内蒙科大土木工程概论课件09道路与铁路工程

1、第九讲道路与铁路工程1道路工程 简述 路与人的关系是非常密切的，有人走，便会成为路，俗话说：“路是人走出来的”，只要有了路，人们便可以彼此往来，社会就会兴盛繁荣。道路的主要功能就是联络城市与城市、城市与乡村、乡村与乡村之间的通行和运输。中国是文明古国，道路运输的发展先于世界各国。道路的名称源于周朝，清朝以前将京都通往各省会的道路称为为“驰道”、“驿道”、“大道”。清朝时将京都通往各省会的道路称为“官路”，省会之间的道路称为“大路”，市区街道称为“马路”。20世纪初，汽车出现以后则称为“公路”等。2 道路的修筑促进了人类的进步，而人类进步又促进了道路的建设。公元前3000年出现了轮车，从而对道路

2、提出了平整，不沉陷的要求。现代道路的修筑始自18世纪的法国和英国，那时对道路提出排水良好，地基密实的要求。汽车的出现及速度的不断提高，对路面承重荷载的要求不断提高，对道路的要求也逐步提高。 简述3 道路是一种带状的三维空间人工构造物，和桥梁、涵洞、隧道等构成统一的工程实体。在现代，人们又常常把公路指为乡村地区的交通道路，是同城市中的街道相对而言的。而道路指为乡村地区使用较少、交通量不大、不太重要的交通道。这里，道路是对所有各种公路或干线的统称。道路的设计一般从几何和结构两大方面进行研究。在道路的结构设计上一般要求用最小的投资，使得道路在自然力及车辆荷载的共同作用下，在使用期限内保持良好状态，满

3、足使用要求。简述49.1 道路的分类与类型 一.道路的分类国家的公路分类与技术标准一般由负责管辖公路与建设的部门来制定其标准。（交通部）。当前我国的公路等级按照其使用任务、功能和适应的交通量分为：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。1.高速公路为专供汽车分向、分车道行驶，全部控制出入的干线公路。一般按照需要设计高速公路的车道数，设计年限平均昼夜交通量为25,000100,000辆；2一级公路为专供汽车分向、分车道行驶的公路，设计年限平均昼夜交通量为15,00030,000辆；3二级公路一般能适应年限平均昼夜交通量为3,0007,500辆；4三级公路为1,0004,000辆

4、；5四级公路一般为双车道1,500辆以下，单车道200辆以下。5甘肃陇南高楼盘山公路312国道新疆果子沟段9.1 道路的分类与类型 6城市道路一般按照其在道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能分类。分为：快速道(双向行车道、中央设有分车带、进出口一般全控制或部分控制，为城市大量、长距离、快速交通服务)；主干道(连接城市主要分区的干路，以交通功能为主，一般为三幅或四幅路)；次干道(与主干道组成道路网，起集散交通之用，兼有服务功能)；支路(为次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主)。 城市道路的分类7城市道路的设计年限规定为：快速路与主干路为20年；次干路为15年；支

5、路为1015年。道路上的通行能力是指一条道路在单位时间内，道路与交通正常条件下，保持一定速度安全行驶时，可通过的车辆数。它是一条道路规划和设计的依据，也是检验一条道路是否充分发挥了作用和是否发生阻塞的理论依据。 城市主干道 城市道路的分类89.2 公路建设 公路的几何组成和结构一.公路的几何（线形）组成公路由于自然条件或现状地形的限制，在平面上有转折、纵面上有起伏。在转折点两侧相邻直线处，为了满足车辆行驶顺适、安全和速度的要求，必须用某半径的圆弧连接，可见路线在平面和纵面上均由直线和曲线组成。 公路选线工作一般包括从路线方案选择、路线布局，到具体定出线位的全过程。一条路线的起点及中间必须经过的

6、地点，通常是公路网所规定或决策机关根据需要指定的，这些指定的点成为“据点”，把据点连成线，就是路线的总方向或称大方向。两个据点之间有许多中不同的走法，而每一种走法就是一个大的路线方案。91在选线时必须考虑以下主要因素： (1) 路线在政治、经济、国防上的意义，国家和地方建设对路线使用的任务、性质的要求，国防、支农、综合利用等重要方针的体现。 (2) 路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。 (3) 沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、主要材料用量、造价、工期、劳动

7、力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。 (4) 其它如沿线历史古迹、文物、风景区的联系等。 9.2.1 公路的几何（线形）组成10 济青高速公路 太平山景区路线设计 9.2.2 公路建设 11路线的交叉又是道路设计的重要组成部分。它是提高交叉路口通行能力，减少以致消灭交通事故的一项重要任务。道路交叉分为平面交叉和立体交叉两种。后者又多用于高速公路。交叉口的设计一般要进行细致的交通分析。 京津塘高速公路徐庄立交桥一.公路的几何（线形）组成12(一)、 公路的路基 公路路基的横断面组成有：路堤、路堑和填挖部分组成。路基的几何尺寸由高度、宽度和边坡组成。 13(二)、 公路的路面结构 公路路面

8、是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的结构物，以供汽车安全、迅速和舒适地行驶。因此，路面必须具有足够的力学强度和良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面两大类。路面的常用材料有沥青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及其它工业废料等。14(三)、 公路排水结构物建设 为了确保路基稳定，免受地面水和地下水的侵害，公路还应修建专门的排水设施。地面水的排除系统按其排水方向不同，分为纵向排水和横向排水。 纵向排水有边沟、截水沟和排水沟等。横向排水有桥梁、涵洞、路拱、过水路面、透水路堤和渡水槽等。15(四)、 公路特殊结构物公路的特殊结构物有隧道、悬出路台、防石廊

9、、挡土墙和防护工程等。隧道是为公路从地层内部或水层下通过而修建的结构物，当公路翻山越岭或穿过深水时，为了改善平、纵面的线形和缩短路线长度，一般采用开凿隧道来解决。悬出路台是在山岭地带修筑公路时，为了保证公路连续，路基稳定和确保行车，所需修建悬臂式的路台。防石廊则是在山区或地质复杂地带，为了保证公路的行车安全所修建的防石廊。挡土墙是在横坡陡岭或沿河岸修筑公路时，为保证路基稳定和减少填、挖方工程量修建的挡土墙。防护工程是在陡岭山坡或沿河一侧路基边坡受水流冲刷或有不良地质现象的路段，为了保证路基稳定，加固路基边坡所建的人工构造物。16(五)、 公路沿线附属结构建设 一般在公路上，除了上述各种基本结构

10、以外，为了保证行车安全、迅速、舒适和美观，还需设置交通管理设施、交通安全设施、服务设施和环境美化设施等。交通管理设施是为了保证行车安全，使司机知道前面路况和特点，道路上应沿线设置交通标志和路面标线。交通安全设施是为了保证行车安全和发挥公路的作用，各级公路的急弯、陡坡等路段，均需按规定设置必要的安全设置，如护栏、护柱等。服务性设施一般是指渡口码头、汽车站、加油站、修理站、停车场、餐厅、旅馆等。环境美化设施是美化公路，保护环境不可缺少的部分。如路侧带和中间分隔带等地的绿化等，原则以不影响司机的视线和视距为宜。 179.3 城市道路 一.城市道路的要求 通达城市各个地区，供城市内交通运输及行人使用，

11、便于居民生活、工作及文化娱乐活动，并与城市外道路连接承担对外交通的道路称为城市道路。 城市道路一般比公路宽阔，为适应城市里种类繁多的交通工具，多划分为机动车道、公共交通优先专用道、非机动车道等。道路两侧有高出路面的人行道和房屋建筑。人行道下一般多埋设公共管线。城市道路两侧或中心地带，有时还设置绿化带、雕塑艺术品等，起到美化城市的作用。18一.城市道路的要求 现代的城市道路是城市总体规划的主要组成部分，关系到整个城市的活动。为了适应城市的人流和车流顺利运行，城市道路应具有如下功能： 1 适当的路幅以容纳繁重的城市交通。2 坚固耐久，平整抗滑的路面，以利于车辆安全、舒适、快速地行驶。3 少扬尘、少

12、噪声以利于环境卫生。4 便利的排水设施以便于雨雪水及时排出。5 充分的照明设施以利于居民晚间活动和车辆运行。6 道路两侧要设置足够宽的人行道、绿化带、地上杆线、地下管线等。19一.城市道路的要求 城市道路景象1城市道路景象220城市各重要活动中心之间要有便捷的道路连接，以缩短车辆的运行距离。城市的次要部分也要有道路通达，以利于居民活动。城市道路繁多又集中在城市的有限面积之内，又有许多影响道路交通互相流畅连接的交叉路口，所以必须采用各种措施，如设置红绿灯信号管制、环形交叉、立体交叉等以利于交通流畅。城市交通工具种类繁多，速度快慢悬殊，为了避免互相干扰，又必须进行分道行驶，如用隔离带、隔离墩、护栏

13、或划线等方法加以分隔。城市公共交通车辆又要设置停车站台，还必须设置停车场以备停车之用。又要在交通繁忙的街道为行人设置过街天桥或地下通道，以保障行人安全又避免干扰车辆行驶。 一.城市道路的要求 21二.城市道路的分类 城市的道路系统中，根据道路的地位和交通功能，将城市道路分为如下几类：1快速路：为流畅地处理城市大量交通而建筑的道路。要有平顺的线形，与一般道路分开，使汽车交通安全、通畅和舒适。如北京的三环、四环、上海的外环线等。一般在交叉路口为立体交叉，有时还全封闭，中央有隔离带。2主干路：是连接城市各主要部分的交通干路，是城市道路的骨架，其主要功能是运输。主干路要保障一定的车速，故应根据交通量的

14、大小设置相应的车道数，以供车辆通畅行驶。线形应顺捷，交叉口宜尽量少，以减少干扰，平面交叉应有交通控制措施，目前有些城市以高架道路作为城市主干路。如上海的内环高架路，已形成“申”字型的平面线形，以实现连接城市各区和主要部分的交通干路。3.次干路：一般为一个区域内的主要道路，是一般交通道路并兼有服务功能，配合主干路共同组成城市的干路网，起到广泛联系城市各部分与集散交通的作用，一般情况下快慢车混合使用。 224.支路：是次干路与居民区的联络路，为地区交通服务，道路两侧有时还建有商业性建筑等。5.居住区道路：是居住区内部街坊与街坊之间和街坊内部的道路，主要为居民的各种活动服务。为了保证居住区的安静，一

15、般不宜设公共交通线路。居住区道路可以与城市次干路连接，但是尽量不与城市主干路连接。6.风景区道路：是供游人游览运输用的道路。属于园林型道路，包括对内交通和对外交通两部分。风景区的内部道路既是容纳游人的空间，又是引导和分配游人的路线。风景区的道路系统应按照道路交通的不同功能加以分类和组织。如我国桂林的道路系统，货运干线与游览路线和城市生活性干道分开。风景区道路应将风景区内各景点联系起来，使游人乘车可以直达景点，而不至于步行过多。 7.自行车专用道：是城市内和郊区道路系统中以及通往旅游区的道路中，专门供自行车行驶的道路。这样，快慢车道分离，各行其道，既提高车速又保证安全。 二.城市道路的分类 23

16、9.4 高速公路 汽车是速度高、灵活的独特运输工具。但是一般公路上，各种车辆混合行驶，以及非机动车辆和人流的干扰，严重影响汽车的行驶速度和交通安全。为了满足现代交通工具大流量、高速度、重型化、安全、舒适的要求，高速公路就应用而生了。近年来，许多国家已在主要城市和工业中心之间修建高速公路，形成全国性的高速公路网。一些国家还将主要高速公路通向其它国家，称为国际交通干线。改革开放以后，随着我国国民经济的迅猛发展，高速公路也得到迅速的发展。我国已建成的高速公路总里程已达世界第二位，仅次于美国。 24高速公路是一种具有四条以上车道，设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，

17、严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动监控系统，在沿线设有必要服务设施的道路。高速公路的造价很高，占地多。如目前我国的高速公路，每公里造价大约3000万元左右，路基宽按照26米计算，则每公里占用土地约0.03平方公里以上。但是从其经济效益与成本比较看，高速公路的经济效益很显著。 9.4 高速公路 25沪嘉高速公路深圳机场高速公路9.4 高速公路 26（一）高速公路的特点 1行车速度快、通行能力大。一般高速公路行车速度在120km/h以上。一条车道每小时可通过1000辆中型车，比一般公路高出34倍。在美国高速公路仅占公路总里程的1.1%，却承担全国公路交通量的19%，平均日行车密度是全部公路平均

18、数的18.6倍。2物资周转快、经济效益高。一般运距在300km以内，使用大吨位车辆运输，无论从时间或经济角度考虑，均优于铁路和普通公路运输。虽然高速公路的投资大，但是综合经济效益也大，能促进沿路地区的经济发展，投资一般在57年内收回。如我国的广佛高速公路，投资费用回收期不到6年。3交通事故少、安全舒适好。因为高速公路有严格的管理系统，全段采用先进的自动化交通监控手段和完善的交通设施，全封闭、全立交，无横向干扰，因此交通事故大幅度地下降。据国外资料统计，与普通公路相比，美国下降56，英国为62，日本为89。另外高速公路的线形标准高、路面坚实平整、行车平稳，乘客不会感到颠簸。 27 国道主干线 （

19、一）高速公路的特点 国道主干线 28（二）高速公路的线形设计标准高速公路的几何设计标准比其它等级的公路要求高，具体规定各国有所不同。我国公路工程技术标准的规定主要如下：1最小平曲线半径及超高横坡限制：对于设计车速为120km/h的高速公路，平曲线的一般最小半径为1,000m，极限最小半径为650m，超高横坡限值为10。2最大纵坡和竖曲线：高速公路的最大纵坡限为3(平原微丘区)5(山岭区)，竖曲线极限最小半径凹型为4,000m，凸型为11,000m。3线形要求：高速公路应保证司机有良好的预知，因此不应当出现急剧的起伏和扭曲的线形，并且线形保持连续、调和和舒顺，即在视线所及的一定线路内不出现转折、

20、错位、突变、虚空或遮断，线形彼此有良好的配合，圆滑舒畅，没有过大差比。4横断面：行车带的每一行驶方向至少两个车道，便于超车。车道宽3.75m。一般在平原微丘区中央分隔带宽3.00m，俩侧路缘带宽0.75m，中间带全宽4.50m，地形受限制时分别为2.00m，2.50m和3.00m。路肩在平原微丘区硬路肩宽不应小于2.50m，土路肩宽不小于0.75m。 29普通公路与高速公路的转弯线形a. 普通公路b. 高速公路（二）高速公路的线形设计标准30（三）高速公路沿线设施高速公路沿线有安全设施、交通管理设施、服务性设施、环境美化设施等。 31安全设施一般包括标志(如警告、限制、指示标志等)、标线(文字

21、或图形来指示行车的安全设施)、护栏(有刚性护栏、半刚性护栏、柔性护栏等)、隔离设施(是对高速公路进行隔离封闭的人工构造物的统称，如金属网、常青绿篱等)、照明及防眩设施(为保证夜间行车的安全所设置的照明灯、车灯灯光防眩板等)、视线诱导设施(为保证司机视觉及心理上的安全感，所设置的全线设置轮廓标)等。交通管理设施一般为高速公路出入口控制、交通监控设施(如检测、监控、联系的电话、巡逻监视等)等。 服务性设施一般有综合性服务站(包括停车场、加油站、修理所、餐厅、旅馆、邮局、通讯、休息室、厕所、小卖部等)、小型休息点(以加油为主，附设厕所、电话、小块绿地、小型停车场等)、停车场等。环境美化设施是保证司机

22、高速行驶时在视觉上，心理上协调的重要环节。因此高速公路在设计、施工、养护、管理的全过程中，除满足工程和交通的技术要求外，都要以美学观点加以比较，经多次调整、修改、使高速公路与当地的自然风景协调而成为优美的彩带。 （三）高速公路沿线设施32铁路工程 在铁路还没有发明以前，人们都以马车作为代步和载货的工具。但是，当马车长久行驶于一个地方，雨天时地面泥泞，车轮很容易陷入轮沟中。因此，人们就想到在地面上铺上木板，让车轮好行驶。后来又为了使木板道能长久使用，就在木板上铺上铁板，这就是铁轨的开始。铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源

23、消耗远低于航空和公路运输，是现代运输体系中的主干力量。33世界铁路的发展已有100多年的历史，第一条完全用于客货运输而且按特定时间行驶列车的铁路，是1830年通车的英国利物浦与曼彻斯特铁路，这条铁路全长为35英里。此后，铁路主要依靠牵引动力的发展而发展。牵引机车从最初的蒸汽机车发展成内燃机车、电力机车。运行速度也随着牵引动力的发展而加快。20世纪60年代开始出现了高速铁路，速度从120kmh提高到450kmh左右，以后又打破了传统的轮轨相互接触的铁路，发展了轮轨相互脱离的磁悬浮铁路。后者的试验运行速度，已经达到500kmh以上。一些发达国家和发展中国家的大城市已经把建设磁悬浮铁路列入计划。铁路

24、工程 34我国铁路建设自1876年英国商人在上海修建淞沪铁路开始，到1949年共有铁路营运里程2.18万公里，集中分布在东北和东部沿海地区，50年来，为开发内地、西南和西北地区，新建了较多的铁路，使我国铁路网布局逐渐趋于均衡，截至2008年底，我国共有铁路营运里程8万公里，形成延伸至祖国东南西北的全国铁路网。铁路工程 35上海浦东国际机场至龙阳路地铁站的磁悬浮铁路兴建成功，标志着我国铁路建设已逐步接近国际先进水平。城市轻轨与地下铁道是各国发展城市公共交通的重要手段之一。自北京出现了我国第一条地下铁路以后，上海、天津、广州、南京等地已将发展地铁作为解决城市公共交通的重要措施之一。上海于2000年

25、12月顺利建成我国第一条轻轨铁路明珠线，将我国的城市交通发展推向一个新的阶段。铁路工程 369.5 铁路选线设计 铁路选线设计是整个铁路工程设计中一项关系全局的总体性工作。选线设计的主要工作内容有：（1）根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向(即方向)，选定铁路的主要技术标准。在城市里，则根据地区的商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。（3）研究布置线路上的各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型和大小，使其

26、总体上互相配合，全局上经济合理。37线路空间位置的设计是指线路平面与纵断面设计。铁路线路平面是指铁路中心线在水平面上的投影，它由直线段和曲线段组成。铁路纵断面是指铁路中心线在立面上的投影，是由坡段及连接相邻坡段的竖曲线组成。 铁路定线就是在地形图上或地面上选定线路的走向，并确定线路的空间位置。通过定线，决定各有关设备与建筑物的分布和类型。铁路定线的基本方法有套线、眼镜线和螺旋线等。下图显示了几种铁路定线例子。 38铁路定线(眼镜线)铁路定线39铁路定线(螺旋线)铁路定线409.6 铁路路基铁路路基承受并传递轨道重力及列车的动态作用，是轨道的基础、一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候

27、环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。路基设计一般需要考虑如下问题：（1）横断面。形式有：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等，如下图所示。路基由路基体和附属设施两部分组成。路基面、路肩和路基边坡构成路基体。路基附属设施是为了保证路肩强度和稳定，所设置的排水设施(如排水沟)、防护设施(如种草种树)与加固设施(如挡土墙、扶壁支挡结构)等。 41铁路路基横断面形式(a)路堤；(b)路堑9.6 铁路路基429.6 铁路路基（2）路基稳定性。路基在列车动态作用及各种自然力影响下可能会出现道碴陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等现象，需要从以下的影响因素去考虑：路基的平面位置和形状

28、；轨道类型及其上的动态作用；路基体所处的工程地质条件；各种自然应力的作用等。设计中须对路基的稳定性进行验算。 439.7高速铁路 铁路现代化的一个重要标志是列车的运行速度。高速铁路是发达国家于20世纪6070年代逐步发展起来的一种城市与城市之间的运输工具。铁路速度的分档为：时速100120km称为常速；时速120160km称为中速；时速160200km称为准高速或快速；时速200400km称为高速；时速400km以上称为特高速。日本、法国、德国等是当今世界高速铁路技术发展水平最高的几个国家。44归纳起来，当今世界上建设高速铁路有下列几种模式：日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用。 日本的

29、高速列车45德国ICE模式：全部修建新线，旅客列车及货物列车混用。 德国的高速列车46英国APT模式：既不修建新线，也不大量改造旧线，主要采用由摆式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用。 英国的高速摆式列车479.7 高速铁路 高速铁路虽然为城市之间的快速交通来往和旅客出行提供了极大方便。但同时对铁路选线与设计等提出了更高的要求，如铁路沿线的信号与通讯自动化管理，铁路机车和车辆的减震和隔声要求，对线路平、纵断面的改造，加强轨道结构，改善轨道的平顺性和养护技术等。48高速铁路线路应能保证列车按规定的最高车速，安全、平稳和不间断地运行。铁路曲线是决定行车速度的关键之一。如：在现有铁路上提

30、速首先遇到的限制即是曲线限速问题。我国时速160km的铁路曲线半径一般为2000m。法国时速达300km的铁路曲线半径为4000m。各国对铁路曲线都有各自的标准和规范。随着列车运行速度的提高，要求线路的建筑标准也越高，包括最小曲线半径、缓和曲线、外轨超高等线路平面标准，坡度值和竖直线等线路纵断面标准，以及对线路构造、道岔等的特定要求等，轨道的平顺性是解决列车提速的至关重要的问题。轨道不平是导致车辆振动，产生轮轨附加动力的根源。因此高速铁路必须严格控制轨道的几何状态，提高轨道的平顺性。目前已实现了长轨，减少了列车在行驶中由于轨道接口引起的冲击和振动，提高列车行驶的平顺性和舒适性。49列车的牵引动

31、力是实现高速行车的重要技术关键之一。它涉及到许多新技术，如：新型动力装置与传动装置；列车制动技术；高速电力牵引时的受电技术；适应高速行车要求的车体及行走部的结构以及减少空气阻力的新的外形设计等等。均是发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。高速铁路的信号与控制系统是列车安全、高密度运行的基本保证。它是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，也是铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术，统称为先进列车控制系统。如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、列车微机自动监测与诊断系统等。 50我国把铁路提速作为加快铁路运输业发展的重要战略，1997年

32、4月1日我国实施第一次铁路大提速，运行于北京与一些主要城市之间的8对旅客列车时速首次达到140km，同时在全国4条主要干线运行的快速列车时速也被提高至120km。在1998年、2000年和2001年，我国铁路又连续实施三次提速。2004年4月18日，我国铁路开始启动历史上的第五次大面积提速，此次提速后主要干线列车时速达到160km，标志着我国铁路在扩充运能和提高技术装备方面实现了新突破。 51为了实现铁路跨越式发展，铁路部门已经制定并开始实施一项建设发达铁路网的宏伟蓝图中长期铁路网规划。计划未来投入2万亿人民币用于铁路建设，目标是在2020年建成快速铁路客运网络和大能力货运网，主要技术装备将达

33、到国际先进水平，运输能力能够适应国民经济发展和小康社会的需求。根据这一规划，2020年前将通过新线建设和既有线路改造，构建覆盖我国主要城市的快速客运网，包括主要干线客运专线、客货混跑提速线路和以环渤海圈、长江三角洲、珠江三角洲为重点地区的城际客运铁路。 529.8 城市轻轨与地下铁道世界上第一条载客的地下铁路是1863年首先通车的伦敦地铁。早期的地铁是蒸汽火车，轨道离地面不深。在街道下面先挖一条的深沟，然后在两边砌上墙壁，下面铺上铁路，最后才在上面加顶。第一条使用电动火车而且真正深入地下的铁路直到1890年才建成。这种新型且清洁的电动火车弥补了蒸汽火车的很多缺点。目前，伦敦的地铁长度已达380

34、km，全市形成了四通八达的地铁网，每天载客160余万人次。全世界建有地下铁道的城市很多，如巴黎，伦敦，莫斯科，纽约、芝加哥，多伦多，北京、上海、天津、广州等。53发达国家的地铁设施非常完善，如法国的巴黎，遍布城市各个角落的地下车站，给居民带来了非常便利的公共交通服务。莫斯科地铁自1935年5月15日运营以来，累计运营乘客已超过500亿人次，担负着莫斯科市总客运量的44。波士顿的地铁由80余公里长的多条线路交汇于市中心的一点或几点上，通过这几点的换乘站可以转往其他公交站。纽约的地铁是世界上最繁忙的，每天行驶的班次多达九千多次，运输量惊人。 54地下铁道55城市轻轨是城市客运有轨交通系统的又一种形

35、式，与原有的有轨电车交通系统不同，一般有较大比例的专用道，多采用浅埋隧道或高架桥的方式，车辆和通信信号设备也是专门的，克服了有轨电车运行速度慢，正点率低，噪声大的缺点。比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染等。轻轨比地铁造价低，见效快。自20世纪70年代以来，世界上出现了建设轻轨铁路的高潮。目前已有200多个城市建有这种交通系统。上海的明珠线就是我国第一条城市轻轨系统，明珠线一期工程全长24.975km，自上海市西南角的徐汇区开始，贯穿长宁区、普陀区、闸北区、虹口区，直到东北角的宝山区，全线为无缝线路，除了与上海火车站连接的轻轨站以外，其余全部采用高架桥结构形式。 56城市轻轨(上海明珠

36、线)57城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点：线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用较强的轨道部件，一般用混凝土道床等少维修轨道结构。一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄漏电流的电解腐蚀，要求钢轨与基础间有较好的绝缘性能。曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小得多，一般为100m左右，因此要解决好曲线轨道构造问题。58地铁可建于地下、地面、高架(如建于地面上的高架地铁也可称之为轨道交通)；而轻轨铁路同样可建于地下、地面、高架。两者区分主要是单向最

37、大高峰小时客流量。建设城际快速轨道交通网，是一个地区综合运输系统现代化的重要标志，快速轨道交通具有输送能力大、快速准时、全天候、节省能源和土地、污染少等特点，开拓了城市未来可持续发展的新空间。 599.9磁悬浮铁路、磁悬浮铁路的由来磁悬浮列车是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。磁悬浮铁路的产生源于人们对轮轨粘着式铁路局限性的认识。传统铁路是利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时

38、，就达到了极限。为了解决这一难题，在20世纪60年代初，一些国家开始着手研究非粘着式超高速铁路。磁悬浮铁路就是非粘着式铁路的一种。60 根据吸引力和排斥力的基本原理，国际上磁悬浮列车技术有两个发展方向：一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统(EMS)，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为0.01m左右，速度可达每小时400500km，适合于城市间的长距离快速运输。另一个是以日本为代表的排斥式悬浮系统(EDS)，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为0.1m左右，速度

39、可达每小时500km以上。与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨之间的接触，因而无摩擦阻力，适于高速运行。目前最高试验时速为552km。61 磁悬浮铁路除了具有速度快的特点之外，还有噪声低、振动小、无磨耗、不受气候条件影响、不污染环境、安全、舒适、节能等优点，因而引起了人们极大的兴趣，许多国家纷纷制定了研究计划。因此磁悬浮铁路将成为未来最具竞争力的一种交通工具。、磁悬浮列车的组成磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，如下图所示。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前绝大部分设计中，这三部分功能均由磁力来完成。悬浮系统：目前悬浮系统的设计分为两个方向，分别是德国所采用的

40、常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)，如图所示。 62磁悬浮列车的组成示意图63磁悬浮列车悬浮系统的组成示意图(a)常导型；(b)超导型64推进系统：在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。当列车前进时，线圈里流动的电流流向反转过来，其结果就是原来的S极线圈，转变为N极线圈，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。磁悬浮列车推

41、进系统组成示意图65、磁悬浮铁路在各国的发展 迄今为止，对磁悬浮铁路进行过研究的国家主要有日本、德国、英国、加拿大、美国、前苏联和中国。当前，日本和德国处于领先地位，而美国和前苏联则分别在20世纪七八十年代放弃了研究计划。日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从20世纪70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功地进行了超导磁浮列车实验，其速度达到每小时50km。1977年在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速度达到了每小时204km，到1979年又进一步提高到517km。1982年，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年载人磁浮列车试验的最高时速达到411km。

42、66日本的磁悬浮列车及其导轨2003年7月31日，在日本山梨县的一处山野中，时速高达500km的磁悬浮列车首次进行了试验。、磁悬浮铁路在各国的发展 67德国从1968年开始研究磁悬浮列车，1983年在曼姆斯兰德建设了一条长32km的试验线，已完成了载人试验。行驶速度达412kmh。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已趋成熟，在汉堡至柏林之间修建一条292km长的磁浮铁路。 德国的磁悬浮列车、磁悬浮铁路在各国的发展 68与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚1973年开始。但是，英国则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。但在1995年，从事商业运营的磁浮列车被宣布停止营业，其运送旅客的任务由机场班车所取代。其他发达国家也都在进行各自的磁悬浮铁路研究。目前，磁悬浮铁路已经逐步从探索性的基础研究进入到实用性开发研究的阶段，经过30多年的研究与试验，各国已公认它是一种很有发展前途的交通运输工具。因此发达国家目前正提出建设磁悬浮铁路网的设想。已经开始可行性方案研究的磁悬浮铁路有：美国的洛杉矶一拉斯维加斯(450km)、加拿大的蒙特利尔一渥太华(193km)、欧洲的法兰克福一巴黎(515km)等。、磁悬浮铁路在各国的