第五章軌道工程

1、第五章 軌道工程 路基、涵洞或橋梁、隧道 軌道工程包括城市間的鐵路工程和城市內(nèi)的各種軌道交通工程。 站場站場：既是貨物和旅客出入軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的交接點(diǎn)或界面，又是列車進(jìn)行整備、檢查、解體、編組等作業(yè)的場所。 附屬工程附屬工程：包括信號(hào)、電力供應(yīng)和給水排水等交通控制、運(yùn)營管理和供應(yīng)的設(shè)施。 線路線路：列車所行駛的軌道式通道軌道結(jié)構(gòu)一、系統(tǒng)類型 軌道交通系統(tǒng)按服務(wù)范圍、行車速度可劃分為高速軌道交通、普通鐵路和城市軌道交通三類。第一節(jié) 系統(tǒng)類型及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1. 1. 高速軌道交通高速軌道交通高速客運(yùn)專線鐵路：設(shè)計(jì)行車速度為200350km/h 滿足長距離、高速度的軌道交通干線。高速磁浮交通：設(shè)計(jì)行車速度

2、可達(dá)400km/h以上 快速客貨共線鐵路：客車200km/h，貨車120km/h高速鐵路3. 3. 城市軌道交通城市軌道交通 利用車輛在固定導(dǎo)軌上運(yùn)行、主要為城市區(qū)域客運(yùn)服務(wù)的交通系統(tǒng) 站距短、設(shè)計(jì)行車速度較低、通行能力較大。2. 2. 普通鐵路普通鐵路 慢足長距離、中速度運(yùn)輸?shù)蔫F路 包括鐵路干線、地方鐵路及專用鐵路。 普通鐵路的設(shè)計(jì)行車速度一般在160km/h以下，客貨混合運(yùn)行。二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為適應(yīng)不同的功能要求，各種軌道交通的設(shè)計(jì)規(guī)定的一些基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。包括: 設(shè)計(jì)行車速度 線路等級 設(shè)計(jì)運(yùn)量 正線數(shù)目 牽引種類 機(jī)車類型 控制方式（閉塞方式） 到發(fā)線有效長1. 1. 設(shè)計(jì)行車

3、速度設(shè)計(jì)行車速度影響各類軌道交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)行車速度（km/h） 表5-1線路幾何特征的設(shè)計(jì)和車站的分布系統(tǒng)類型、線路等級、設(shè)計(jì)運(yùn)量設(shè)計(jì)行車速度決定 是列車在某種設(shè)計(jì)特征（主要是軌道線路幾何特征）的路段上行駛所能保持的最大安全行車速度。注：括號(hào)內(nèi)為貨車的最高運(yùn)行速度2. 2. 線路等級線路等級我國鐵路線路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定鐵路等級應(yīng)根據(jù)在鐵路網(wǎng)中我國鐵路線路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定鐵路等級應(yīng)根據(jù)在鐵路網(wǎng)中的作用、性質(zhì)和的作用、性質(zhì)和近近期期年年的客貨運(yùn)量確定。的客貨運(yùn)量確定。普通鐵路分為四個(gè)普通鐵路分為四個(gè)技術(shù)等級技術(shù)等級普通鐵路線路等級和相關(guān)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 表5-23. 3. 設(shè)計(jì)運(yùn)量設(shè)計(jì)運(yùn)量是指線路設(shè)計(jì)

4、年度的預(yù)測客貨運(yùn)量軌道交通設(shè)計(jì)年度分為初期（運(yùn)營后第三年）、近期（第十年）、遠(yuǎn)期（二十至二十五年）。普通鐵路及高速軌道交通的設(shè)計(jì)運(yùn)量采用近期年客貨運(yùn)量表示。城市軌道交通線路具有明顯的早晚高峰特征，因而采用遠(yuǎn)期的高峰小時(shí)單向最大斷面流量作為設(shè)計(jì)運(yùn)量。城市軌道交通線路運(yùn)能及相關(guān)技術(shù)特 表5-34. 4. 正線數(shù)目正線數(shù)目 為了實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)車，一般一次建成雙線，即線路的正線數(shù)目為2條，列車分上下行單向行駛。 對于客貨運(yùn)量小的線路只考慮修建單線，對客貨運(yùn)量增長快的線路需建設(shè)雙線或預(yù)留雙線。 雙線鐵路的建設(shè)投資要比兩條單線的投資小，但其通過能力要比兩條單線的能力之和大得多。一、線路平面圓曲線第二節(jié) 線路

5、平縱斷面設(shè)計(jì) 鐵路線路在空間的位置用路線中心線（路基頂面中點(diǎn)連成的線）表示。線路平面：路線中心線在水平面上的投影直線緩和曲線曲線影響到列車行駛的平穩(wěn)性考慮緩和曲線的線型及長度對緩和曲線考慮夾直線的長度對直線段考慮最小曲線半徑及半徑的合理選取對圓曲線段 平面設(shè)計(jì)時(shí)，對直線、圓曲線、緩和曲線有一定的要求。使外側(cè)車輪輪緣緊壓外軌內(nèi)側(cè)面而加劇其磨損 車輛受到的離心力大小同速度的平方成正比，同曲線半徑成反比。有如下作用： 列車在小半徑曲線上須限速行駛。曲線半徑越小，限速值越低。 曲線半徑也不宜過大。太大的半徑對節(jié)省工程量作用不大，但增加了路線測設(shè)、施工和養(yǎng)護(hù)的困難，普通鐵路的最大曲線半徑不宜超過1200

6、0m。 地形較為平坦或地物限制（控制點(diǎn)）較少，應(yīng)盡可能采用大的曲線半徑；地形困難地段，可選用較小的曲線半徑。普通鐵路正線夾直線或圓曲線最小長度（m） 表5-6 緩和曲線的作用： 使作用在直線和圓曲線上的離心力平穩(wěn)過渡； 實(shí)現(xiàn)外軌超高的逐漸過渡。 緩和曲線線型有螺旋線、三次拋物線、五次拋物線、一波正弦曲線等，常用的線型是三次拋物線。二、線路縱斷面 縱斷面設(shè)計(jì)包括：坡度的最大值、坡段的最小長度、相鄰坡度的代數(shù)差、豎曲線線型及半徑等因素豎（向）圓曲線線路縱斷面：路線中心線在鉛垂面上的投影組成 豎（向）緩和曲線豎曲線：一般為圓曲線坡段 地形起伏較大，按規(guī)定限制坡度設(shè)置路線會(huì)引起很大的工程量時(shí)，可考慮采

7、用兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)車牽引方案。選用大功率機(jī)車就可能采用較大的限制坡度例選用大功率的機(jī)車和較小的限制坡度要求的運(yùn)輸能力較大運(yùn)輸能力一定 設(shè)置縱向坡度的作用：適應(yīng)地形起伏而減少工程量，有時(shí)在路塹地段可以改善排水功能。 限制坡度：鐵路線路在某區(qū)段上限制貨物列車質(zhì)量的坡度。 在選擇時(shí)應(yīng)將機(jī)車類型和限制坡度結(jié)合在一起考慮：圓曲線范圍內(nèi)的曲線阻力引起的坡度折減值i可按下式確定：i = 600/R () 當(dāng)曲線長度小于貨物列車長度時(shí)： ()式中：R曲線半徑（m）；坡度折減的坡段長度內(nèi)圓曲線的偏角總和（）；L坡度折減的坡段長度（m）。 車輛在曲線上行駛時(shí)，因受各種阻力，其牽引力要比在直線坡道上行駛時(shí)小，因此要對限

8、制坡度值進(jìn)行坡度折減。 10.5/ Li坡段的長度宜不短于遠(yuǎn)期列車長度的一半，并取50m的整倍數(shù)；兩相鄰坡段的最大坡度代數(shù)差，應(yīng)考慮不使車輛間車鉤斷裂、行車平穩(wěn)、機(jī)車不脫軌和不脫鉤等因素，盡量采用低值。列車駛經(jīng)變坡點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生豎向附加力和加速度，影響行車的平穩(wěn)性。為此在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮最小坡段長度、相鄰坡段的坡度代數(shù)差以及豎曲線設(shè)置。豎曲線的設(shè)置規(guī)定如下： 設(shè)計(jì)速度越高，線路的豎曲線半徑越大。 城市軌道交通中，把線路允許設(shè)計(jì)的最大坡度值稱之為最大坡度，而不稱為限制坡度，也不存在加力坡度。 （1）設(shè)計(jì)速度為160km/h的地段，當(dāng)相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于1時(shí)，需設(shè)置圓形豎曲線，其半徑為1500

9、0m；（2）設(shè)計(jì)速度小于160km/h的地段，當(dāng)相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于3（、級鐵路）或4（、級鐵路）時(shí)，應(yīng)設(shè)置圓形豎曲線，其半徑分別為10000m、5000m。一、路基第三節(jié) 路基和軌道其主要組成元素，如圖5-3。橫斷面分類路塹路堤 半路堤半路塹 路基：軌道線路承受軌道和列車荷載的地面 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物。圖圖 5-35-3決定鐵路等級軌道類型道床標(biāo)準(zhǔn)路肩寬度線路間距路基頂面寬度對于、級鐵路：兩者均0.4m路塹的路肩寬度0.4m對于、級鐵路路堤的路肩寬度0.6m 用非滲水性土修筑路基時(shí)，路基頂面須設(shè)置路拱。 用滲水性土和巖石修筑的路基，其頂面可以不設(shè)路拱，做成水平面。鐵路路堤邊坡坡度表 表5-12

10、采用地面和地下排水措施，將降落在或滲入路基范圍內(nèi)的地面或地下水，攔截、匯集、引導(dǎo)和排離出路基范圍外。 為保證路基的整體穩(wěn)定性，路堤的基底應(yīng)穩(wěn)固，堤身邊坡的坡度應(yīng)不陡于表5-12中的規(guī)定值。圖 5-4 作用：引導(dǎo)車輛行駛方向，承受由車輪傳下的壓力，并將其擴(kuò)散至路基或橋隧結(jié)構(gòu)物。 軌道主要由鋼軌和聯(lián)結(jié)零件、軌枕和扣件、道床以及道岔等部分組成。 二、軌道根據(jù)主要運(yùn)營條件（運(yùn)量和最高行車速度）將軌道分為特重、重型、次重型、中型和輕型5個(gè)等級鋼軌類型軌枕類型和密度道床類型和厚度決定軌道的強(qiáng)度和穩(wěn)定性軌道的強(qiáng)度和穩(wěn)定性1.1.鋼軌鋼軌接頭形式接頭形式 對接式可使機(jī)車車輛避免通過錯(cuò)接接頭時(shí)產(chǎn)生的左右搖晃。目

11、前廣泛采用的是懸接而又對接的形式。按其相對于軌枕的位置承墊式：接頭位于軌枕1上懸空式：接頭處在兩根軌枕間，具有較好的彈性錯(cuò)接式對接式 鋼軌要有足夠的剛度、韌度和硬度。 在兩鋼軌連接處應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)目p隙，以便溫度變化時(shí)可以自由伸縮。兩條鋼軌間的標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435mm1435mm。 直線地段，軌道上兩股鋼軌的頂面應(yīng)保持同一水平，500m以上的直線段內(nèi)，偏差不能超過4mm。 曲線路段，為平衡離心力，軌道應(yīng)設(shè)置超高。新建鐵路的外軌超高值h(mm)可按下式確定：式中：v 最高行車速度（km/h）；R曲線半徑（m）。曲線外軌最大超高不得超過150mm；2max7.6/hvRmax2.2.軌枕和扣件軌枕和扣件

12、分類作用： 承受由鋼軌傳來的豎向力、橫向力和縱向力 將力擴(kuò)散傳給道床 固定軌距，保持鋼軌的方向和位置鋼枕木枕鋼筋混凝土枕缺點(diǎn)質(zhì)量大，彈性差損壞了難于修補(bǔ)優(yōu)點(diǎn)耐久性好，使用壽命長缺點(diǎn)使用壽命短需消耗大量木材優(yōu)點(diǎn)彈性好、易于加工、便于運(yùn)輸和鋪設(shè)、更換方便及成本低引起接縫不勻和軌枕歪斜 防止爬行： 加強(qiáng)中間扣件的扣壓力和接頭夾板的夾緊力； 在易發(fā)生爬行地段增設(shè)防爬設(shè)備。 軌枕的長度一般為2.5m。 鋼軌同木枕的聯(lián)結(jié)零件為墊板和道釘。 軌道爬行：列車作用于鋼軌上的縱向水平力，使鋼軌沿著軌枕甚至帶動(dòng)軌枕作縱向移動(dòng)。3.3.道床道床 主要線路應(yīng)采用碎石道碴道床。 路基為滲水性土?xí)r，宜采用雙層道床，其它情況

13、采用單層道床 厚度依據(jù)傳到路基面的荷載應(yīng)力不會(huì)使之產(chǎn)生永久變形并保持軌道穩(wěn)定的要求來確定。 作用： 把由軌枕傳的車輛荷載均勻傳布到路基面上 阻止軌道在列車作用下產(chǎn)生位移，緩和列車的沖擊作用 便于排水以保持路基面和軌枕干燥 便于調(diào)整線路平面和縱斷面4.4.道岔道岔圖 5-5 道岔是鐵路線路和線路間連接和交叉設(shè)備的總稱。 作用：使機(jī)車車輛從一條線路轉(zhuǎn)向另一條線路，或越過與其相交的另一條線路。 普通單式道岔（單開道岔）：由轉(zhuǎn)轍器、轉(zhuǎn)轍機(jī)械、轍叉、連接部分和岔枕所組成第四節(jié) 站 場 站場包括各種鐵路車站和作業(yè)場。其作用為： 貨物和旅客通過站場出入鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，在車站辦理承運(yùn)、裝（上）車和卸（下）車、交

14、付手續(xù)。 列車在各種作業(yè)場進(jìn)行編組、解體、轉(zhuǎn)運(yùn)、整備、檢修等作業(yè)，并在車站進(jìn)行接車和發(fā)車作業(yè)。一、站場的類型和分布客運(yùn)站：專門辦理旅客運(yùn)輸業(yè)務(wù)的車站 車站車站 客貨運(yùn)站按技術(shù)作業(yè)特性分區(qū)段站按運(yùn)輸對象分貨運(yùn)站：主要辦理貨物裝卸作業(yè)以及專門 辦理貨物聯(lián)運(yùn)或換裝作業(yè)的車站編組站辦理大量貨物列車的解體、編組作業(yè)的專業(yè)技術(shù)站中間站設(shè)置在機(jī)車牽引區(qū)段的分界點(diǎn)主要任務(wù)：辦理列車的通過、會(huì)讓和越行設(shè)站目的：使一個(gè)區(qū)段內(nèi)能同時(shí)行駛多對列車 主要任務(wù)：辦理通過列車的技術(shù)作業(yè)鐵路線路基本概念鐵路線路基本概念二、中間站 中間站除了正線，還設(shè)有以下設(shè)備： 中間站設(shè)在單線或雙線鐵路線路上。其主要作業(yè)有：（1）列車的接發(fā)

15、、通過、會(huì)讓和越行；（2）旅客的乘降和行李、包裹的收發(fā)和保管；（3）貨物的承運(yùn)、交付、裝卸和保管；（4）零擔(dān)、摘掛列車向貨場甩掛車輛的調(diào)車作業(yè)。到發(fā)線到發(fā)線客運(yùn)設(shè)備客運(yùn)設(shè)備牽出線牽出線貨運(yùn)裝卸作業(yè)設(shè)備貨運(yùn)裝卸作業(yè)設(shè)備機(jī)車整備設(shè)備機(jī)車整備設(shè)備摘掛列車是為區(qū)段內(nèi)中間站服務(wù)的列車，它將到達(dá)的車輛（到卸重車和配裝空車）送至中間站摘下，又將在中間站已進(jìn)行完貨物作業(yè)且與摘掛列車運(yùn)行方向相同的車輛掛走。缺點(diǎn)站坪長度較長摘掛列車的調(diào)車作業(yè)不便橫列式：到發(fā)線橫向排列按到發(fā)線的相互位置縱列式：發(fā)線縱向排列優(yōu)點(diǎn)站坪長度短工程投資省便于車站值班員管理到發(fā)線使用靈活站場布置緊湊優(yōu)點(diǎn)有利于組織列車不停車會(huì)車提高區(qū)間通過能

16、力在鐵路正線的平、縱斷面上設(shè)置車站配線的地段叫做站坪圖圖 5-75-7圖圖 5-65-6三、區(qū)段站 區(qū)段站是路網(wǎng)上各牽引區(qū)段的分界點(diǎn)。其主要作業(yè)有： （1）旅客運(yùn)轉(zhuǎn)業(yè)務(wù) （2）貨物運(yùn)轉(zhuǎn)業(yè)務(wù) （3）機(jī)車業(yè)務(wù) （4）車輛業(yè)務(wù) 為完成上述作業(yè)，區(qū)段站一般設(shè)有下列設(shè)備： 客運(yùn)設(shè)備 貨運(yùn)設(shè)備 貨物裝卸作業(yè)設(shè)備 機(jī)務(wù)設(shè)備（機(jī)務(wù)段） 車輛設(shè)備 根據(jù)上下貨物列車到發(fā)場（線）和客貨運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的相互位置客貨縱列式單線或雙線鐵路橫列式縱列式缺點(diǎn)缺點(diǎn)站坪長度大、占地多、設(shè)備分散、車站定員較多、管理不便優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：客貨運(yùn)設(shè)備分別集中，作業(yè)干擾少，管理方便，站坪長度也較縱列式短減少客貨列車的進(jìn)路交叉縮短出入段走行距離通過能

17、力較大缺點(diǎn)缺點(diǎn)下行列車機(jī)車出入段走行距離較遠(yuǎn)作業(yè)復(fù)雜、交叉干擾較多優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)站坪短、占地少、布置緊湊、設(shè)備集中、定員較少和管理方便、便于將來發(fā)展優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)圖圖5-95-9圖圖5-105-10圖圖5-85-8四、編組站 編組站主要辦理大量貨物列車的解體和編組作業(yè)。編組站主要設(shè)備有：改編列車到發(fā)設(shè)備改編列車調(diào)車設(shè)備機(jī)車設(shè)備站內(nèi)外聯(lián)接線路設(shè)備車輛設(shè)備無改編通過列車作業(yè)設(shè)備駝駝峰峰（1）在整個(gè)鐵路網(wǎng)上具有重大作用的路網(wǎng)性在整個(gè)鐵路網(wǎng)上具有重大作用的路網(wǎng)性編組站編組站: :分布在若干主要鐵路干線的交會(huì)點(diǎn)上，其間距一般在1000km左右。（2）在局部鐵路網(wǎng)上具有重大作用的區(qū)域性在局部鐵路網(wǎng)上具有重大作用的區(qū)域

18、性編組站編組站: :分布在路網(wǎng)性編組站間的主要鐵路干線交會(huì)點(diǎn)，間距一般在600km左右。（3）分布在大宗貨流集散地的地方性編組站分布在大宗貨流集散地的地方性編組站: :主要為當(dāng)?shù)毓さV、港灣、過境交接車輛服務(wù)，相鄰編組站間距一般為300km以內(nèi)。編組站可劃分為三類：DFBDFDBFDBDF圖圖5-115-11 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：占地短而少，工程費(fèi)用省，修建快；設(shè)備集中，車場少，便于管理，定員少；調(diào)車設(shè)備的分工有較大的靈活性。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：到發(fā)場兩端咽喉作業(yè)較繁忙，交叉干擾多，影響編組站的通過能力?！耙患壢龍鍪健本幗M場設(shè)在兩個(gè)到發(fā)場之間，各主要車場都是并列的布置方式。 相比一級三場橫列式，其解體列車時(shí)均不需牽出轉(zhuǎn)線，因而提高了駝峰作業(yè)效率和改編能力?！岸壦膱鍪健鄙舷滦谐霭l(fā)場分別并列在編組場的兩側(cè)，上下行兩方向共用到達(dá)場的布置方式。圖