【土建专业认知实习报告】铁道工程认识实习报告

北京交通大学土木1008土木建筑工程学院铁道工程认知实习报告铁道工程认识实习报告单位：北京交通大学土木建筑工程学院班级：土木100X班姓名：小飞机学号：-实习时间：2011年10月22日实习地点：青龙桥路线、野溪斜河涧路线实习内容：2011年10月22日，我随第三小组的全体同学进行了土木工程道铁方向的认知实习，我们先去了青龙桥火车站，参观了中国人第一条自主建设的铁路——京张铁路，然后参观了郊区的一座小型铁路桥。在老师的讲解和实地围观后，对铁道的选线，轨道的结构和一些其他的铁道相关知识，对铁道工程有了概念和感官上的大体认识。本文将大致介绍本次实习所了解的铁道知识以及自己对铁道工程的理解和感受。我们早上上车后坐着校车前往了八达岭方向，本来还挺困的同学们在车上打了一会盹醒来看到了外面山头上绵延的长城城墙，然后一下子都精神提来了。国庆本来就准备来参观一下长城，由于没挤上车，所以只好作罢，这次实习给了一个意外的机会。之后的行程中既能免费参观极具历史意义的青龙桥车站和京张铁路，又能学习专业知识，心里开始觉得有点小幸福了，兴趣也有了。京张铁路青龙桥火车站，地处燕山深处北京八达岭长城脚下，是一座见证了中国铁路百年发展的火车站。京张铁路修建于1905年，当时处于清朝末年的中国积贫积弱，各帝国主义争先在中国划分势力范围，并疯狂掠夺中国铁路的筑路、管理权。当清朝政府决定要修建京张铁路的消息传出后，各帝国主义国家都不相信中国人能够自己建成这条铁路，在这种情况下我国杰出的爱国铁路工程师詹天佑出任京张铁路总工程师，开始了这条铁路的勘测、设计、施工之字型铁路上的道岔青龙桥车站站台四年后的1909年，全部由中国人自己修筑的，全长201.2公里的京张铁路顺利通车，它的通车正如李四光所说：詹先生“为深受侮辱的当时中国人争了一口大气”。青龙桥火车站所处的这段铁路是整条京张铁路的精华所在。车站旁的八达岭隧道全长1091米，詹天佑在当时没有新式开山机、抽水机和通风机设备的困难情况下，创造性地采用两端开凿，中开竖井的施工方法，顺利解决了难题。仅用了18个月就开凿成功，为我国铁路第一个超千米长大隧道，它的胜利开通曾在当时令世人瞩目。针对八达岭一带地势陡险，坡度大的难题，詹天佑充分发挥了他的聪明才智设计了著名的“之”字形线路，使列车能够顺利通过，而青龙桥车站就是这“之”字形线路的中间一段。这两项工程是京张铁路的关键工程。

现在的青龙桥火车站还基本保留着100多年前的原貌，其主要建筑还是原带有上世纪西洋风格的老候车室，车站旁竖立有一尊詹天佑全身铜像，为1919年詹天佑逝世后，中华工程师学会所立；铜像的后边拾级而上，是呈站台状的詹天佑墓，建于“之”字型铁路线路示意图1982年，是由铁道部等单位从北京海淀迁移至此的。

京张铁路通车后，所有的列车在通过“之”字形线路时，都要在青龙桥站做技术性停靠，车站每天要接送几十对列车。解放后，国家为避开京张铁路青龙桥一段的大坡道，修建了丰沙线铁路，特别是上世纪70年代丰沙二线的建成通车，从京张铁路分流走了大部分列车。近年来，随着列车的加大编组和提速，现从北京西客站开出的列车都改走了丰沙线。青龙桥火车站全年的客流已从80年代的10多万人，减少到只有几千人。但由北京前往呼和浩特、包头等方向的列车和前往莫斯科的国际列车仍需此站做技术性停留。“之”字形线路也仍在使用中。目前每天只有7对S2线动车和2对普通列车进站停靠，本身已经作为观光景点的青龙桥车站仍然在为游客游览长城提供了交通的便利。只不过线路上运行的列车由一百年前蒸汽机车换成了现在和谐的动车，我们也很有幸的看到了和谐长城号的路过。~运行在京张铁路上的和谐长城号借此机会，我们也了解了轨道的相关知识。轨道结构由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备及道岔等主要部件组成。钢轨：依重量可分43Kg/m、50Kg/m、60Kg/m、75Kg/m等几种，单位长度重量不同，也就有了我们平时说的轻轨、重轨，不同重量的钢轨承重能力不同，应用的范围也就有了差别；依长度分有12.5m、25m等，以及各种缩短轨，当然为了减少震动的影响，近年来无缝钢轨也开始得到了应用，尤其是在高速铁路上；依材质可分为U74、U71Mn、PD3等；依钢轨的断面可分为标准型、异型轨等。轨枕：可分为木枕、预应力钢筋混凝土枕及钢枕等。木枕采用木材制造，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。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15~20%，因此，尤其适用于高速客运线。钢筋混凝土轨枕的缺点是重量比木枕大得多。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。可以看到京张铁路这一段也换上了混凝土枕。扣件：扣件是连接钢轨和轨枕的中间连结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。在混凝土轨枕的轨道上，由于混凝土轨枕的弹性较差，扣件还需提供足够的弹性。为此，扣件必须具有足够的强度，耐久性，和一定的弹性，并有效第保持钢轨与轨枕之间的可靠联结。此外，还要求扣件系统零件少，安装简单，便于拆卸。大致可分为道钉式、扣板式、各种弹条式、新型减振扣件等。接头联结：如各种鱼尾板结构等，是用于轨道与轨道之间连接使用的连接紧固件。道床：道床通常指的是轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。道碴是直径20~70mm的小块状花岗岩，块与块之间存在着空隙和摩擦力，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50~80%。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。还有排水等作用可依照材质、粒径、形状等的不同对道碴的质量进行区分。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。道岔：各种型号的道岔。如9号、12号、18号、38号等。道岔的型号实际上代表了辙叉角（α）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值，即N=cotα=FE/AE，N就是道岔号。显而易见，辙叉角α越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，事物总有它的两面性，道岔号数越大，道岔越长，造价自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制宜，因线而异，不可一概而论。依照其结构的差异又有具体的型式划分。如：固定辙叉、可动心轨辙叉式道岔结构等。道岔转辙器无碴轨道：无碴轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道碴道床而组成的轨道结构型式，它具有轨道稳定性高，刚度均匀性好，结构耐久性强和维修工作量显著减少等特点，对于高速铁路较传统的有碴轨道有更好的适应性。依据轨下基础的形状、使用位置、底层处理的情况等分为众多的型式。如：框架式、板式、梯子式整体道床等；桥上、隧道、路基上无碴轨道等。参观完轨道之后，我们顺便参观了一下青龙桥车站，那是一个百年老站。车站目前更类似一个小小的铁路博物馆。高大的詹天佑像耸立在中西结合的站房边，西式的百叶窗棂之上是中式的女儿墙，屋顶下雕刻着中式的太极图案，寓意平安。站房的小院里，还保留着当年的人工道岔、油灯座、铁轨做成的报车器。詹天佑先生便埋葬于傍边的山坡上，我们也瞻仰了他的陵墓。身为交大土建的一员，我们也要有足够的志向并付出足够的努力来像詹公一样为国家的建设事业发展做出自己的贡献。詹公天佑之像然后我们这组人又乘车来到了一座跨河的铁路桥，线路有位于地基和桥面两部分，并且正好经过曲线线路，是一个很好的实地学习铁路线路的区段。铁路横剖面示意图（单位：mm）老师带我们到了一座钢梁桥上，讲解了一下铁路线路的平面图以及路基等相关知识。线路平面图1、线路平面。图中的粗实线为线路中心线，由图可看出线路的走向及直、曲线情况。该段线路范围包括三段直线、两段曲线，虚线为隧道。2、线路里程标和百米标。线路自起点开始每整公里处，注有线路里程标，如K10为设计的里程10km处。在整百米处，注有百米标数。3、曲线要素及起、终点里程。在各曲线内侧平行于线路注有曲线要素。曲线起点ZH（直缓点）和终点HZ（缓直点），HY（缓圆点）和YH（圆缓点）的里程数应垂直于线路标注在曲线内侧。4、各种主要建筑物。铁路沿线的桥梁、涵洞、隧道、车站等建筑物，应以规定的图例符号表示，并注明其所在位置的中心里程、类型及有关尺寸等。5、地形。图中用等高线来表示铁路线经过地的地面起伏形状。线路曲线：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α，曲线长L，切线长度T，如下图所示：圆曲线要素在一般情况下，一条曲线的半径始终不变的，通称单曲线。为了适应特殊地形，有时需要在一个曲线上采用几个不同的半径形成复曲线。在线路平面上最常见的是单曲线，简称曲线。曲线半径是表示圆弧曲度的指标。有些国家用角度表示曲线的弯度。在线路平面设计中，曲线半径的大小是影响工程费和运营条件的基本因素，按照地形条件和设计行车速度的要求，规定最小半径。曲线对于铁路运营的不利影响主要在于产生曲线阻力、影响或限制行车速度和加速轨道磨损，尤其是小半径曲线，这些影响更突出。外轨超高：列车通过曲线时产生离心力,为平衡这种离心力,在曲线轨道上设置超高。超高有一定的限度，当离心力过大，超高不能平衡时,就必须限制速度(见铁路轨道几何形位)。由于超高是固定设置的,而通过曲线的各种列车速度是不同的,其离心加速度各不相同;对速度较高的旅客列车,势必产生未被平衡的离心加速度,它影响列车运行的安全和旅客的舒适度。由于具体条件不同，各国规定的最高离心加速度有些差别。外轨超高小半径曲线往往引起车轮和钢轨的磨耗。列车通过曲线时，由于车轮在钢轨上的纵向滑动和横向挤压，增加了车轮和钢轨的相互磨损，半径愈小磨损愈大。根据中国现用机车实测资料统计，半径在600米以下时,磨损明显加大；半径小于400米时，磨耗急剧增加。总之,在条件许可时,曲线半径应尽量用得大些。然而,在漫长的铁路线上，自然条件往往是错综复杂的，在地形困难山区中，小半径曲线不可能完全避免。迄今，许多国家的山区标准轨距的干线上,还保持200米以下的最小曲线半径。1米轨距铁路的最小曲线半径为100米。在早期的铁路建设中，容许的最小半径是指在地形特别复杂的群山间，为了节约工程造价而允许采用的最低标准。1960年以来，高速铁路兴起，最小半径标准问题显得更为突出。容许的最小半径在技术经济比较的基础上，还必须结合设计速度来考虑。以日本东海道新干线为例，设计速度210公里/时，最小半径为2500米。法国巴黎里昂高速铁路线设计速度300公里/时，最小半径为4000米（见铁路工程）。工程技术的进步和经济上的精打细算，使山区与平原地带的曲线半径标准差距由以往的数倍，发展到20倍。与此同时，英国铁路采用了不同的办法。早期英国铁路所采用的曲线半径较小（干线上标准半径为2640英尺,即805米），为了在小半径密布的旧线上提高客车速度，特别研制了可控倾斜车体的电动车组，在不经过改造的旧线上实现了200公里/时的高速。这种措施为在旧线上提高速度开辟了新途径。缓和曲线：在最初的铁路上并没有缓和曲线，仅圆曲线和直线直接相连。经过多年实践，发现这段曲直紧接的线路经常在平面上走动，很难稳定，给线路维修工作带来许多麻烦。因此针对线路走动的规律，在直线和圆曲线之间插入一段过渡性的曲线，实施后，收到了良好的效果。于是从19世纪60年代后期开始，缓和曲线就在铁路平面设计的实践中得到肯定。缓和曲线的目的主要有：①消除列车由直线进入圆曲线时，由于车体转向架和挂钩之间相互位置的突然变更而引起的冲动；②消除列车由水平轨道变为倾斜轨道所引起的突然反应。所以缓和曲线的作用，在于使转向架、弹簧、挂钩以及车体从直线运行时的位置，逐渐地转到循着圆曲线弯道运行时的位置。在工程实施上，理想的缓和曲线既须满足上述要求，又必须便于敷设，保持相对稳定。缓和曲线的线型在行车速度不大于160公里/时的线路上,一般采用三次抛物线型在速度大于200公里/时的高速铁路线上则用曲线递减型缓和曲线。中国铁路现在采用的是三次抛物线型缓和曲线。缓和曲线的长度缓和曲线必须有足够的长度才能发挥作用。决定的因素有三：①超高顺坡不宜过陡,以保证行车安全。按中国铁路的设计标准,不得大于2‰。②外轮的提升速度不宜过快，以保证旅客的舒适。在中国铁路干线上其标准为32毫米／秒。③欠超高（未被平衡的超高）的增长率不宜过大。严格控制未被平衡的离心加速度的时变率，这对于旅客舒适是更为重要的。根据理论分析和实验观察,旅客可以接受的时变率约为0.3～0.4米/秒而日本的新干线标准则为0.245米/秒。总之，合理的长度应该全面满足前述三个因素。夹直线：两相邻曲线，转向相同，称为同向曲线；转向相反，称为反向曲线。两条相邻曲线间应设置一定长度的直线，以保证列车运行的平稳，如下图所示。车辆运行在同向曲线上，因相邻曲线半径不同，超高高度不同，车体内倾斜度不同；车辆运行在反向曲线上，因两曲线超高方向不同，车体时而向左倾斜，时而向右倾斜。这两种情况都会造成车体摇晃震动。夹直线愈短，摇晃振动愈大。相邻曲线间的夹直线根据运营实践，为保证旅客舒适，夹直线长度应保持2～3辆客车长度，困难条件下，也不应短于1辆客车长度。因此《铁路线路设计规范》规定各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度，如下表所示。表各级铁路线路两相邻曲线夹直线最小长度在行车速度较高的线路上，为保证列车运行平稳，夹直线相应要求较长，我国目前规定在最高行车速度140krnA的区段，两相邻曲线间的夹直线最小长度，一般地段宜为90m，困难地段为60m。大桥、长隧道及车站处的线路平面较长的大桥、隧道和车站都宜设在直线上。曲线桥梁的设计和施工复杂得多，钢轨更换和整形也都较困难，特别在无道碴的桥梁上，线路不易固定，设置外轨超高也有困难，直接影响行车安全。如大桥必须设置在曲线上，曲线半径也要尽量放大（例如1000米以上）。在同一座桥梁上，更不能设置反向曲线,以免列车过桥时，左右摇动剧烈,严重影响安全和舒适。隧道如必须设在曲线上时，应采用较大的曲线半径,并尽量避免把隧道设在反向曲线上,以改善运营、养护和通风条件。曲线车站不利于了望，直接影响通过能力和作业安全，由于曲线阻力，也不利于列车起动，如车站必须设在曲线上，也应尽量采用较大半径的曲线和减小转向角度，以缩小影响。反向曲线的车站平面，上述影响更严重，非有充分依据，不得采用。曲线附加阻力：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、起动阻力等。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。曲线附加阻力：当列车通过曲线时，由于惯性力的作用，外侧车轮轮缘紧压外轨，使其磨耗增大。又由于曲线外轨长于内轨，外轮在外轨上的滑行等原因，运行中的列车所受阻力比在直线上所受阻力大，两者之差称为曲线附加阻力。列车位于曲线上曲线附加阻力与列车重量之比，叫单位曲线附加阻力，用（N／KN）来表示，它的大小通常用试验公式求得：当曲线长度≥列车长度，列车整列运行在曲线上时当曲线长度＜列车长度，列车只有一部分运行在曲线上时式中600——实验常数；R——曲线半径，m；Lr——曲线长度，m；l——列车长度，m。同理，列车同时运行在几个曲线上时：从式中可知，曲线阻力与曲线半径成反比。曲线半径越小，曲线阻力越大，运营条件就越差，说明采用大半径曲线对列车运行的影响较小。而小半径曲线亦具有容易适应地形困难的优点，对工程条件有利。因此，在设计铁路线时必须根据铁路所允许的旅客列车的最高运行速度，由大到