內(nèi)蒙科大土木工程概論課件09道路與鐵路工程

1、第九講道路與鐵路工程1道路工程 簡述 路與人的關系是非常密切的，有人走，便會成為路，俗話說：“路是人走出來的”，只要有了路，人們便可以彼此往來，社會就會興盛繁榮。道路的主要功能就是聯(lián)絡城市與城市、城市與鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村與鄉(xiāng)村之間的通行和運輸。中國是文明古國，道路運輸?shù)陌l(fā)展先于世界各國。道路的名稱源于周朝，清朝以前將京都通往各省會的道路稱為為“馳道”、“驛道”、“大道”。清朝時將京都通往各省會的道路稱為“官路”，省會之間的道路稱為“大路”，市區(qū)街道稱為“馬路”。20世紀初，汽車出現(xiàn)以后則稱為“公路”等。2 道路的修筑促進了人類的進步，而人類進步又促進了道路的建設。公元前3000年出現(xiàn)了輪車，從而對道路

2、提出了平整，不沉陷的要求?，F(xiàn)代道路的修筑始自18世紀的法國和英國，那時對道路提出排水良好，地基密實的要求。汽車的出現(xiàn)及速度的不斷提高，對路面承重荷載的要求不斷提高，對道路的要求也逐步提高。 簡述3 道路是一種帶狀的三維空間人工構造物，和橋梁、涵洞、隧道等構成統(tǒng)一的工程實體。在現(xiàn)代，人們又常常把公路指為鄉(xiāng)村地區(qū)的交通道路，是同城市中的街道相對而言的。而道路指為鄉(xiāng)村地區(qū)使用較少、交通量不大、不太重要的交通道。這里，道路是對所有各種公路或干線的統(tǒng)稱。道路的設計一般從幾何和結構兩大方面進行研究。在道路的結構設計上一般要求用最小的投資，使得道路在自然力及車輛荷載的共同作用下，在使用期限內(nèi)保持良好狀態(tài)，滿

3、足使用要求。簡述49.1 道路的分類與類型 一.道路的分類國家的公路分類與技術標準一般由負責管轄公路與建設的部門來制定其標準。（交通部）。當前我國的公路等級按照其使用任務、功能和適應的交通量分為：高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級。1.高速公路為專供汽車分向、分車道行駛，全部控制出入的干線公路。一般按照需要設計高速公路的車道數(shù)，設計年限平均晝夜交通量為25,000100,000輛；2一級公路為專供汽車分向、分車道行駛的公路，設計年限平均晝夜交通量為15,00030,000輛；3二級公路一般能適應年限平均晝夜交通量為3,0007,500輛；4三級公路為1,0004,000輛

4、；5四級公路一般為雙車道1,500輛以下，單車道200輛以下。5甘肅隴南高樓盤山公路312國道新疆果子溝段9.1 道路的分類與類型 6城市道路一般按照其在道路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對沿線建筑物的服務功能分類。分為：快速道(雙向行車道、中央設有分車帶、進出口一般全控制或部分控制，為城市大量、長距離、快速交通服務)；主干道(連接城市主要分區(qū)的干路，以交通功能為主，一般為三幅或四幅路)；次干道(與主干道組成道路網(wǎng)，起集散交通之用，兼有服務功能)；支路(為次干路與街坊路的連接線，解決局部地區(qū)交通，以服務功能為主)。 城市道路的分類7城市道路的設計年限規(guī)定為：快速路與主干路為20年；次干路為15年；支

5、路為1015年。道路上的通行能力是指一條道路在單位時間內(nèi)，道路與交通正常條件下，保持一定速度安全行駛時，可通過的車輛數(shù)。它是一條道路規(guī)劃和設計的依據(jù)，也是檢驗一條道路是否充分發(fā)揮了作用和是否發(fā)生阻塞的理論依據(jù)。 城市主干道 城市道路的分類89.2 公路建設 公路的幾何組成和結構一.公路的幾何（線形）組成公路由于自然條件或現(xiàn)狀地形的限制，在平面上有轉折、縱面上有起伏。在轉折點兩側相鄰直線處，為了滿足車輛行駛順適、安全和速度的要求，必須用某半徑的圓弧連接，可見路線在平面和縱面上均由直線和曲線組成。 公路選線工作一般包括從路線方案選擇、路線布局，到具體定出線位的全過程。一條路線的起點及中間必須經(jīng)過的

6、地點，通常是公路網(wǎng)所規(guī)定或決策機關根據(jù)需要指定的，這些指定的點成為“據(jù)點”，把據(jù)點連成線，就是路線的總方向或稱大方向。兩個據(jù)點之間有許多中不同的走法，而每一種走法就是一個大的路線方案。91在選線時必須考慮以下主要因素： (1) 路線在政治、經(jīng)濟、國防上的意義，國家和地方建設對路線使用的任務、性質的要求，國防、支農(nóng)、綜合利用等重要方針的體現(xiàn)。 (2) 路線在鐵路、公路、航道等交通網(wǎng)系中的作用，與沿線工礦、城鎮(zhèn)等規(guī)劃的關系，以及與沿線農(nóng)田水利等建設的配合及用地情況。 (3) 沿線地形、地質、水文、氣象、地震等自然條件的影響，路線長度、筑路材料來源、施工條件以及工程量、主要材料用量、造價、工期、勞動

7、力等情況及其對運營、施工、養(yǎng)護等方面的影響。 (4) 其它如沿線歷史古跡、文物、風景區(qū)的聯(lián)系等。 9.2.1 公路的幾何（線形）組成10 濟青高速公路 太平山景區(qū)路線設計 9.2.2 公路建設 11路線的交叉又是道路設計的重要組成部分。它是提高交叉路口通行能力，減少以致消滅交通事故的一項重要任務。道路交叉分為平面交叉和立體交叉兩種。后者又多用于高速公路。交叉口的設計一般要進行細致的交通分析。 京津塘高速公路徐莊立交橋一.公路的幾何（線形）組成12(一)、 公路的路基 公路路基的橫斷面組成有：路堤、路塹和填挖部分組成。路基的幾何尺寸由高度、寬度和邊坡組成。 13(二)、 公路的路面結構 公路路面

8、是用各種堅硬材料分層鋪筑而成的路基頂面的結構物，以供汽車安全、迅速和舒適地行駛。因此，路面必須具有足夠的力學強度和良好的穩(wěn)定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面一般按其力學性質分為柔性路面和剛性路面兩大類。路面的常用材料有瀝青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及其它工業(yè)廢料等。14(三)、 公路排水結構物建設 為了確保路基穩(wěn)定，免受地面水和地下水的侵害，公路還應修建專門的排水設施。地面水的排除系統(tǒng)按其排水方向不同，分為縱向排水和橫向排水。 縱向排水有邊溝、截水溝和排水溝等。橫向排水有橋梁、涵洞、路拱、過水路面、透水路堤和渡水槽等。15(四)、 公路特殊結構物公路的特殊結構物有隧道、懸出路臺、防石廊

9、、擋土墻和防護工程等。隧道是為公路從地層內(nèi)部或水層下通過而修建的結構物，當公路翻山越嶺或穿過深水時，為了改善平、縱面的線形和縮短路線長度，一般采用開鑿隧道來解決。懸出路臺是在山嶺地帶修筑公路時，為了保證公路連續(xù)，路基穩(wěn)定和確保行車，所需修建懸臂式的路臺。防石廊則是在山區(qū)或地質復雜地帶，為了保證公路的行車安全所修建的防石廊。擋土墻是在橫坡陡嶺或沿河岸修筑公路時，為保證路基穩(wěn)定和減少填、挖方工程量修建的擋土墻。防護工程是在陡嶺山坡或沿河一側路基邊坡受水流沖刷或有不良地質現(xiàn)象的路段，為了保證路基穩(wěn)定，加固路基邊坡所建的人工構造物。16(五)、 公路沿線附屬結構建設 一般在公路上，除了上述各種基本結構

10、以外，為了保證行車安全、迅速、舒適和美觀，還需設置交通管理設施、交通安全設施、服務設施和環(huán)境美化設施等。交通管理設施是為了保證行車安全，使司機知道前面路況和特點，道路上應沿線設置交通標志和路面標線。交通安全設施是為了保證行車安全和發(fā)揮公路的作用，各級公路的急彎、陡坡等路段，均需按規(guī)定設置必要的安全設置，如護欄、護柱等。服務性設施一般是指渡口碼頭、汽車站、加油站、修理站、停車場、餐廳、旅館等。環(huán)境美化設施是美化公路，保護環(huán)境不可缺少的部分。如路側帶和中間分隔帶等地的綠化等，原則以不影響司機的視線和視距為宜。 179.3 城市道路 一.城市道路的要求 通達城市各個地區(qū)，供城市內(nèi)交通運輸及行人使用，

11、便于居民生活、工作及文化娛樂活動，并與城市外道路連接承擔對外交通的道路稱為城市道路。 城市道路一般比公路寬闊，為適應城市里種類繁多的交通工具，多劃分為機動車道、公共交通優(yōu)先專用道、非機動車道等。道路兩側有高出路面的人行道和房屋建筑。人行道下一般多埋設公共管線。城市道路兩側或中心地帶，有時還設置綠化帶、雕塑藝術品等，起到美化城市的作用。18一.城市道路的要求 現(xiàn)代的城市道路是城市總體規(guī)劃的主要組成部分，關系到整個城市的活動。為了適應城市的人流和車流順利運行，城市道路應具有如下功能： 1 適當?shù)穆贩匀菁{繁重的城市交通。2 堅固耐久，平整抗滑的路面，以利于車輛安全、舒適、快速地行駛。3 少揚塵、少

12、噪聲以利于環(huán)境衛(wèi)生。4 便利的排水設施以便于雨雪水及時排出。5 充分的照明設施以利于居民晚間活動和車輛運行。6 道路兩側要設置足夠寬的人行道、綠化帶、地上桿線、地下管線等。19一.城市道路的要求 城市道路景象1城市道路景象220城市各重要活動中心之間要有便捷的道路連接，以縮短車輛的運行距離。城市的次要部分也要有道路通達，以利于居民活動。城市道路繁多又集中在城市的有限面積之內(nèi)，又有許多影響道路交通互相流暢連接的交叉路口，所以必須采用各種措施，如設置紅綠燈信號管制、環(huán)形交叉、立體交叉等以利于交通流暢。城市交通工具種類繁多，速度快慢懸殊，為了避免互相干擾，又必須進行分道行駛，如用隔離帶、隔離墩、護欄

13、或劃線等方法加以分隔。城市公共交通車輛又要設置停車站臺，還必須設置停車場以備停車之用。又要在交通繁忙的街道為行人設置過街天橋或地下通道，以保障行人安全又避免干擾車輛行駛。 一.城市道路的要求 21二.城市道路的分類 城市的道路系統(tǒng)中，根據(jù)道路的地位和交通功能，將城市道路分為如下幾類：1快速路：為流暢地處理城市大量交通而建筑的道路。要有平順的線形，與一般道路分開，使汽車交通安全、通暢和舒適。如北京的三環(huán)、四環(huán)、上海的外環(huán)線等。一般在交叉路口為立體交叉，有時還全封閉，中央有隔離帶。2主干路：是連接城市各主要部分的交通干路，是城市道路的骨架，其主要功能是運輸。主干路要保障一定的車速，故應根據(jù)交通量的

14、大小設置相應的車道數(shù)，以供車輛通暢行駛。線形應順捷，交叉口宜盡量少，以減少干擾，平面交叉應有交通控制措施，目前有些城市以高架道路作為城市主干路。如上海的內(nèi)環(huán)高架路，已形成“申”字型的平面線形，以實現(xiàn)連接城市各區(qū)和主要部分的交通干路。3.次干路：一般為一個區(qū)域內(nèi)的主要道路，是一般交通道路并兼有服務功能，配合主干路共同組成城市的干路網(wǎng)，起到廣泛聯(lián)系城市各部分與集散交通的作用，一般情況下快慢車混合使用。 224.支路：是次干路與居民區(qū)的聯(lián)絡路，為地區(qū)交通服務，道路兩側有時還建有商業(yè)性建筑等。5.居住區(qū)道路：是居住區(qū)內(nèi)部街坊與街坊之間和街坊內(nèi)部的道路，主要為居民的各種活動服務。為了保證居住區(qū)的安靜，一

15、般不宜設公共交通線路。居住區(qū)道路可以與城市次干路連接，但是盡量不與城市主干路連接。6.風景區(qū)道路：是供游人游覽運輸用的道路。屬于園林型道路，包括對內(nèi)交通和對外交通兩部分。風景區(qū)的內(nèi)部道路既是容納游人的空間，又是引導和分配游人的路線。風景區(qū)的道路系統(tǒng)應按照道路交通的不同功能加以分類和組織。如我國桂林的道路系統(tǒng)，貨運干線與游覽路線和城市生活性干道分開。風景區(qū)道路應將風景區(qū)內(nèi)各景點聯(lián)系起來，使游人乘車可以直達景點，而不至于步行過多。 7.自行車專用道：是城市內(nèi)和郊區(qū)道路系統(tǒng)中以及通往旅游區(qū)的道路中，專門供自行車行駛的道路。這樣，快慢車道分離，各行其道，既提高車速又保證安全。 二.城市道路的分類 23

16、9.4 高速公路 汽車是速度高、靈活的獨特運輸工具。但是一般公路上，各種車輛混合行駛，以及非機動車輛和人流的干擾，嚴重影響汽車的行駛速度和交通安全。為了滿足現(xiàn)代交通工具大流量、高速度、重型化、安全、舒適的要求，高速公路就應用而生了。近年來，許多國家已在主要城市和工業(yè)中心之間修建高速公路，形成全國性的高速公路網(wǎng)。一些國家還將主要高速公路通向其它國家，稱為國際交通干線。改革開放以后，隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，高速公路也得到迅速的發(fā)展。我國已建成的高速公路總里程已達世界第二位，僅次于美國。 24高速公路是一種具有四條以上車道，設有中央隔離帶，分隔雙向車輛行駛，互不干擾，全封閉，全立交，控制出入口，

17、嚴禁產(chǎn)生橫向干擾，為汽車專用，設有自動監(jiān)控系統(tǒng)，在沿線設有必要服務設施的道路。高速公路的造價很高，占地多。如目前我國的高速公路，每公里造價大約3000萬元左右，路基寬按照26米計算，則每公里占用土地約0.03平方公里以上。但是從其經(jīng)濟效益與成本比較看，高速公路的經(jīng)濟效益很顯著。 9.4 高速公路 25滬嘉高速公路深圳機場高速公路9.4 高速公路 26（一）高速公路的特點 1行車速度快、通行能力大。一般高速公路行車速度在120km/h以上。一條車道每小時可通過1000輛中型車，比一般公路高出34倍。在美國高速公路僅占公路總里程的1.1%，卻承擔全國公路交通量的19%，平均日行車密度是全部公路平均

18、數(shù)的18.6倍。2物資周轉快、經(jīng)濟效益高。一般運距在300km以內(nèi)，使用大噸位車輛運輸，無論從時間或經(jīng)濟角度考慮，均優(yōu)于鐵路和普通公路運輸。雖然高速公路的投資大，但是綜合經(jīng)濟效益也大，能促進沿路地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，投資一般在57年內(nèi)收回。如我國的廣佛高速公路，投資費用回收期不到6年。3交通事故少、安全舒適好。因為高速公路有嚴格的管理系統(tǒng)，全段采用先進的自動化交通監(jiān)控手段和完善的交通設施，全封閉、全立交，無橫向干擾，因此交通事故大幅度地下降。據(jù)國外資料統(tǒng)計，與普通公路相比，美國下降56，英國為62，日本為89。另外高速公路的線形標準高、路面堅實平整、行車平穩(wěn)，乘客不會感到顛簸。 27 國道主干線 （

19、一）高速公路的特點 國道主干線 28（二）高速公路的線形設計標準高速公路的幾何設計標準比其它等級的公路要求高，具體規(guī)定各國有所不同。我國公路工程技術標準的規(guī)定主要如下：1最小平曲線半徑及超高橫坡限制：對于設計車速為120km/h的高速公路，平曲線的一般最小半徑為1,000m，極限最小半徑為650m，超高橫坡限值為10。2最大縱坡和豎曲線：高速公路的最大縱坡限為3(平原微丘區(qū))5(山嶺區(qū))，豎曲線極限最小半徑凹型為4,000m，凸型為11,000m。3線形要求：高速公路應保證司機有良好的預知，因此不應當出現(xiàn)急劇的起伏和扭曲的線形，并且線形保持連續(xù)、調(diào)和和舒順，即在視線所及的一定線路內(nèi)不出現(xiàn)轉折、

20、錯位、突變、虛空或遮斷，線形彼此有良好的配合，圓滑舒暢，沒有過大差比。4橫斷面：行車帶的每一行駛方向至少兩個車道，便于超車。車道寬3.75m。一般在平原微丘區(qū)中央分隔帶寬3.00m，倆側路緣帶寬0.75m，中間帶全寬4.50m，地形受限制時分別為2.00m，2.50m和3.00m。路肩在平原微丘區(qū)硬路肩寬不應小于2.50m，土路肩寬不小于0.75m。 29普通公路與高速公路的轉彎線形a. 普通公路b. 高速公路（二）高速公路的線形設計標準30（三）高速公路沿線設施高速公路沿線有安全設施、交通管理設施、服務性設施、環(huán)境美化設施等。 31安全設施一般包括標志(如警告、限制、指示標志等)、標線(文字

21、或圖形來指示行車的安全設施)、護欄(有剛性護欄、半剛性護欄、柔性護欄等)、隔離設施(是對高速公路進行隔離封閉的人工構造物的統(tǒng)稱，如金屬網(wǎng)、常青綠籬等)、照明及防眩設施(為保證夜間行車的安全所設置的照明燈、車燈燈光防眩板等)、視線誘導設施(為保證司機視覺及心理上的安全感，所設置的全線設置輪廓標)等。交通管理設施一般為高速公路出入口控制、交通監(jiān)控設施(如檢測、監(jiān)控、聯(lián)系的電話、巡邏監(jiān)視等)等。 服務性設施一般有綜合性服務站(包括停車場、加油站、修理所、餐廳、旅館、郵局、通訊、休息室、廁所、小賣部等)、小型休息點(以加油為主，附設廁所、電話、小塊綠地、小型停車場等)、停車場等。環(huán)境美化設施是保證司機

22、高速行駛時在視覺上，心理上協(xié)調(diào)的重要環(huán)節(jié)。因此高速公路在設計、施工、養(yǎng)護、管理的全過程中，除滿足工程和交通的技術要求外，都要以美學觀點加以比較，經(jīng)多次調(diào)整、修改、使高速公路與當?shù)氐淖匀伙L景協(xié)調(diào)而成為優(yōu)美的彩帶。 （三）高速公路沿線設施32鐵路工程 在鐵路還沒有發(fā)明以前，人們都以馬車作為代步和載貨的工具。但是，當馬車長久行駛于一個地方，雨天時地面泥濘，車輪很容易陷入輪溝中。因此，人們就想到在地面上鋪上木板，讓車輪好行駛。后來又為了使木板道能長久使用，就在木板上鋪上鐵板，這就是鐵軌的開始。鐵路運輸?shù)淖畲髢?yōu)點是運輸能力大、安全可靠、速度較快、成本較低、對環(huán)境的污染較小，基本不受氣象及氣候的影響，能源

23、消耗遠低于航空和公路運輸，是現(xiàn)代運輸體系中的主干力量。33世界鐵路的發(fā)展已有100多年的歷史，第一條完全用于客貨運輸而且按特定時間行駛列車的鐵路，是1830年通車的英國利物浦與曼徹斯特鐵路，這條鐵路全長為35英里。此后，鐵路主要依靠牽引動力的發(fā)展而發(fā)展。牽引機車從最初的蒸汽機車發(fā)展成內(nèi)燃機車、電力機車。運行速度也隨著牽引動力的發(fā)展而加快。20世紀60年代開始出現(xiàn)了高速鐵路，速度從120kmh提高到450kmh左右，以后又打破了傳統(tǒng)的輪軌相互接觸的鐵路，發(fā)展了輪軌相互脫離的磁懸浮鐵路。后者的試驗運行速度，已經(jīng)達到500kmh以上。一些發(fā)達國家和發(fā)展中國家的大城市已經(jīng)把建設磁懸浮鐵路列入計劃。鐵路

24、工程 34我國鐵路建設自1876年英國商人在上海修建淞滬鐵路開始，到1949年共有鐵路營運里程2.18萬公里，集中分布在東北和東部沿海地區(qū)，50年來，為開發(fā)內(nèi)地、西南和西北地區(qū)，新建了較多的鐵路，使我國鐵路網(wǎng)布局逐漸趨于均衡，截至2008年底，我國共有鐵路營運里程8萬公里，形成延伸至祖國東南西北的全國鐵路網(wǎng)。鐵路工程 35上海浦東國際機場至龍陽路地鐵站的磁懸浮鐵路興建成功，標志著我國鐵路建設已逐步接近國際先進水平。城市輕軌與地下鐵道是各國發(fā)展城市公共交通的重要手段之一。自北京出現(xiàn)了我國第一條地下鐵路以后，上海、天津、廣州、南京等地已將發(fā)展地鐵作為解決城市公共交通的重要措施之一。上海于2000年

25、12月順利建成我國第一條輕軌鐵路明珠線，將我國的城市交通發(fā)展推向一個新的階段。鐵路工程 369.5 鐵路選線設計 鐵路選線設計是整個鐵路工程設計中一項關系全局的總體性工作。選線設計的主要工作內(nèi)容有：（1）根據(jù)國家政治、經(jīng)濟和國防的需要，結合線路經(jīng)過地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況，規(guī)劃線路的基本走向(即方向)，選定鐵路的主要技術標準。在城市里，則根據(jù)地區(qū)的商業(yè)或工業(yè)發(fā)展等情況，來規(guī)劃線路的走向。（2）根據(jù)沿線的地形、地質、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設施，來設計線路的空間位置。（3）研究布置線路上的各種建筑物，如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋墻等，并確定其類型和大小，使其

26、總體上互相配合，全局上經(jīng)濟合理。37線路空間位置的設計是指線路平面與縱斷面設計。鐵路線路平面是指鐵路中心線在水平面上的投影，它由直線段和曲線段組成。鐵路縱斷面是指鐵路中心線在立面上的投影，是由坡段及連接相鄰坡段的豎曲線組成。 鐵路定線就是在地形圖上或地面上選定線路的走向，并確定線路的空間位置。通過定線，決定各有關設備與建筑物的分布和類型。鐵路定線的基本方法有套線、眼鏡線和螺旋線等。下圖顯示了幾種鐵路定線例子。 38鐵路定線(眼鏡線)鐵路定線39鐵路定線(螺旋線)鐵路定線409.6 鐵路路基鐵路路基承受并傳遞軌道重力及列車的動態(tài)作用，是軌道的基礎、一種土石結構，處于各種地形地貌、地質、水文和氣候

27、環(huán)境中，有時還遭受各種災害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。路基設計一般需要考慮如下問題：（1）橫斷面。形式有：路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等，如下圖所示。路基由路基體和附屬設施兩部分組成。路基面、路肩和路基邊坡構成路基體。路基附屬設施是為了保證路肩強度和穩(wěn)定，所設置的排水設施(如排水溝)、防護設施(如種草種樹)與加固設施(如擋土墻、扶壁支擋結構)等。 41鐵路路基橫斷面形式(a)路堤；(b)路塹9.6 鐵路路基429.6 鐵路路基（2）路基穩(wěn)定性。路基在列車動態(tài)作用及各種自然力影響下可能會出現(xiàn)道碴陷槽、翻漿冒泥和路基剪切滑動與擠起等現(xiàn)象，需要從以下的影響因素去考慮：路基的平面位置和形狀

28、；軌道類型及其上的動態(tài)作用；路基體所處的工程地質條件；各種自然應力的作用等。設計中須對路基的穩(wěn)定性進行驗算。 439.7高速鐵路 鐵路現(xiàn)代化的一個重要標志是列車的運行速度。高速鐵路是發(fā)達國家于20世紀6070年代逐步發(fā)展起來的一種城市與城市之間的運輸工具。鐵路速度的分檔為：時速100120km稱為常速；時速120160km稱為中速；時速160200km稱為準高速或快速；時速200400km稱為高速；時速400km以上稱為特高速。日本、法國、德國等是當今世界高速鐵路技術發(fā)展水平最高的幾個國家。44歸納起來，當今世界上建設高速鐵路有下列幾種模式：日本新干線模式：全部修建新線，旅客列車專用。 日本的

29、高速列車45德國ICE模式：全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。 德國的高速列車46英國APT模式：既不修建新線，也不大量改造舊線，主要采用由擺式車體的車輛組成的動車組；旅客列車及貨物列車混用。 英國的高速擺式列車479.7 高速鐵路 高速鐵路雖然為城市之間的快速交通來往和旅客出行提供了極大方便。但同時對鐵路選線與設計等提出了更高的要求，如鐵路沿線的信號與通訊自動化管理，鐵路機車和車輛的減震和隔聲要求，對線路平、縱斷面的改造，加強軌道結構，改善軌道的平順性和養(yǎng)護技術等。48高速鐵路線路應能保證列車按規(guī)定的最高車速，安全、平穩(wěn)和不間斷地運行。鐵路曲線是決定行車速度的關鍵之一。如：在現(xiàn)有鐵路上提

30、速首先遇到的限制即是曲線限速問題。我國時速160km的鐵路曲線半徑一般為2000m。法國時速達300km的鐵路曲線半徑為4000m。各國對鐵路曲線都有各自的標準和規(guī)范。隨著列車運行速度的提高，要求線路的建筑標準也越高，包括最小曲線半徑、緩和曲線、外軌超高等線路平面標準，坡度值和豎直線等線路縱斷面標準，以及對線路構造、道岔等的特定要求等，軌道的平順性是解決列車提速的至關重要的問題。軌道不平是導致車輛振動，產(chǎn)生輪軌附加動力的根源。因此高速鐵路必須嚴格控制軌道的幾何狀態(tài)，提高軌道的平順性。目前已實現(xiàn)了長軌，減少了列車在行駛中由于軌道接口引起的沖擊和振動，提高列車行駛的平順性和舒適性。49列車的牽引動

31、力是實現(xiàn)高速行車的重要技術關鍵之一。它涉及到許多新技術，如：新型動力裝置與傳動裝置；列車制動技術；高速電力牽引時的受電技術；適應高速行車要求的車體及行走部的結構以及減少空氣阻力的新的外形設計等等。均是發(fā)展高速牽引動力必須解決的具體技術問題。高速鐵路的信號與控制系統(tǒng)是列車安全、高密度運行的基本保證。它是集微機控制與數(shù)據(jù)傳輸于一體的綜合控制與管理系統(tǒng)，也是鐵路適應高速運營、控制與管理而采用的最新綜合性高技術，統(tǒng)稱為先進列車控制系統(tǒng)。如列車自動防護系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車載智能控制系統(tǒng)、列車調(diào)度決策支持系統(tǒng)、列車微機自動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。 50我國把鐵路提速作為加快鐵路運輸業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，1997年

32、4月1日我國實施第一次鐵路大提速，運行于北京與一些主要城市之間的8對旅客列車時速首次達到140km，同時在全國4條主要干線運行的快速列車時速也被提高至120km。在1998年、2000年和2001年，我國鐵路又連續(xù)實施三次提速。2004年4月18日，我國鐵路開始啟動歷史上的第五次大面積提速，此次提速后主要干線列車時速達到160km，標志著我國鐵路在擴充運能和提高技術裝備方面實現(xiàn)了新突破。 51為了實現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展，鐵路部門已經(jīng)制定并開始實施一項建設發(fā)達鐵路網(wǎng)的宏偉藍圖中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃。計劃未來投入2萬億人民幣用于鐵路建設，目標是在2020年建成快速鐵路客運網(wǎng)絡和大能力貨運網(wǎng)，主要技術裝備將達

33、到國際先進水平，運輸能力能夠適應國民經(jīng)濟發(fā)展和小康社會的需求。根據(jù)這一規(guī)劃，2020年前將通過新線建設和既有線路改造，構建覆蓋我國主要城市的快速客運網(wǎng)，包括主要干線客運專線、客貨混跑提速線路和以環(huán)渤海圈、長江三角洲、珠江三角洲為重點地區(qū)的城際客運鐵路。 529.8 城市輕軌與地下鐵道世界上第一條載客的地下鐵路是1863年首先通車的倫敦地鐵。早期的地鐵是蒸汽火車，軌道離地面不深。在街道下面先挖一條的深溝，然后在兩邊砌上墻壁，下面鋪上鐵路，最后才在上面加頂。第一條使用電動火車而且真正深入地下的鐵路直到1890年才建成。這種新型且清潔的電動火車彌補了蒸汽火車的很多缺點。目前，倫敦的地鐵長度已達380

34、km，全市形成了四通八達的地鐵網(wǎng)，每天載客160余萬人次。全世界建有地下鐵道的城市很多，如巴黎，倫敦，莫斯科，紐約、芝加哥，多倫多，北京、上海、天津、廣州等。53發(fā)達國家的地鐵設施非常完善，如法國的巴黎，遍布城市各個角落的地下車站，給居民帶來了非常便利的公共交通服務。莫斯科地鐵自1935年5月15日運營以來，累計運營乘客已超過500億人次，擔負著莫斯科市總客運量的44。波士頓的地鐵由80余公里長的多條線路交匯于市中心的一點或幾點上，通過這幾點的換乘站可以轉往其他公交站。紐約的地鐵是世界上最繁忙的，每天行駛的班次多達九千多次，運輸量驚人。 54地下鐵道55城市輕軌是城市客運有軌交通系統(tǒng)的又一種形

35、式，與原有的有軌電車交通系統(tǒng)不同，一般有較大比例的專用道，多采用淺埋隧道或高架橋的方式，車輛和通信信號設備也是專門的，克服了有軌電車運行速度慢，正點率低，噪聲大的缺點。比公共汽車速度快、效率高、省能源、無空氣污染等。輕軌比地鐵造價低，見效快。自20世紀70年代以來，世界上出現(xiàn)了建設輕軌鐵路的高潮。目前已有200多個城市建有這種交通系統(tǒng)。上海的明珠線就是我國第一條城市輕軌系統(tǒng)，明珠線一期工程全長24.975km，自上海市西南角的徐匯區(qū)開始，貫穿長寧區(qū)、普陀區(qū)、閘北區(qū)、虹口區(qū)，直到東北角的寶山區(qū)，全線為無縫線路，除了與上海火車站連接的輕軌站以外，其余全部采用高架橋結構形式。 56城市輕軌(上海明珠

36、線)57城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點：線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴，除了對車輛結構采取減震措施及修筑聲障屏以外，對軌道結構也要求采取相應的措施。行車密度大，運營時間長，留給軌道的作業(yè)時間短，因而須采用較強的軌道部件，一般用混凝土道床等少維修軌道結構。一般采用直流電機牽引，以軌道作為供電回路。為了減少泄漏電流的電解腐蝕，要求鋼軌與基礎間有較好的絕緣性能。曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小得多，一般為100m左右，因此要解決好曲線軌道構造問題。58地鐵可建于地下、地面、高架(如建于地面上的高架地鐵也可稱之為軌道交通)；而輕軌鐵路同樣可建于地下、地面、高架。兩者區(qū)分主要是單向最

37、大高峰小時客流量。建設城際快速軌道交通網(wǎng)，是一個地區(qū)綜合運輸系統(tǒng)現(xiàn)代化的重要標志，快速軌道交通具有輸送能力大、快速準時、全天候、節(jié)省能源和土地、污染少等特點，開拓了城市未來可持續(xù)發(fā)展的新空間。 599.9磁懸浮鐵路、磁懸浮鐵路的由來磁懸浮列車是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在線路上，利用電磁力進行導向，并利用直流電機將電能直接轉換成推進力來推動列車前進。磁懸浮鐵路的產(chǎn)生源于人們對輪軌粘著式鐵路局限性的認識。傳統(tǒng)鐵路是利用車輪與鋼軌之間的粘著力使列車前進的。它的粘著系數(shù)隨列車速度的增加而減小，走行阻力隨列車速度的增加而增加，當車速增至粘著系數(shù)曲線和走行阻力曲線的交點時

38、，就達到了極限。為了解決這一難題，在20世紀60年代初，一些國家開始著手研究非粘著式超高速鐵路。磁懸浮鐵路就是非粘著式鐵路的一種。60 根據(jù)吸引力和排斥力的基本原理，國際上磁懸浮列車技術有兩個發(fā)展方向：一個是以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)(EMS)，利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運行，懸浮的氣隙較小，一般為0.01m左右，速度可達每小時400500km，適合于城市間的長距離快速運輸。另一個是以日本為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)(EDS)，它使用超導的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運行，這種磁懸浮列車的懸浮氣隙較大，一般為0.1m左右，速度

39、可達每小時500km以上。與傳統(tǒng)鐵路相比，磁懸浮鐵路由于消除了輪軌之間的接觸，因而無摩擦阻力，適于高速運行。目前最高試驗時速為552km。61 磁懸浮鐵路除了具有速度快的特點之外，還有噪聲低、振動小、無磨耗、不受氣候條件影響、不污染環(huán)境、安全、舒適、節(jié)能等優(yōu)點，因而引起了人們極大的興趣，許多國家紛紛制定了研究計劃。因此磁懸浮鐵路將成為未來最具競爭力的一種交通工具。、磁懸浮列車的組成磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和導向系統(tǒng)三大部分組成，如下圖所示。盡管可以使用與磁力無關的推進系統(tǒng)，但在目前絕大部分設計中，這三部分功能均由磁力來完成。懸浮系統(tǒng)：目前懸浮系統(tǒng)的設計分為兩個方向，分別是德國所采用的

40、常導型和日本所采用的超導型。從懸浮技術上講就是電磁懸浮系統(tǒng)(EMS)和電力懸浮系統(tǒng)(EDS)，如圖所示。 62磁懸浮列車的組成示意圖63磁懸浮列車懸浮系統(tǒng)的組成示意圖(a)常導型；(b)超導型64推進系統(tǒng)：在位于軌道兩側的線圈里流動的交流電將線圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車上的超導電磁體的相互作用，就使列車開動起來。列車前進是因為列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，并且同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。當列車前進時，線圈里流動的電流流向反轉過來，其結果就是原來的S極線圈，轉變?yōu)镹極線圈，反之亦然。這樣，列車由于電磁極性的轉換而得以持續(xù)向前奔馳。磁懸浮列車推

41、進系統(tǒng)組成示意圖65、磁懸浮鐵路在各國的發(fā)展 迄今為止，對磁懸浮鐵路進行過研究的國家主要有日本、德國、英國、加拿大、美國、前蘇聯(lián)和中國。當前，日本和德國處于領先地位，而美國和前蘇聯(lián)則分別在20世紀七八十年代放棄了研究計劃。日本于1962年開始研究常導磁浮鐵路。此后由于超導技術的迅速發(fā)展，從20世紀70年代初開始轉而研究超導磁浮鐵路。1972年首次成功地進行了超導磁浮列車實驗，其速度達到每小時50km。1977年在宮崎磁浮鐵路試驗線上，最高速度達到了每小時204km，到1979年又進一步提高到517km。1982年，磁浮列車的載人試驗獲得成功。1995年載人磁浮列車試驗的最高時速達到411km。

42、66日本的磁懸浮列車及其導軌2003年7月31日，在日本山梨縣的一處山野中，時速高達500km的磁懸浮列車首次進行了試驗。、磁懸浮鐵路在各國的發(fā)展 67德國從1968年開始研究磁懸浮列車，1983年在曼姆斯蘭德建設了一條長32km的試驗線，已完成了載人試驗。行駛速度達412kmh。目前，德國在常導磁浮鐵路研究方面的技術已趨成熟，在漢堡至柏林之間修建一條292km長的磁浮鐵路。 德國的磁懸浮列車、磁懸浮鐵路在各國的發(fā)展 68與日本和德國相比，英國對磁浮鐵路的研究起步較晚1973年開始。但是，英國則是最早將磁浮鐵路投入商業(yè)運營的國家之一。但在1995年，從事商業(yè)運營的磁浮列車被宣布停止營業(yè)，其運送旅客的任務由機場班車所取代。其他發(fā)達國家也都在進行各自的磁懸浮鐵路研究。目前，磁懸浮鐵路已經(jīng)逐步從探索性的基礎研究進入到實用性開發(fā)研究的階段，經(jīng)過30多年的研究與試驗，各國已公認它是一種很有發(fā)展前途的交通運輸工具。因此發(fā)達國家目前正提出建設磁懸浮鐵路網(wǎng)的設想。已經(jīng)開始可行性方案研究的磁懸浮鐵路有：美國的洛杉磯一拉斯維加斯(450km)、加拿大的蒙特利爾一渥太華(193km)、歐洲的法蘭克福一巴黎(515km)等。、磁懸浮鐵路在各國的