铁路运输-铁路线路.ppt

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1、铁路线路是机车和车辆运行的基础。 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,一、铁路线路,二、铁路等级及主要技术标准,铁路主要技术标准包括：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等。这些标准是确定铁路能力大小的决定因素，一条铁路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，同时又是确定设计线的工程标准和设备类型的依据。,二、铁路车站,铁路车站及枢纽在铁路运输中的作用 1.车站时铁路运输生产的基本单位 2.对保证铁路运输工作质量起着决定性作用。 3.其能力也是铁路运输能力的重要组成。 4.在铁路投资和固定资产占很

2、大比重。 5.沟通城乡，联系城际和国内外的门户，又是联系社会生产、分配、交换和消费的纽带，对巩固国防有重大作用。,车站的分类,会让站 越行站 中间站 区段站 编组站 货运站 客运站,铁路枢纽,本章内容：,1.1 线路平面 1.2 线路纵断面 1.3 线路平面和纵断面图 1.4 线路标志,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。,铁路线路分类 铁路线路分为正线、站线、段管线、岔线及特别用途线 正线是指连接车站并贯穿或直股伸入车站的线路 站线是指站内除正线以外的到发线、调车线、牵出线、货物线及站内指定用途的其他线路,段管线是指机务、车辆、工务

3、、电务段等专用并由其管理的线路 岔线是指在区间或站内接轨，通向路内外单位的专用线路 特别用途线是指安全线和避难线,线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面(俯视)，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（侧视），表明线路的坡度变化。,线路平面,铁路线路的平面和纵断面,1、铁路线路的平面及平面图,（1）铁路线路的平面 直线和曲线是铁路平面的组成要素 列车受到的阻力类型 基本阻力：列车在空旷地段沿平、直轨道运行时受到的阻力。 附加阻力：线路上受到额外阻力，如坡道阻力、曲线阻力，启动阻力。附加阻力随列车运行条件或线路平面、纵断面情况而定。,曲线阻力如何

4、产生的？,列车通过曲线时，由于离心力的作用，使得外侧车轮轮缘挤压外轨，摩擦增大；同时由于外轨长于内轨，内车轮在轨面上滚动时产生相对滑动，从而产生了曲线阻力。 曲线阻力大小可用公式计算：,W表示单位曲线阻力，即列车每吨重量分摊的曲线阻力 适用于曲线长度大于或等于列车长度的情况,直线,15,(2)缓和曲线,圆曲线,圆曲线,1) 设置缓和曲线的原因,缓和曲线,直线,圆曲线,为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。,(2) 缓和曲线,1) 设置缓和曲线的原因, 缓和曲线半径从R（或 R ）； 运行中列车的离心力逐渐

5、（或）；,17,缓和曲线,直线,圆曲线,2）缓和曲线的特点,18,曲线路段对运营的影响,限制列车运行速度； 增加轮轨磨耗； 增加轨道设备； 增加轨道养护维修费用。,2、铁路线路的纵断面及纵断面图,（1）铁路线路的纵断面 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 坡度表示坡道线路中心线与水平面夹角的正切值,i表示坡度值，L=1500，h=9，则i为千分之6,（2）限制坡度,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。,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

6、大，列车牵引重量越小。,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：,O,1、变坡点、坡段、坡度、竖曲线,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,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,1、变坡点、坡段、坡度、竖曲线,坡度指以坡段终点对起点的高差与两点之间水平距离的比值. 用i表示。,三、线路标志,1、线路标志的作用,（1）里程标(公里标、半公里标) 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,线

7、路的标志是为线路的维修和养护和司机和车长等工作上的需要而设置的。,（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、曲半径、超高、加宽)。,该标设置于圆曲线的中部，示意图如下：,2、线路标志的类型及设置地点,（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。,2、线路标志的类型及设置地点,（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。,2、线路标志的类型及设置地点,信号标志主要有 警冲标 设在两会合线路间距离为4m的中间。线间距离不足4m时，设在两线路中心线最大间距的起点处。警冲标用来指示机车车辆的

8、停留位置，防止机车车辆侧面冲撞。,站界标,设在双线区间列车运行方向左侧最外方顺向道岔（对向出站道岔的警冲标）外不少于50m处，或邻线进站信号机相对处。,预告标,设在进站信号机外方900、1000及1100m处，但在设有预告信号机及自动闭塞的区段，均不设预告标。在双线区间，退行的列车看不见邻线的预告标时，在距站界外1100m处特设一个预告标,引导员接车地点标,列车在距站界200m以外，不能看见引导人员在进站信号机或站界标处显示的手信号时，须在列车距站界200m外能清晰地看见引导人员手信号的地点设置引导员接车地点标。,司机鸣笛标,设在道口、大桥、隧道及视线不良地点的前方5001000m处。司机见此

9、标志，须长声鸣笛提醒人们列车即将到达,通常，把垂直于线路中心线的路基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。,路堤断面简图,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。,1.3 铁路路基及桥隧建筑物,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,路堑断面简图,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

10、而形成的路基。,一、路基的断面形式,3、 不填不挖路基,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,桥梁，在铁路架空的部位承托轨道。,内昆线金沙江大桥,三、桥梁,桥梁受力,1.1 桥梁术语及其分类,标准跨径： 公路常用10m、16m、20m、40m 铁路常用20m、24m、32m、48m 桥长：两桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离。 桥下净空高度：设计洪水位（通航水位）与桥跨结构最下缘的高差H。 桥梁建筑高度：桥面与桥跨结构最下缘的高差h 。,桥梁分类

11、,桥梁分类（续）,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,四、隧道,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。,大瑶山隧道洞门,秦岭隧道的洞身衬砌,1、隧道的基本组成,涵洞，设置在路基下的过水建筑物。 设在路堤下面的填土中，是用以通过水流的一种建筑物。 承受通过路基传来的动力载荷，以及

12、路基土体的土压力。,涵洞,五、涵洞,钢轨,1.4 轨道,一、轨道的组成及作用,防爬设备,轨枕,道床,联结零件,道岔,作用：轨道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，并把它传递给路基或桥隧建筑物。,1、轨道结构的形式,钢轮钢轨的轨道结构 钢轨顶面提供车辆走行面，钢轮的轮缘和钢轨侧面的相互作用则提供导向力。 采用橡胶轮胎等形式的轨道结构 必须有走行面及侧向的挡板，车辆除走行轮外还水平安置了导向轮。 磁悬浮列车非接触式的轨道结构，则必须提供侧向非接触式的导向力。,轨道结构的形式,最常见的钢轮钢轨系统由钢轮轮缘和钢轨之间的作用里来提供导向力。,钢轮钢轨系统,轮缘是有高度h和坡度的，

13、钢轨顶面也是由圆弧组成，保证钢轮向中间靠。,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,二、钢轨,2.钢轨的特点,钢轨的作用要求它应当具备足够的刚度、韧度、硬度、顶面粗糙等特点。,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。,作用于直线轨道钢轨上的力主要竖直力，其结果使钢轨挠曲，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

14、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。,3、 钢轨断面,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：75 kg/m 、60 kg/m 、50 kg/m 等。,4、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。,列车在线路上运行时，会听到什么声音？ Joke!,5、轨缝,普通轨道为适应钢轨热胀冷缩的需要

15、，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，缝隙过大，严重影响运行。,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。,三、轨枕,1、轨枕的功用,坚固耐久、具有弹性、造价合理、制造维修方便。,2、轨枕的特点,按制作材料分，有钢筋混凝土枕和木枕两种。,木枕,钢筋混凝土轨枕,3、轨枕的分类,按用途分，有普通轨枕、岔枕和桥枕。,我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕。,（1）木枕,木枕的弹性是最好的，结构是最简单的。由于资源有限，在我国除了桥上、道岔上很少使用。,（2）混凝土轨枕,宽轨

16、枕,（1）每千米配置轨枕根数,我国铁路规定： 木枕轨道：14401920 混凝土枕轨道：14401840,配置轨枕数示意图,4、轨枕的布置,符合左下侧条件之一的地段，轨道应该加强，即每千米的轨枕数需要增加。,（2）轨枕间距,轨枕间距示意图,普通轨道上，钢轨接头处车轮的冲击动荷载大，接头轨枕间距（c）应该比中间轨枕间距（a）小一些。而且，从c向a过渡时，应该有一个过渡轨枕间距（b），以适应荷载的变化。三者大小为：abc。,4、轨枕的布置,两节钢轨的末端，用接头联结零件联结。,四、钢轨联结零件,1、接头联结零件,联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件。,两节钢轨的末端，用接头联结零件联结。,四、钢

17、轨联结零件,1、接头联结零件,联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件。,钢轨的接头连接过程,两节钢轨的末端，用接头联结零件联结。,接头联结零件,四、钢轨联结零件,1、接头联结零件,联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件。,可以分为：木枕联结扣件和混凝土枕联结扣件。,2、中间联结扣件,把钢轨与轨枕牢固地联结起来，以确保钢轨位置稳定。,我国木枕轨道地段中间联结方式主要有混合式和分开式。,道床铺设在路基面上的石碴（道碴）垫层，介于轨枕与路基之间，是轨道的重要组成部分。,五、道床,1、道床的功用与材料选择,道床断面,1）承受来自轨枕的压力，均匀的传递到路基； 2）固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动

18、，保持轨道的稳定； 3）提供轨道弹性，缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击； 4）提供良好的排水性能，减少路基病害；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，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,3、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

19、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。,六、防爬设备,通过安装防爬设备来加强接头扣件、中间扣件的扣紧力以防止爬行。,防止爬行的措施,在曲线地段，由于列车横向力的作用，很容易引起轨距扩大。预防方法是采用轨距拉杆进行加固。,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。,从轨道横断面上来看，轨道的几何形位包括轨距、水平和轨底坡。 在线路同一断面处左右两股钢轨顶面的高度差，简称“水平”。直线部分高差不能超过4mm。 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。,七、轨距,两根钢轨轨头内

20、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1435 mm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，我国云南省曾有从昆明至河口的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 6 mm，窄不得超过 2 mm。,轨距示意图,为保证机车车辆顺利通过小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。,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

21、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。,八、道岔,右开道岔,左开道岔,1、道岔的类型,单开道岔，是最简单、最常用的一种道岔。,对称道岔,整个道岔对称于主线的中线或辙叉角的中分线，列车通过时无直向及侧向之分。,对称道岔增大导曲线半径，提高侧线通过速度，并可缩短站场长度。,三开道岔,三开道岔是将一个道岔纳入另一个道岔内构成（两顺向道岔），有三个辙叉，可开通三个方向。,三开道岔可缩短用地；但尖轨寿命短，两 普通辙叉部分不能设置护轨，且存在有害空间，车辆沿主线方向运行速度低。,交分道岔,交

22、分道岔是将一个单开道岔纳入另一个道岔构成（两对向道岔）。,可开通四个方向，有四个辙叉（2个钝角辙叉、2个锐角辙叉）。交分道岔缩短了线路连接长度，但两钝角辙叉处存在无护轨的有害空间。,交分道岔,三开道岔和交分道岔的共同特点是将一个道岔套到另一个道岔内，既减少用地，又起到两幅道岔的作用，故这类道岔称为复式道岔，而单开道岔和双开道岔，则称为单式道岔。,交分道岔,2、道岔的组成（以单开道岔分析）,三大组成部分：转辙器部分；辙叉及护轨部分；连接部分。,7个组成部件： 转辙器部分的基本轨、尖轨； 连接部分的直轨、导曲线轨。 辙叉及护轨部分的翼轨、护轨、岔心（心轨）；,（3）连接部分,连接部分是转辙器和辙叉

23、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。,尖轨,辙岔与护轨,辙岔与护轨,请指出道岔的组成部分及组成部件。,？,翼轨,岔心,尖轨,基本轨,直轨,导轨,护轨,(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,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。,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。

24、,（2）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。,辙叉由翼轨和心轨（岔心）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。,两翼轨相距最近处称辙叉咽喉。 从辙叉咽喉至辙叉心轨实际尖端之间称为“有害空间”，这一段是轨线中断区段。,有害空间,有害空间,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。,无缝线路也叫长钢轨线路。就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为

25、10002000m而铺设的铁路线路。 通常是在焊轨厂将无孔标准轨焊接成200500m的轨条，再运到现场就地焊接后铺设。,无缝钢轨不是几千公里没有缝隙的，而是把25米长的钢轨焊接起来连成几百米长甚至几千米长，然后在铺在路基上，无缝钢轨一段和一段之间还是有11毫米的空隙。,钢轨接头受力特点,1）接头破坏了轨道的连续性，表现在：1 轨缝 2 折角 3 台阶,为保证行车安全，凡接近线路的各种建筑物及设备，必须与线路保持一定的距离。对在线路上运行的机车车辆的横断面尺寸，也应有一定的规定。,（1）机车车辆限界：规定机车车辆的高度、宽度； （2）建筑限界：对建筑物（含技术设备）作出规定； （3）超限货物最大装载限界：把超限货物的长、高、宽限定在一定范围内。,1、概念,2、种类,3、限界图,1.5 限界,信号机及水鹤,机车车辆限界,建筑限界,超限货物限界,当货物装车后，货物任何部分的高度和宽度超过机车车辆限界，称为超限货物。按货物超限的程度，分为一级超限、二级超限、超级超限三个级别。,1.5 限界,4、超限货物,