《轨道工程》重点整理

轨道工程》重点整理题型：选择（10X10，=100填空（15题，20X1，=200名词解释（5X3/=150简答（6题，5X6，+1X5，=350计算（2题，60+140=200第一章绪论1、欧美铁路运输1838年，第一条市郊铁路在伦敦市郊开通；1863年，第一条地铁线（6km，蒸汽驱动）在伦敦开通；1868年，第一条城市高架铁路（蒸汽在纽约的格林威治街开通；1890年，第一条电力驱动地铁在伦敦开通；1895年5月6日，第一条由布达佩斯、格拉斯哥开通的电力高架线在芝加哥运营，它用一台带电机车牵引1〜2台无动力拖车。1897年，芝加哥南部当局决定将高架铁路电气化，并与当时的工程技术专家斯卜拉格（Sprague签订了合同。斯卜拉格做出的一个重要贡献就是发明了多单元动车系统（动车组。这种系统中，每辆车均有电机，但全部由第一辆车的驾驶员操纵。同年7月，斯卜拉格在南部官员和工程师之前示范了由6辆车编组的列车。1898年8月南部线淘汰掉了所有的蒸汽机车。2、我国铁路运输（1） 中国第一条营业铁路——上海吴淞铁路（1876年通车，762mm）；（2） 中国自办的第一条铁路——唐胥铁路（1881年通车，1435mm）；（3） 中国人（詹天佑自行设计和施工的第一条铁路干线——京张铁路（1905.9.4开工，1909.8.11建成，10.2通车，用银500万两；（4） 旧中国铁路（1881-1949）总共计21800km（台除外），发展速度慢，分布极不合理，设备简陋、标准低。3、五大交通运输特点（1）公路运输设施：公路、公路车站和车辆优点：①对于小、中批量商品的近距离运输，运费较便宜，而且经济可以做到“门到门”包装成本低缺点：①运输能力低；②单位运费高；③易遭偷盗；④加剧拥挤与污染（2） 铁路运输设施：铁路、火车、车站及辅助设备优点：①运载能力较大，适用于大宗货物的集中、迅速运输中、远距离运输时，运费比较便宜受气候条件的影响较小在轨道上运输，安全性好为中长距陆上运输骨干地位缺点：①灵活性差；②对包装的要求较高；③基建成本大（3） 水上运输设施：天然水道、港口和船舶优点：①高运输能力；②低廉的单位运费缺点：①速度慢；②路线迂回；③受天气影响大，可靠性差（4） 航空运输设施：航空港、飞行器和航管设施优点：①速度快；②受地形条件限制小缺点：①运输成本高；②运载量有限；③受气候影响大（5） 管道运输：集运输工具和运输线路于一身的运输方式，货物凭借高压气泵压力在管道内移动。包括液体、气体和浆质三种形式。优点：①可全天候工作；②不需包装；③单向运输；④单位运营成本低缺点：①货物受限；②机动灵活性小，初期投资大4、磁悬浮列车运行速度：目前试验速度已达500km/h以上。5、 重载铁路特征：经常定期开行或准备开行总重三8000吨的单元或组合列车；(单元：一台机车牵引几个车厢。组合：机车+几个车厢+机车+几个车厢一一串起来。)在长度不小于150km的线路区段上，年运量超过4000万吨；轴重(或计划轴重)为27t及以上者。6、 铁路运输的生产量客运密度、货运密度、运输密度7、 铁路建设的基本程序预可行性研究可行性研究初步设计施工图工程施工和设备安装验交投产，正式运营后评估8、 铁路运营三要素：轴重、速度、运量轴载：包括车体、车体内的装载物、转向架等整辆车的重量分配给每一轴的荷载速度：在单位时间内列车移动距离的长度。运量：在单位时间内在该段线路所有通过列车牵引质量的总和。第二章钢轨1、轨道结构基本组成(填空)钢轨、轨枕、连接零件、轨道加强设备、道床、道岔2、钢轨功能为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，引导机车车辆前进。钢轨要承受来自车轮的巨大垂向压力，并以分散形式传递到轨枕。提供连续，平顺和阻力最小的滚动面。在电气化铁道或自动闭塞区段，还兼做轨道电路之用，为轨道电路提供导体。3、钢轨类别分类依据：世界铁路通常按所用轨道每延米质量来分类。中国钢轨：43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m(44.653、51.514、60.64、74.414kg/m)通俗叫法：43轨、50轨、60轨、75轨(按长度分：12.5m、25m,标准缩短轨、长尺钢轨)4、 钢轨基本要求(基本了解)具有足够的强度(刚度)和耐磨性具有一定的抗疲劳强度和冲击韧性具有足够的硬度且均匀性良好足够光滑又有一定粗糙度的顶面良好的道岔机加工性能和可焊性化学成分便于进行热处理高速铁路钢轨的高平直度5、 钢轨的最佳断面形状：工字型截面6、钢轨头部：大而厚，并具有与车轮踏面相适应的外形原因：(1)改善轮轨接触条件、提高抵抗压陷的能力；(2)具有足够的支撑面积(磨耗)7、钢轨腰部（基本了解）（1）轨腰必须具有足够的厚度和高度，具有较大的承载能力和抗弯能力。（2）轨腰的两侧为直线或曲线，而以曲线最常用，以有利于传递车轮轨钢轨的冲击动力作用和减少钢轨轧制后因冷却而产生的残余应力。50、60和75轨轨腰圆弧半径分别为350、400和500mm。（3）轨腰与轨头、底的连接，须保证夹板能有足够的支承面，并使截面的变化不致过分突然，以免产生过大的应力集中。为此，轨腰与轨头-＞复曲线，如60轨采用了半径为25和8mm的复曲线进行连接；轨腰与轨底-＞单曲线，半径为14-20mm。8、钢轨材质（1）使钢轨具有高可靠性的前提：钢轨材质具有较高的纯净度和合理的化学成分。提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨可靠性、延长使用寿命的有效途径之一。（2）主要元素：钢轨钢的主要元素是碳和铁，并根据强度和硬度的要求增加其他化学元素。碳（C,一般含量为0.65%,但一般不超过0.82%）增多可提高抗拉强度、耐磨性和硬度；过多,变脆,塑性指数（伸长率、断面收缩率和冲击韧性）降低。锰（Mn,0.6-1.0%，如含量超过1.2%，则称为高锰钢）提高强度和耐磨性,增加韧性,并去除有害的氧化铁和硫类杂质。如果超过1.2%,硬度、抗冲击性、耐磨性虽有较大提高,但锰对钢轨焊接有不利影响。硅（Si,含量一般为0.15-0.30%）使钢轨致密,提高耐磨性；降低焊接性能磷和硫（一般要求磷和硫的含量都小于0.04%）含磷过多（超过0.1%）,将使钢轨变脆,出现冷脆性,严寒地区,钢轨断裂；硫不溶于铁，不论含量多少，均生成硫化铁，在985°C时，呈晶态结晶析出，这种晶体性脆易溶，出现热脆性（800-1200C），轧制或热加工工程中，钢轨断裂，出现大量废品。9、钢轨分类按钢成分：碳素钢、合金钢、热处理钢按金相组织：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢按力学性能：普通钢轨、高强度钢轨、耐磨钢轨10、钢轨的七个力学指标强度极限Ob、屈服极限os、疲劳极限。「、伸长率6s、断面收缩率V、冲击韧性ak、硬度11、轨端淬火对钢轨淬火可以提高钢材的硬度，改善钢材的机械性能。12、钢轨损伤（1） 种类：钢轨磨耗、接触疲劳伤损、剥离及轨头核伤、轨腰螺栓孔裂纹等（2） 轨腰螺栓裂纹发生的主要原因：钻孔时在螺栓孔周边产生有肉眼不能发现的发裂，在荷载的作用下加速裂纹发展；由于钢轨接头养护中存在的高低台阶、错牙、轨端低塌、鞍型磨耗及道床板结，列车通过时产生的高频力P］和准静态力P2对螺孔应力的影响极大。降低螺栓孔裂纹发展速度的措施：有效措施：控制萌生期是关键一般措施：提高钢轨接头区轨道结构的弹性，降低轮轨冲击荷载P1和P2,螺栓孔应力可减小30％左右；提高螺栓孔表面的加工光洁度和在孔口倒棱；对螺栓孔表面进行硬化、防锈等处理，提高螺栓表面的强度。（3）防止、减缓核伤发生和发展的主要措施：净化钢轨，控制夹杂物的直径；②提高钢轨的接触疲劳强度;提高轨道的弹性，加强轨道的养护维修，特别是对钢轨接头养护维修，减少动力冲击作用。（4） 轨头磨耗：垂直磨耗和侧面磨耗（5） 波形磨耗一般出现位置：列车速度较高的铁路上，主要发生波纹型磨耗，且主要出现在直线和制动地段；在车速较低的重载运输线上主要发生波浪型磨耗，且一般出现在曲线地段；动力作用是钢轨波磨形成的外因，钢轨材质性能是波磨的内因。（6）高速铁路钢轨的主要伤损类型：轨头龟裂隐伤（又称踏面裂纹或踏面压溃）蜂窝状裂纹减缓钢轨伤损的措施：净化轨钢，控制杂物的形态采用淬火钢轨，发展优质重轨，改进轨钢力学性质改革旧轨再用制度，合理使用钢轨按轨钢材质分类铺轨13、钢轨接头（1） 型式按其相对于轨枕位置：悬空式、承垫式按两股钢轨接头相互位置：相对式、相错式我国一般采用相对悬空式，即左右两股钢轨接头应对齐，同时位于两接头轨枕中间。（2） 构造：夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等3）预留轨缝的目的：适应钢轨热胀冷缩的需要预留轨缝的条件：当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力过大而胀轨跑道；当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或剪断。4）列车通过接头产生冲击动力与三方面因素有关：轨缝、台阶、折角。台阶是接头处两根钢轨的端部不在同一水平面上。折角是由于接头下沉形成的。第三章有砟轨道1、扣件分类按扣压方式分：分开式、不分开式按扣件的弹性：全弹性、半弹性、无弹性按有无挡肩：有挡肩、无挡肩按照使用对象：木枕、混凝土枕、钢枕混凝土轨枕扣件分类：扣板式扣件、弹条式扣件(I型、II型、III型)2、道床主要功能：①将荷载扩散到路基上，保护路基；提供抵抗轨排纵、横向位移的阻力；排水；缓冲减振；便于养护维修。横断面三个主要特征：道床厚度、顶面宽度、边坡坡度脏污的定义：位于道砟颗粒级配范围外的成分都是脏污成分。面砟的材料一般为级配碎石。3、特殊地段的轨道过渡段路桥过渡段路基处理：①台后填土加筋碎石优质材料填筑使用高强度、变形小的优质材料填筑(EPS)过渡段轨道处理：①在较软一侧增大钢轨竖向刚度在较硬一侧减小钢轨竖向刚度设置辅助轨提高轨道结构框架刚度第四章无砟轨道1、有砟轨道相较于无砟轨道的优势铺设方便、造价低、容易维修2、在用无砟轨道取代有砟轨道时应遵循的基本原则无砟轨道结构应有足够的强度，并要求支点弹性良好且均匀；结构简单，施工方便；良好电绝缘性能；易于调整轨道的几何形位。3、对无砟轨道的要求具有较高的轨道稳定性具有适宜的轨道弹性构造简单，坚固耐久轨道发生变形能够调整基底局部下沉易于修复造价经济合理4、无砟轨道的优缺点优点：①线路稳定、平顺，有利于铺设无缝线路和高速行车维修工作量少坚固耐久、整洁美观，使用寿命长在隧道、地铁中减少开挖面积缺点：①一旦破坏，整修困难②扣件弹性要好

第五章道岔1、轨道三大薄弱环节：道岔、曲线、接头2、道岔（1）定义：机车车辆从一条线路转向另一条线路的轨道连接设备。（2）功用：轨道连接，轨道交叉，轨道连接与交叉组合。（3）标准形式：普通单开道岔、单式对称道岔、三开道岔、交叉渡线、交分道岔（4）特种道岔：对称道岔、交分道岔、三开道岔（5）道岔号数：以辙叉号数N来表示。辙叉号数越大，辙叉角越小。辙叉号数是辙叉角的余切值。辙叉号数：N=cota辙叉角：a=arctan-N3、辙叉1）有害空间l的定义（名词解释）：从辙叉咽喉至实际尖端之间的距离。H翼轨长心轨短心轨翼轨长心轨短心轨组合辙叉辙叉全妆轍义心轨丈际尖端辙叉趾距卄轍丈心轨即论尖端查照间距D1:护轨作用边至心轨作用边查照间距D2：护轨作用边至翼轨作用边4、提高侧向过岔速度措施采用大号码道岔，增大导曲线半径，减小车轮对道岔各部位的冲角加强道岔的构造强度采用对称道岔，导曲线半径可提高一倍采用曲线尖轨，可加大导曲线半径采用变曲率导曲线，导曲线设置少量超高第六章轨道几何形位1、轨道几何形位（1）定义：指轨道各个部件的几何形状、相对位置和基本尺寸。（2）要素：轨距、水平、前后高低、方向、轨底坡2、线路平面（1）定义：线路中心线在水平面上的投影。（2）组成：直线、圆曲线、缓和曲线3、线路纵断面定义：线路中心线展直后在纵向垂直面上的投影。4、线路限界（1）定义：列车运行过程中，其外轮廓线始终与周围一切建筑物和各种设备的轮廓线之间保持着一个空间的安全距离。（2）分类：建筑限界、设备限界、车辆限界5、三角坑（1）定义：左右两股钢轨顶面相对于轨道平面发生的扭曲状态。（2）危害：由于三角坑会导致转向架的四个车轮踏面不能全部正常压紧轨道面，因此将引起车辆侧滚和侧摆，轮载变动，车辆倾覆脱轨，危及行车安全，必须立即消除。6、曲线轨道轨距加宽的计算原理（1）按机车最大固定轴距以正常强制内接顺利通过最小半径曲线的条件确定轨距（2）按车辆自由内接的方式通过曲线确定（3） 保证车轮不掉道，即最大轨距不超过允许值

7、曲线外轨超高(P130-P131)目的(掌握)：平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适。设置方法：外轨抬高，在高速铁路和城市轨道交通的圆形隧道内等上是外轨抬高内轨降低。v2计算公式：h=11.8—Rh：mmv：km/h，行车速度R：m，曲线半径计算结果取整，取为5mm整倍数。计算题：①已知v、R，求h，并判断超高状态。已知h、R，求vv2超咼状态：①欠超咼：Ah=11.8max-hqR②过超高：Ah=h一11.8-^mingRg=9.8m/sS=1500mm18、缓和曲线目的：①保证行车平稳而不在缓和曲线的始、终点产生振动冲击。使因超咼而产生的车辆重力的向心力分量与离心惯性力相适应。对于半径较小的曲线，曲线上的轨距加宽也应在缓和曲线范围完成。几何形位的要求：①坐标要求；②偏角要求；③曲率要求④超咼要求；dk d2④超咼要求；dk d2k⑤刁变化率丽的要求x3我国缓和曲线的线型方程为三次抛物线，y=-Xr6Rl9、缩短轨(P141-P143)SlSlSAl=2Al+1=1-0+ic=((l+1)0cRRR0cAl：整个圆曲线(包括圆曲线和两端的缓和曲线)的总缩短量l：缓和曲线长度0l：圆曲线长度cR：圆曲线半径N=Al0£N：整个曲线上所需的缩短轨根数£：所选用缩短轨的缩短量第七章轨道结构力学分析1、轨道结构力学（1）轨道结构承载能力计算的三个方面：强度计算、寿命计算、残余变形计算（2）作用在轨道上的力：垂向力（竖直力）、横向力、纵向力。2、无缝线路的温度应力计算：°=2.5Att第八章无缝线路1、接头（1） 破坏的表现形式：轨缝、折角、台阶（2） 病害类型：钢轨打塌、剥离掉块；钢轨轨腰螺栓孔裂纹；夹板断裂；轨枕砸碎；道床板结，翻浆冒泥2、无缝线路（1） 基本特点：①长钢轨段内消灭轨缝消除轮轨接头冲击提高列车运行平稳性增强旅客舒适性延长线路设备及机车车辆使用寿命40%减少线路养护维修工作量，附加费用较少适应高速行车要求，是轨道现代化方向（2） 分类：根据处理钢轨内部温度应力方式的不同可分为温度应力式和放散温度应力式。根据钢轨铺设长度可分为「普通无缝线路：温度应力式（有缓冲区）「全区间无缝线路L超长无缝线路-1-跨区间无缝线路（3） 关键技术发展趋势：①跨区间无缝线路钢轨的强韧化钢轨焊接是无缝线路的关键技术钢轨胶接绝缘接头也是铺设跨区间无缝线路的关键技术之一区间线路长钢轨与道岔相的焊联问题（4） 温度力计算（计算题）（P198-P199）锁定轨温（零应力轨温）：使钢轨内温度应力为0的轨温。钢轨伸缩量：Al=a•卜Ata 钢轨的线膨胀系数，取0.0118C•mm/ml——钢轨长度（m）At――轨温变化幅度（°C）,又称轨温差

最大升温幅度：AT =T-TAtmax=T-tmax n压maxmax l最大降温幅度：AT=T-TAt=t-T拉maxu minminm min最大温度压力：P=248AT FP=2.48At Ft压max压maxtmaxmax最大温度拉力：P=248AT FP=2.48AtFt拉max拉maxtminminmaxmin最高、最低轨温F:钢轨截面积(mm2)tm、tn：锁定轨温上下限值5)温度力图的三个区域：伸缩区、固定区、缓冲区算例：某地区铺设无缝线路，已知该地区年最高轨温为65.2°C，最低轨温为-20.6°C，道床阻力梯度为9.1N/mm，接头阻力为490KN,60kg/m钢轨断面面积为7745mm2，当锁定轨温为当地中间轨温加5°C时，试计算：(1)克服接头阻力所需升降的轨温固定区最大拉、压温度力伸缩区长度；绘制轨温从锁定轨温单向变化到最高、最低温度时的温度力图，并标注有关数据。解：(1)AtHP=2.5F490x10002.5x7745=25.3C2)t=(T