郑州北30公里处的邙山头，全长3015米，共102孔，为单线铁路桥。1903年9月开工，1905年11月15日竣工。工程造价库平银265万两，由比利时的公司承建,旧中国最大跨度的铁路桥泺口黄河桥泺口黄河桥位于今京沪线济南市北泺口镇，全长12552米，共12孔下承钢桁梁。1909年7月开工，1912年11月29日竣工。由德国孟阿恩桥梁公司设计和监造。泺口黄河桥是津浦铁路最大的桥梁，其1647米跨度的悬臂梁也是中国成立前跨度最大的钢桁梁,公铁两用第一桥三棵树松花江桥三棵树松花江桥位于哈尔滨市三棵树，上层为公路，全长11476米，双车道；下层为单线铁路桥，桥长10396米，共15孔该桥1932年3月开始勘测，同年11月开工，1933年11月，铁路部分竣工，1934年9月，公路部分竣工，全桥建成，由日本铁道省研究所、南满洲铁道株式会社设计、施工,万里长江第一桥武汉长江大桥武汉长江大桥是铁路公路两用桥，全长131948米，正桥长11588米。铁路在下层，公路在上层。铁路为双线，两侧人行道各宽225米。公路路面宽18米，两侧人行道各宽225米。,我国铁路最大跨度的钢筋混凝土拱桥永定河7号桥,七号桥全长217.98米，主跨为一孔150米跨度的中承装配式钢筋混凝土拱，矢高40米，两片拱肋中心距为7.5米，拱轴线采用二次抛物线，由拱肋、吊杆、横梁、纵梁及风弦等组成,永定河7号桥于1960年2月开工，中途停工数年，1966年6月竣工,南京长江大桥是连接津浦线与沪宁线的特大铁路公路两用桥，全长678855米。双线铁路在大桥下层，宽14米。公路在上层，宽15米，可并排走行四辆卡车，两侧各有225米宽的人行道。,南京长江大桥的建成，结束了70多年来津浦线与沪宁线客货运过江靠轮渡的历史。,我国桥梁建设新的里程碑南京长江大桥,九江长江大桥全长7675.4米。下层为铁路桥，双线；上层为公路桥，4车道，两侧各设宽2米的人行道，是中国20世纪90年代最长的公铁两用桥,我国跨度最大的公铁两用桥芜湖长江桥芜湖长江大桥位于长江下游安徽省芜湖市，全长10616米，是目前中国最长的公铁两用桥。跨江主桥长2193米，公路在上层，铁路在下层。大桥主跨312米，是我国迄今为止公铁两用桥中跨度最大的桥梁,一、铁路桥梁,1、桥梁的作用与分类作用：供铁路线路跨越水流、山谷或其它建筑物的设施。跨越河流跨河桥。跨越山谷跨谷桥。跨越铁路、公路跨线桥。跨越市区、工业区、农作物区旱桥。,跨河桥(陇海线渭河桥),跨谷桥(南昆线八渡3号大桥),跨线桥,旱桥(西康线),一、铁路桥梁,2、桥梁结构我们以跨河桥为例，其组成部分为：桥面、桥跨结构、墩台及基础。,一、铁路桥梁,连续梁桥,3、桥梁分类桥梁的型式很多，根据桥梁受力情况，分为5类：梁桥、拱桥、刚架桥、悬桥和组合体系桥等。,（1）梁桥梁桥在竖向载荷作用下只产生竖向反力。桥跨为梁，只受桡受剪，不受到轴向力。梁桥又分简支梁桥、连续梁桥（见图）、悬臂梁桥。,一、铁路桥梁,实体拱拱桥,（2）拱桥拱桥在竖向载荷下有竖向反力和横向反力，无铰拱桥还产生支座弯矩。桥跨为拱，以受压为主，也受桡受剪。拱桥可以分为实体拱拱桥和桁拱拱桥。,一、铁路桥梁,3、桥梁分类,斜腿刚架桥,（3）刚架桥刚架桥的特点是桥跨与墩台以刚性连接成一体，在竖向载荷的作用下有竖向反力和水平反力，无铰刚架还有支撑弯矩。刚架以受桡为主，也受剪和轴向力。从造型上刚架桥可以分为门形刚架桥和斜腿刚架桥。,一、铁路桥梁,3、桥梁分类,悬桥,（4）悬桥悬桥以缆索跨过塔顶，锚定于河岸上作为承重结构，在缆索上悬挂吊杆，吊起桥面系。缆索受拉。,一、铁路桥梁,3、桥梁分类,斜拉桥,（5）组合体系桥组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。例如：系杆拱桥是由梁与拱的组合体系；斜拉桥是梁与索的组合体系。,一、铁路桥梁,3、桥梁分类,二、隧道,在崇山峻岭间修建铁路，为了保证现代化铁路的顺直、平缓，需要开凿隧道让铁路穿过。我国是一个多山的国家，铁路线上隧道长度的比重将会越来越大。,1、隧道的基本组成,隧道是修筑在地层内的建筑物，铁路隧道结构由主体建筑物和附属建筑物组成。主体建筑物洞门、洞身衬砌。作用是保持隧道的稳定，保证列车的安全运行。附属建筑物避车洞、防排水设施、通风设施。为隧道安全、养护与维修隧道的需要而设置。,二、隧道,大瑶山隧道洞门,秦岭隧道的洞身衬砌,1、隧道的基本组成,2、隧道的衬砌结构,衬砌是用于支持隧道四周围岩，防止其塌落的设施。隧道衬砌材料应该具有足够的强度、耐久性；特殊地段还要求抗冻、抗渗、抗侵蚀性。,二、隧道,3、隧道洞门,隧道洞门的学习内容主要是考虑洞口位置的选择：结合地形、地质、水文地质情况，施工及运营条件，洞口有关工程全面考虑。,二、隧道,隧道洞口的安全,问题：如何防止仰坡塌方，落石堵塞洞口？,4、铁路隧道附属建筑物,（1）避车洞及其作用小避车洞保证隧道内维修人员的安全。大避车洞存放工具材料。隧道两侧，每隔60m设置一小洞，每隔300m设置一大洞。,（2）隧道通风设备隧道的通风是隧道设计的重点内容。原因之一是当蒸汽机车、内燃机车通过隧道时，排出有害气体。如果隧道通风不良，将危害旅客和铁路工作人员的健康。隧道通风有两种形式：自然通风；机械通风。,二、隧道,（3）防排水设施我国的隧道防排水技术，采用以“排”为主，“截、堵、排”的综合治水方法。“截”截断地表水、地下水流入隧道的通道。“堵”在洞身衬砌内设置防水层，防止地下水渗入隧道。“排”将洞身衬砌后的积水引入隧道，通过隧道内的水沟排出。,4、铁路隧道附属建筑物,二、隧道,三、涵洞,涵洞设在路堤下面的填土中，是用以通过水流的一种建筑物。,在路基、桥隧建筑物修成之后，就可以在上面铺设轨道。轨道由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。它起着机车车辆运行的导向作用，直接承受由车轮传来的巨大压力，并把它传布给路基或桥隧建筑物。,1.5轨道,1.5轨道,1）支承和引导车轮；2）为车轮滚动提供阻力较小的表面；3）承受车轮的作用力并传布于轨枕；4）在电气化铁路和自动闭塞区段，作为轨道电路使用。,1.钢轨的功用,一、钢轨,防脱护轨,桥上护轨,2.钢轨的特点与钢轨断面,钢轨的作用是直接承受车轮的巨大压力并引导车轮的运行方向，因而它应当具备足够的强度、稳定性和耐磨性。,刚度抵抗由动荷载引起的挠曲变形；韧度防止动荷载引起钢轨折断；硬度防止被车轮压陷或磨损太快；顶面粗糙度有利于机车的牵引力、制动力的实现。,（1）钢轨特点,（2）钢轨断面,为了使钢轨具有最佳的抗挠曲性能，钢轨采用“工”字形断面，由轨头、轨腰和轨底组成。,为使钢轨更好承受来自各方面的力，钢轨应具有一定高度；轨头为适应轮轨接触，应大而厚，并具有足够面积；为保证稳定性，轨底应有足够宽度和一定厚度。,在我国，钢轨的类型以每米长度的大致质量的kg整数（kg/m）表示，现行的标准钢轨类型有：75kg/m、60kg/m、50kg/m等。,3、钢轨类型及长度,我国标准钢轨长度为12.5及25m两种。,为使钢轨接头对接，曲线内股应使用厂制缩短轨。12.5m标准轨的缩短量为40mm，80mm，120mm三种；25m标准轨的缩短量为40mm，80mm，160mm三种。,4.轨缝,普通轨道为适应钢轨热胀冷缩的需要，钢轨接头处必须留有一定的缝隙。预留轨缝不应太小，以免高温时钢轨伸长而无伸长余地；轨缝也不应太大，以免低温时钢轨缩短，把接头螺栓拉弯或拉断。,式中：计算轨缝尺寸（mm）；L钢轨长度（m）；构造轨缝，38、43、50、60、75kg/m钢轨均采用18mm；t0更换钢轨或调整轨缝时的轨温（oC）；,4.轨缝,5.无缝线路,将标准长度的钢轨焊接成为长钢轨的轨道。我国一般采用25m的钢轨先在焊轨厂焊成250500m的长轨条，然后再运到铺轨地点，再焊成10002000m的长轨条或按设计长度进行铺设。无缝线路由于消除了钢轨接缝，因而具有行车平稳、机车车辆及轨道维修费用低、使用寿命长等优点。,（1）功用1)承受钢轨的垂直力、水平力。2)传递这二力给道床和路基。3)保持钢轨方向、位置、轨距。,二、轨枕的功用、特点,坚固耐久、具有弹性、造价合理、制造维修方便。可以认为，轨枕是介于钢轨与道床之间，承受来自钢轨的各向压力，并将压力弹性地均布于道床的设施。,(2)特点,轨枕按制作材料分，有钢筋混凝土枕和木枕两种。我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕。,木枕,钢筋混凝土轨枕,（3）轨枕的分类,轨枕按用途分，有普通轨枕、岔枕和桥枕。,岔枕,桥枕,短轨枕与长轨枕,宽轨枕,（1）每千米配置轨枕数每千米配置的轨枕根数，由运量、行车速度、线路等级条件决定。力求在最经济条件下，保证轨道具有足够的强度与稳定性。,我国铁路规定：(1)木枕轨道，每千米轨枕数最多为1920根，最少为1440根；(2)混凝土枕轨道，每千米轨枕数最多为1840根，最少为1440根。,配置轨枕数示意图,3.轨枕的布置,联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件。接头联结零件：两节钢轨的末端，用接头联结零件联结。先用两块鱼尾板夹住钢轨，然后用螺栓拧紧。为防止螺栓松动，在螺帽与鱼尾板之间，加有弹簧垫圈。,接头联结零件,三、钢轨接头,1、接头联结零件,把钢轨与轨枕牢固地联结起来，以确保钢轨位置稳定。根据轨枕的性质，中间联结扣件可以分为：木枕联结扣件和混凝土枕联结扣件。从分类上我们可以推测，不同的轨枕，存在不同的联结方式。,钢轨与轨枕的联结,2、中间联结扣件,混合式：目前大量采用的联结方式是混合式。混合式是先用道钉把垫板与木枕扣紧，然后再用道钉将钢轨、垫板和木枕三者同时联结。混合式扣件零件少，安装成本低，但扣紧力不如分开式。,（1）木枕扣件及木枕联结方式,目前，我国木枕轨道地段中间联结方式主要有混合式和分开式。,分开式：分开式是将垫板分别与轨枕和钢轨单独扣紧。分开式扣压力大，能有效防止钢轨的横、纵向位移，同时便于安装与更换，但成本高。在特殊线路与桥上线路使用。,图1-21钢轨与木枕的分开式联结,因混凝土枕重量大、刚度大，故混凝土枕扣件的性能也比木枕扣件好。,（2）混凝土枕联结扣件及混凝土枕联结方式,道床介于轨枕与路基之间，是轨道的重要组成部分。道床是铺设在路基面上的石碴（道碴）垫层。主要作用是支承轨枕，把从轨枕上部的压力均匀地传递给路基；并固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动；缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击。,道床断面,道床示意简图,四、道床,1.道床的功用与材料选择,（1）对道床的要求,1）承受来自轨枕的压力，均匀的传递到路基；2）提供轨道的横、纵向力，保持轨道的稳定；3）提供轨道弹性，减缓、吸收轮轨的冲击、振动；4）提供良好的排水性能，减少路基病害；5）便于轨道养护维修作业。,碎石道床示意图,以碎石、矿渣、沙子等为材质构成的碎石道床，满足以上5点要求，价廉物美，是我国目前使用最广泛的道床类型。,1）质地坚硬，耐压、耐磨，具有弹性；2）排水性能好，吸水度小；3）不易风化、侵蚀。,（2）道床应具备的性能,道床断面为梯形，主要有三个要素：,1）道床厚度（h）:足够的厚度，有利于减小基面应力，降低发生永久变形的可能，确保轨道稳定。2）顶面宽度（b）：一般为3米。3）边坡坡度（i）,道床纵断面示意图,2、道床断面,列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外，还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向移动，有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨道的爬行。,五、防爬设备,1.爬行的定义,轨道爬行的危害轨缝不均，轨枕歪斜，对轨道造成极大破坏，危及行车安全。,防止爬行，需要加强扣件的扣紧力。扣紧力的加强，是通过安装防爬设备实现的。在直线地段，由于列车纵向力的作用，轨枕可能被拉斜。预防方法是将防爬器与防爬支撑配合使用。,石质防爬器,2.防止爬行的措施,轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸。从轨道横断面上来看，轨道的几何形位包括轨距、水平、外轨超高和轨底坡。轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离，位保证机车车辆顺利通过小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。两股钢轨的顶面应置于同一水平差。从轨道的纵断面上看，轨道的几何形位包括轨道的前后高低。钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度，为行车平稳创造条件。,六、轨道几何形位,（1）轨距,两根钢轨轨头内侧之间的距离称为轨距。我国规定，轨距应在钢轨头部内侧顶面下16mm处测量。我国铁路主要采用1435mm的标准轨距,世界各国铁路也普遍采用1435mm的轨距。轨距宽于1435mm的称为宽轨铁路，如俄罗斯采用1524mm的宽轨铁路。轨距窄于1435mm的称为窄轨铁路。我国云南省尚有从昆明至河口的1000mm的窄轨铁路。在机车车辆不断运行的情况下,轨距可能产生一定的误差，我国规定标准轨距的误差宽不得超过6mm，窄不得超过2mm。,1.直线部分轨距和水平,轨距示意图,轨距应大于轮对宽度(轮对的两轮缘外侧距)。轮对的轮缘与钢轨之间应留有一定的活动间隙，称为游间。,轨距轮对宽度活动量,式中，S为轨距(mm)；q为轮对宽度(mm),轮对与钢轨的相互位置,钢轨与轮缘间留有游间是为了轮缘能在两根钢轨间自由滚动，而不会被卡住，并减少轮轨磨耗和运行阻力。但游间过大又会增加车辆运行时的横向摆动，即车辆蛇行运动幅度。我国规定游间正常值为14mm，最小值为9mm，最大值为47mm。,1.直线部分轨距和水平,（2）水平在线路同一断面处左右两股钢轨顶面的高度差，简称“水平”。轨距和水平均用道尺来测量。通常每6.25m检查一处，即每节12.5m钢轨的接头及中间各检查一处。直线地段两股钢轨的顶面应保持在同一水平，高差不允许超过4mm。,(3)轨底坡在直线上钢轨不是竖直铺设，而要向内倾斜1:40的坡度，称为轨底坡。轨底坡的设置是利用钢轨垫板做成1:40的坡度，钢轨安置在垫板上而形成内倾度。设置轨底坡的目的是为了钢轨能适应车辆的圆锥形踏面(车轮踏面接触轨头的主要部分为1:20的圆锥面)，使车轮压力集中于钢轨中轴线，减少轨头偏心磨耗，有利于防止或减轻轮对的蛇形运动。,2、曲线部分的轨距和水平,习题二,1、钢轨的功用是什么？A.在电气化铁路和自动闭塞区段，作为轨道电路使用。B.承受车轮的作用力并传布于轨枕；C.支承和引导车轮；D.为车轮滚动提供阻力较小的表面；E.承受车轮的作用力并传布于轨枕与道床；,3、根据钢轨的功用，推断钢轨应具备的特点。,4、计算：某地铺轨，选用12.5米钢轨，铺轨时测得轨温为41度，当地最高气温为44度，最低温度为0度，求应该预留的轨缝大小。,2、列车制动、转向是轨道发生爬行的原因，请分析容易发生爬行的地段：A.道岔地段B.隧道地段C.长大下坡道D.曲线地段E.车站到发线,机车车辆在运行过程中，常常需要由一条线路转入另一条线路，或跨越其它线路。在就需要设置线路的连接与交叉设备，即道岔。,道岔是铁路轨道的重要组成部分。由于道岔数量多、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。,1.6道岔,一、单开道岔,单开道岔是最简单、最常用的一种道岔。,（1）三大组成部分：转辙器部分；辙叉及护轨部分；连接部分。,1.单开道岔的组成,（2）8个组成部件转辙器部分的基本轨、尖轨、转辙机确定道岔的开通方向辙叉及护轨部分的翼轨、护轨、岔心保证车轮安全通过交叉处连接部分的直轨、导曲线轨起连接作用,单开道岔组成部分,请指出道岔的组成部分及组成部件。,？,(1)转辙器部分的功用与组成功用：引导机车车辆的行驶方向。组成：两根基本轨、两根尖轨、各种联结零件、道岔转换设备。,单开道岔的转辙器部分,2.单开道岔的转辙器部分,基本轨一般采用12.5m或25m的标准轨制成，除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承担车轮横向水平力，并保持尖轨位置稳定。,(2)基本轨,(3)尖轨,尖轨是用与基本轨同类型的标准钢轨或特种断面钢轨刨制而成。尖轨依靠被刨尖的一端与基本轨紧密贴靠，以正确引导车轮的运行方向，列车靠它引进直股或侧股线路上。,2.单开道岔的转辙器部分,3、辙叉与护轨部分,包括辙叉、护轨、主轨（安装护轨的基本轨）及其他联结零件。,(1)辙叉,由翼轨和心轨（叉心）组成。叉心两工作边的交点称为辙叉理论中心（理论尖端）；叉心实际尖端处有610mm的宽度称为实际尖端；叉心两工作边的夹角称为辙叉角。,(2)护轨,制约车轮走向，使之安全通过“有害空间”，避免走向异侧或撞击心轨。,护轨中间部分为平直线，与基本轨平行；为使车轮轮缘能顺利进入护轨轮缘槽，在护轨平直段的两端设置缓冲区。,(3)可动心轨辙叉,可动心轨辙叉的心轨在翼轨框架范围内转换，以保持直、侧向轨线的连接，消灭了固定辙叉的“有害空间”，且直向无需设置护轨，提高列车运行的平顺性。,4、连接部分,连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路。连接部分包括直连接线和曲连接线部分，曲连接线称导曲线。,5、辙叉号数,道岔的辙叉号码可用道岔辙叉角的余切（即辙叉的跟端长和跟端支距的比值）来确定。,辙叉号码N越大，辙叉角越小，侧向过岔允许速度越高。但N越大，则道岔全长越长，占地长度也越长，工程费用相应增加。我国铁路主要使用9号道岔、12号道岔、18号道岔、30号道岔，他们允许通过的速度分别是30km/h、45km/h、80km/h、140km/h。,一般在图纸上，都采用中心线形式表示道岔。,右开道岔,左开道岔,6、其他,道岔始端（或称岔头）与道岔终端（或称岔尾）：尖轨尖端前基本轨端轨缝中心处称道岔始端，而辙叉根端轨缝中心处则称道岔终端。,顺向过岔与逆向过岔：列车通过道岔时，凡是由道岔终端驶向道岔始端时，称顺向通过道岔，反之由始端驶向终端时，称逆向通过道岔。,6、其他,二、对称道岔,整个道岔对称于主线的中线或辙叉角的中