《工業(yè)鐵路線路》第一章 鐵路軌道

1、2022/8/121工業(yè)鐵路線路2022/8/122內(nèi)容簡介鐵路軌道軌道構(gòu)造線路平面與縱斷面設(shè)計路基與橋涵設(shè)計2022/8/1231 鐵路軌道鐵路是由軌道、路基和橋隧構(gòu)筑物所組成，它是鐵路運輸?shù)奈镔|(zhì)基礎(chǔ)。構(gòu)筑物:通常情況下，所謂構(gòu)筑物就是不具備、不包含或不提供人類居住功能的人工建造物，比如水塔、水池、過濾池、澄清池、沼氣池等。一般具備、包含或提供人類居住功能的人工建造物稱為建筑物。構(gòu)筑物的稱謂在給排水教科書中提得比較多。需要說明的是這個定義不是絕對的。在水利水電工程中就江河、渠道上的所有建造物都稱為建筑物，比如水工建筑物。鐵路軌道由鋼軌、軌枕、道床、聯(lián)結(jié)零件、道岔等設(shè)備組成2022/8/124

2、鐵路軌道各組成部分的作用鋼軌：供機車車輛在其上行駛的設(shè)備，即車輪與鋼軌直接接觸。軌枕：鋼軌釘在軌枕上以承受車輪的壓力，軌枕以一定的間隔鋪放在鋼軌下面，軌枕與鋼軌垂直鋪設(shè)。道床：鋪設(shè)在鐵路線路的路基上，道床（巖石、碎石、沙土、卵石等）內(nèi)嵌有軌枕，軌枕上是鋼軌，其作用是分散機車車輛傳下來的壓力。2022/8/125聯(lián)結(jié)零件：將鋼軌與軌枕聯(lián)結(jié)在一起所用的零件。應(yīng)具有一定的強度，使鋼軌與軌枕保持相對穩(wěn)定。道岔：機車車輛從一條線路進入另一條線路所鋪設(shè)的設(shè)備。防爬設(shè)備：列車運行時，車輪作用于鋼軌一縱向水平力，從而引起鋼軌縱向位移，有時還帶動軌枕一齊移動，造成線路爬行。使鋼軌不爬行就必須加大鋼軌與夾板之間以

3、及鋼軌與墊板之間的阻力，在嚴重地段，加裝防爬設(shè)備以便把爬行力傳遞到軌枕上。防爬設(shè)備：防爬器和防爬支撐。2022/8/126軌道為什么要設(shè)置成這樣的結(jié)構(gòu)？新建或改建的軌道，根據(jù)運量、最高行車速度的需要，應(yīng)有足夠的強度和穩(wěn)定性，如果把鋼軌直接鋪在路基上，由于鋼軌和路基的接觸面積很小，路基承受不了這么大的壓力，就要發(fā)生沉陷，火車就無法運行了。2022/8/127鋼軌釘在軌枕上，軌枕嵌在道床里，道床鋪在路基上，這樣，鋼軌頂面所受到的巨大壓力，通過軌枕、道床逐步分散傳遞到路基面上去，使接觸面積增大，單位面積上的壓力大大降低，路基就能承載起很大重量了。據(jù)測算：一列火車裝載2000噸，加上自重，車輪與鋼軌的

4、接觸應(yīng)力可達700900MPa，鋼軌對軌枕面的壓應(yīng)力減小到2MPa，道床頂面的壓應(yīng)力平均只有0.150.3MPa，經(jīng)道床傳到路基面上的壓應(yīng)力只有0.080.1MPa.2022/8/1282022/8/1292022/8/12102022/8/12112022/8/1212鐵路軌道分類每種類型用：鋼軌質(zhì)量、軌枕類型和每公里鋪設(shè)數(shù)量、道床種類和道床厚度來表示。設(shè)計時首先確定線路等級，進而由等級確定軌道類型。企業(yè)鐵路等級：級（重車方向年貨運量4Mt以上）；級（1.54Mt）；級（1.5Mt以下）路網(wǎng)鐵路等級：分4個等級.軌道類型：表1-2.2022/8/1213路網(wǎng)鐵路等級劃分級：鐵路網(wǎng)中起骨干作用

5、的鐵路或近期年客貨運量大于或等于20Mt者；級:起聯(lián)絡(luò)輔助作用或近期年客貨運量小于20Mt且大于或等于10Mt ；2級：為某一地區(qū)或企業(yè)服務(wù)的鐵路，近期年客貨運量小于10Mt且大于或等于5Mt ；34級:為某一地區(qū)或企業(yè)服務(wù)的鐵路，近期年客貨運量小于5Mt.4近期:交付運營后第10年，遠期為交付運營后第20年512022/8/12141.1 鋼軌2022/8/12151.1.1 鋼軌的功用鋼軌的功用是支持并引導(dǎo)機車車輛運行，承受來自車輪的壓力、沖擊、震動并傳至軌枕；在電氣化鐵道或自動閉塞信號線路上，鋼軌還可以做軌道電路2022/8/12161.1.2 鋼軌的斷面與分類鋼軌的類型是按每米長的質(zhì)量

6、（kg/ m）表示。我國目前的標準有75、70、60、50、43、38kg/m。2022/8/12171.1.3 鋼軌的標準長度和軌縫鋼軌的標準長度為12.5m和25m，此外，用于曲線上的標準縮短軌有比12.5m標準長度短40mm、80mm和120 mm三種，有比25m標準長度短40mm、80mm和160 mm三種。鋪軌時應(yīng)留有軌縫的數(shù)值按下式計算： =0.0118(Tmax-t)L -c 式中： 計算軌縫 T max 最高軌溫 t鋪軌溫度 L 鋼軌長度 0.0118mm鋼軌的膨脹系數(shù)，軌溫升降1c，每米長度鋼軌的伸縮量。 c接頭及鋼軌基礎(chǔ)阻力限制鋼軌自由伸縮的數(shù)值，12.5m三級螺栓12mm

7、；25m二級螺栓7mm，三級螺栓34mm.2022/8/12181.1.4 無縫線路無縫線路是將許多根標準鋼軌焊接起來的相當長的長鋼軌線路，因而又稱作連續(xù)焊接長鋼軌軌道。2022/8/1219虎克定律123a鋼軌的線膨脹系數(shù)。4E鋼的彈性模量；5t=E=Ealt/l=Ea t (MPa)6鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力與應(yīng)變成正比。無縫線路一般長度10002000m.溫度應(yīng)力的大小和鋼軌長度無關(guān)，只有軌溫變化一樣，不論鋼軌長度是多少，所受的溫度應(yīng)力是一樣的。無縫線路可以無限長。2022/8/12201.1.5 鋼軌的材質(zhì)鋼軌鋼的材質(zhì)中除含大量的鐵外，還含有碳、錳、硅、磷、硫等元素。目前鋼軌中的含碳量最高可

8、為0.82%。普通碳素鋼軌含碳量0.55%0.80%，含硅量0.15%0.30%，含錳量0.6%1.0%。合金鋼軌：高硅含銅鋼軌、中錳鋼軌（含錳量超過1.2%）2022/8/1221碳（C）:提高鋼的抗拉強度、耐磨性及硬度。但過高的含碳量使鋼軌變脆，并且鋼的延伸率、斷面收縮和沖擊韌性顯著下降。錳（Mn）：提高鋼的強度和韌性，并可除去鋼中有害的氧化鐵和硫夾雜物。錳含量超過1.2%稱為中錳鋼軌，其抗磨性能很高。硅（Si）：提高鋼的強度和耐磨性，能除去鋼中的氣泡，增加密度，使鋼軌密實而細致。磷（P）、硫（S）：有害成分。磷使鋼材具有冷脆性，在寒冷氣候鋼軌容易發(fā)生折斷。硫會使金屬在8001200度發(fā)生

9、熱脆，在軋制及熱加工時易出次品，故應(yīng)嚴格控制磷、硫的含量。2022/8/12221.1.6 鋼軌的使用期限及延長試用期限的措施鋼軌在使用過程中失效的原因是：鋼軌的損傷（如鋼軌裂紋、軌底橫向裂紋、縱向裂紋、半圓形裂紋）、腐蝕劑磨損。其中最主要因素是磨損。2022/8/12231.2 軌枕2022/8/12241.2.1 軌枕的作用軌枕的功用是：（1）承受鋼軌及鋼軌通過聯(lián)結(jié)零件 （包括防爬器）等傳來的垂直力和縱橫向水平力，并將其分布在道床上。（2）保持鋼軌的方向、位置和軌距。軌枕種類：按材料分：木枕、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕、鋼枕、軌枕板、整體道床等新型軌下基礎(chǔ)。按用途分：一般線路上的軌枕，道岔上用的

10、岔枕，鋼橋上用的橋枕。線路上軌枕一般長為2.5米，岔枕及橋枕有2.64.85米多種。2022/8/12251.2.2 木枕木枕統(tǒng)稱枕木，其優(yōu)點主要是：容易加工也便于運輸、鋪設(shè)、養(yǎng)護和修理；2與鋼軌的聯(lián)結(jié)比較簡單，易于保持軌道的穩(wěn)定；3絕緣性能好，可用于自動閉塞式及電氣化軌道上。4彈性好，可緩和列車的動力沖擊作用；12022/8/1226我國用于標準鋼軌鐵路的木枕有兩種斷面形式2022/8/1227木枕使用壽命1020年。木枕失效的主要原因：腐朽、機械磨損和裂縫。延長木枕使用壽命措施：（1）防腐處理。未經(jīng)防腐處理的木枕稱為素枕，禁止上道。在防腐廠將菌類的養(yǎng)料從木枕中除去，即抽出木枕中的有機液，壓

11、入足量的防腐劑，制成防腐枕木。（2）防裂措施。（3）切壓現(xiàn)象的防止。（4）枕木的修理和拼接。木枕尺寸：長、寬、高。2022/8/12281.2.3 鋼筋混凝土軌枕鋼筋混凝土軌枕的優(yōu)缺點及主要類型材料來源多，彈性均勻，強度大，不受氣候，腐朽、蟲蛀等影響，壽命長。先張法：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕 鋼筋混凝土軌枕橫斷面尺寸及使用范圍長度：2.5m，與木枕一致。2022/8/12291.2.4 軌枕的配備與排列2022/8/1230如圖，設(shè)L為鋼軌長度（包括一個軌縫），b為a與c之間的過渡間距，n為每節(jié)鋼軌下的軌枕根數(shù)。要求： abc當c值已知，假定b值后，可求出a值。 a=（L-c-2b）/（n-3）如

12、果b=（a + c）/2，則a=（L-2c）/（n-2）根據(jù)a及c求出b值：b=L-c-（n-3）/22022/8/1231軌枕凈距不小于20cm，負責不便搗固。50kg/m鋼軌，1680根/Km，木枕1760根/Km2022/8/12321.3 鋼軌聯(lián)結(jié)零件2022/8/12331.3.1 鋼軌與軌枕的聯(lián)結(jié)鋼軌與軌枕（或其他形式的軌下基礎(chǔ)）的聯(lián)結(jié)是通過中間連接零件（或簡稱扣件）來實現(xiàn)的。中間連接零件把鋼軌扣緊在軌枕上，保持鋼軌在軌枕上的位置和穩(wěn)定，防止鋼軌傾覆和縱橫向移動2022/8/12341.3.2 鋼軌接頭聯(lián)接鋼軌接頭的型式懸接式承墊式（單枕承墊、雙枕承墊）鋼軌接頭過渡接頭、導(dǎo)電接頭、

13、絕緣接頭接頭零件：夾板、接頭螺栓組成2022/8/12351.4 道床2022/8/12361.4.1 道床的功能及材料道床及道碴層，是軌枕的基礎(chǔ)，其功能為：（1）均勻傳布機車車輛荷載于較大的路面上；（2）阻止軌枕受列車作用而發(fā)生縱向及橫向移動；（3）排除線路上的地表水和阻止水分自路基向軌枕上升；（4）使軌道具有彈性，借以吸收機車車輛的大部分沖擊動力；（5）便于校正軌道的平面和縱斷面2022/8/12371.4.2 道床橫斷面1.道床的厚度：是指直線上鋼軌或曲線上內(nèi)軌中軸線下軌枕底面至路基頂面的距離最小厚度計算查規(guī)范得最小厚度2.道床頂面寬、肩寬一般普通線路頂寬3.0m，次要線路2.9m，無縫

14、線路（橫向阻力大）3.1m，取決于軌枕長度。曲線地段應(yīng)加寬。肩寬：200mm3.道床邊坡一般線路：1：1.75；次要線路1：1.52022/8/12381.5 線路防滑及曲線加強2022/8/12391.5.1 鋼軌的爬行列車在運行時，車輪作用于鋼軌的縱向水平力，使鋼軌沿著軌枕或帶動軌枕發(fā)生縱向移動，這種現(xiàn)象稱之為線路爬行，使鋼軌產(chǎn)生爬行的縱向水平力成為爬行力2022/8/12401.5.2 防爬措施防止爬行最根本的辦法是采用強有力的中間扣件，使鋼軌不能在墊板或軌枕上移動2022/8/12411.5.3 鋼軌接頭病害鋼軌接頭是線路上最薄弱的環(huán)節(jié)之一。由于鋼軌在接頭處中斷，造成線路天然的不平順，

15、列車通過時給行車造成很大的阻力并對線路產(chǎn)生額外的沖擊作用，這種沖擊作用最大可達幾十噸，因而引起線路一系列接頭病害2022/8/12421.5.4 曲線軌道加強增加每節(jié)鋼軌下的軌枕根數(shù)，以增加軌枕的位移阻力設(shè)置軌距桿，保持軌距不變鋪設(shè)重型鋼軌，加強線路的強度和橫向剛度鋪設(shè)防磨護軌或用耐磨合金鋼軌，以減少軌頭部側(cè)面磨耗安裝軌撐，固定鋼軌在枕木上的位置2022/8/12431.6 道口與車擋2022/8/12441.6.1 平交道口道路口鋪設(shè)有關(guān)規(guī)定道口鋪面寬度原則上與道路路面寬度相同。廠外通行機動車的鄉(xiāng)村道路應(yīng)不小于4.5m（3.54.5m）;通行非機動車的鄉(xiāng)村道路應(yīng)不小于2.5m.兩道口間距不宜小于2km鐵路與道路應(yīng)正交，必須斜交時不小于45。道口兩側(cè)道路的平臺長度（從鋼軌外側(cè)算起）不宜小于：城市道路20m，公路（14級）16m，鄉(xiāng)村道路通行機動車10m,非機動車8m。道口鋪面鋼筋混凝土鋪面板，石鋪面板。道口防護：在鐵路線路上距道口兩端各5001000m處，廠內(nèi)線在適當位置，列