轨道工程课件

第五章轨道工程

路基、涵洞或桥梁、隧道轨道工程包括城市间的铁路工程和城市内的各种轨道交通工程。站场：既是货物和旅客出入轨道运输系统的交接点或界面，又是列车进行整备、检查、解体、编组等作业的场所。附属工程：包括信号、电力供应和给水排水等交通控制、运营管理和供应的设施。线路：列车所行驶的轨道式通道轨道结构一、系统类型轨道交通系统按服务范围、行车速度可划分为高速轨道交通、普通铁路和城市轨道交通三类。第一节系统类型及设计准则3.城市轨道交通利用车辆在固定导轨上运行、主要为城市区域客运服务的交通系统站距短、设计行车速度较低、通行能力较大。2.普通铁路慢足长距离、中速度运输的铁路包括铁路干线、地方铁路及专用铁路。普通铁路的设计行车速度一般在160km/h以下，客货混合运行。二、设计准则主要技术标准——为适应不同的功能要求，各种轨道交通的设计规定的一些基本设计准则。包括:①设计行车速度②线路等级③设计运量④正线数目⑤牵引种类⑥机车类型⑦控制方式（闭塞方式）

⑧到发线有效长1.设计行车速度影响各类轨道交通系统的设计行车速度（km/h）表5-1线路几何特征的设计和车站的分布系统类型、线路等级、设计运量设计行车速度决定系统类型和等级高速轨道交通普通铁路专用线城市轨道交通磁浮客运专线客货共线ⅠⅡⅢ地铁轻轨设计行车速度450~500300~350200（120）140（80）120(80)100（80）100（80）80~12060~80是列车在某种设计特征（主要是轨道线路几何特征）的路段上行驶所能保持的最大安全行车速度。注：括号内为货车的最高运行速度3.设计运量是指线路设计年度的预测客货运量轨道交通设计年度分为初期（运营后第三年）、近期（第十年）、远期（二十至二十五年）。普通铁路及高速轨道交通的设计运量采用近期年客货运量表示。城市轨道交通线路具有明显的早晚高峰特征，因而采用远期的高峰小时单向最大断面流量作为设计运量。线路运能分类Ⅰ（高运量）Ⅱ（大运量）Ⅲ（中运量）线路类型地铁轻轨单向高峰小时最大断面流量（万人/h）5~73~51~3适用车型AB（或A）C（或B）列车最大长度（m）185140100线路型式全封闭全封闭半封闭/全封闭最高速度（km/h）≧808060~80适用城市（万人）>300>200>100城市轨道交通线路运能及相关技术特表5-34.正线数目为了实现高密度发车，一般一次建成双线，即线路的正线数目为2条，列车分上下行单向行驶。对于客货运量小的线路只考虑修建单线，对客货运量增长快的线路需建设双线或预留双线。双线铁路的建设投资要比两条单线的投资小，但其通过能力要比两条单线的能力之和大得多。一、线路平面圆曲线第二节线路平纵断面设计铁路线路在空间的位置用路线中心线（路基顶面中点连成的线）表示。线路平面：路线中心线在水平面上的投影直线缓和曲线曲线影响到列车行驶的平稳性考虑缓和曲线的线型及长度对缓和曲线考虑夹直线的长度对直线段考虑最小曲线半径及半径的合理选取对圆曲线段平面设计时，对直线、圆曲线、缓和曲线有一定的要求。使外侧车轮轮缘紧压外轨内侧面而加剧其磨损车辆受到的离心力大小同速度的平方成正比，同曲线半径成反比。有如下作用：

列车在小半径曲线上须限速行驶。曲线半径越小，限速值越低。曲线半径也不宜过大。太大的半径对节省工程量作用不大，但增加了路线测设、施工和养护的困难，普通铁路的最大曲线半径不宜超过12000m。地形较为平坦或地物限制（控制点）较少，应尽可能采用大的曲线半径；地形困难地段，可选用较小的曲线半径。普通铁路正线夹直线或圆曲线最小长度（m）表5-6列车最高行车速度(km/h)16014012010080夹直线最小长度（m）一般130110806050困难8070504030缓和曲线的作用：使作用在直线和圆曲线上的离心力平稳过渡；实现外轨超高的逐渐过渡。缓和曲线线型有螺旋线、三次抛物线、五次抛物线、一波正弦曲线等，常用的线型是三次抛物线。图5-2地形起伏较大，按规定限制坡度设置路线会引起很大的工程量时，可考虑采用两台或多台机车牵引方案。选用大功率机车就可能采用较大的限制坡度例选用大功率的机车和较小的限制坡度要求的运输能力较大运输能力一定设置纵向坡度的作用：适应地形起伏而减少工程量，有时在路堑地段可以改善排水功能。限制坡度：铁路线路在某区段上限制货物列车质量的坡度。在选择时应将机车类型和限制坡度结合在一起考虑：圆曲线范围内的曲线阻力引起的坡度折减值△i可按下式确定：△i=600/R(‰)当曲线长度小于货物列车长度时：(‰)式中：R——曲线半径（m）；Σα——坡度折减的坡段长度内圆曲线的偏角总和（°）；L——坡度折减的坡段长度（m）。车辆在曲线上行驶时，因受各种阻力，其牵引力要比在直线坡道上行驶时小，因此要对限制坡度值进行坡度折减。竖曲线的设置规定如下：设计速度越高，线路的竖曲线半径越大。城市轨道交通中，把线路允许设计的最大坡度值称之为最大坡度，而不称为限制坡度，也不存在加力坡度。（1）设计速度为160km/h的地段，当相邻坡段的坡度代数差大于1‰时，需设置圆形竖曲线，其半径为15000m；（2）设计速度小于160km/h的地段，当相邻坡段的坡度代数差大于3‰（Ⅰ、Ⅱ级铁路）或4‰（Ⅲ、Ⅵ级铁路）时，应设置圆形竖曲线，其半径分别为10000m、5000m。在设计纵断面时，线路坡度在满足排水及标高控制要求的前提下应尽可能平缓，一般在20‰以下位于地下的坡段还有最小坡度的要求。城市轨道交通路线的坡度代数差等于或大于2‰时，也要在变坡点处设置圆形竖曲线，只是半径比铁路小得多。为了避免或减轻列车同时位于两条竖曲线而产生的振动叠加，地铁规范规定，两条竖曲线之间的夹直线不宜小于50m。一、路基第三节路基和轨道其主要组成元素，如图5-3。横断面分类路堑路堤半路堤半路堑路基：轨道线路承受轨道和列车荷载的地面

基础结构物。决定铁路等级轨道类型道床标准路肩宽度线路间距路基顶面宽度对于Ⅲ、Ⅵ级铁路：两者均≥0.4m路堑的路肩宽度≥0.4m对于Ⅰ、Ⅱ级铁路路堤的路肩宽度≥0.6m用非渗水性土修筑路基时，路基顶面须设置路拱。用渗水性土和岩石修筑的路基，其顶面可以不设路拱，做成水平面。铁路路堤边坡坡度表表5-12填料名称边坡高度（m）边坡高度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度一般细粒土20812—1：1.51：1.75漂石土、卵石土、碎石土及粗粒土（细砂、粉砂、粘土质砂除外）20128—1：1.51：1.75硬块石820————1：1.31：1.5————采用地面和地下排水措施，将降落在或渗入路基范围内的地面或地下水，拦截、汇集、引导和排离出路基范围外。为保证路基的整体稳定性，路堤的基底应稳固，堤身边坡的坡度应不陡于表5-12中的规定值。1.钢轨接头形式

对接式可使机车车辆避免通过错接接头时产生的左右摇晃。目前广泛采用的是悬接而又对接的形式。按其相对于轨枕的位置承垫式：接头位于轨枕1上悬空式：接头处在两根轨枕间，具有较好的弹性错接式对接式钢轨要有足够的刚度、韧度和硬度。在两钢轨连接处应预留适当的缝隙，以便温度变化时可以自由伸缩。两条钢轨间的标准轨距为1435mm。直线地段，轨道上两股钢轨的顶面应保持同一水平，500m以上的直线段内，偏差不能超过4mm。曲线路段，为平衡离心力，轨道应设置超高。新建铁路的外轨超高值h(mm)可按下式确定：式中：v——最高行车速度（km/h）；R——曲线半径（m）。曲线外轨最大超高不得超过150mm；2.轨枕和扣件分类作用：①承受由钢轨传来的竖向力、横向力和纵向力②将力扩散传给道床③固定轨距，保持钢轨的方向和位置钢枕木枕钢筋混凝土枕缺点质量大，弹性差损坏了难于修补优点耐久性好，使用寿命长缺点使用寿命短需消耗大量木材优点弹性好、易于加工、便于运输和铺设、更换方便及成本低引起接缝不匀和轨枕歪斜防止爬行：加强中间扣件的扣压力和接头夹板的夹紧力；在易发生爬行地段增设防爬设备。轨枕的长度一般为2.5m。钢轨同木枕的联结零件为垫板和道钉。轨道爬行：列车作用于钢轨上的纵向水平力，使钢轨沿着轨枕甚至带动轨枕作纵向移动。3.道床主要线路应采用碎石道碴道床。路基为黑渗水性土时，宜采用双层道床，其它情况采用单层道床厚度依据传到路基面的荷载应力不会使之产生永久变形并保持轨道稳定的要求来确定。作用：①把由轨枕传的车辆荷载均匀传布到路基面上②阻止轨道在列车作用下产生位移，缓和列车的冲击作用③便于排水以保持路基面和轨枕干燥④便于调整线路平面和纵断面4.道岔图5-5道岔是铁路线路和线路间连接和交叉设备的总称。作用：使机车车辆从一条线路转向另一条线路，或越过与其相交的另一条线路。普通单式道岔（单开道岔）：由转辙器、转辙机械、辙叉、连接部分和岔枕所组成第四节站场站场包括各种铁路车站和作业场。其作用为：①货物和旅客通过站场出入铁路运输系统，在车站办理承运、装（上）车和卸（下）车、交付手续。②列车在各种作业场进行编组、解体、转运、整备、检修等作业，并在车站进行接车和发车作业。一、站场的类型和分布客运站：专门办理旅客运输业务的车站车站客货运站按技术作业特性分区段站按运输对象分货运站：主要办理货物装卸作业以及专门

办理货物联运或换装作业的车站编组站办理大量货物列车的解体、编组作业的专业技术站中间站设置在机车牵引区段的分界点主要任务：办理列车的通过、会让和越行设站目的：使一个区段内能同时行驶多对列车主要任务：办理通过列车的技术作业车站的分布要满足以下几方面：Ⅰ.各级铁路规定的远期货运和客运输送能力的要求Ⅱ.列车技术作业的要求，注意区间通过的均衡性对于车站分布：通过能力的要求需要考虑中间站车流组织和技术作业要求机车类型机车交路制度机车乘务组的合理连续工作时间需要考虑区段站加速车辆在车站（特别是编组站）的作业，对降低运输成本，提高运输效率，有着重要意义。二、中间站中间站除了正线，还设有以下设备：中间站设在单线或双线铁路线路上。其主要作业有：（1）列车的接发、通过、会让和越行；（2）旅客的乘降和行李、包裹的收发和保管；（3）货物的承运、交付、装卸和保管；（4）零担、摘挂列车向货场甩挂车辆的调车作业。到发线客运设备牵出线货运装卸作业设备机车整备设备缺点站坪长度较长摘挂列车的调车作业不便中间站的布置方式横列式：到发线横向排列按到发线的相互位置纵列式：发线纵向排列优点站坪长度短工程投资省便于车站值班员管理到发线使用灵活站场布置紧凑优点有利于组织列车不停车会车提高区间通过能力

图5-7图5-6

三、区段站区段站是路网上各牵引区段的分界点。其主要作业有：

（1）旅客运转和业务（2）货物运转和业务（3）机车业务（4）车辆业务为完成上述作业，区段站一般设有下列设备：

①客运设备②货运设备③货物装卸作业设备④机务设备（机务段）⑤车辆设备根据上下货物列车到发场（线）和客货运转设备的相互位置区段站的布置形式客货纵列式单线或双线铁路横列式纵列式缺点站坪长度大、占地多、设备分散、车站定员较多、管理不便优点：客货运设备分别集中，作业干扰少，管理方便，站坪长度也较纵列式短减少客货列车的进路交叉缩短出入段走行距离通过能力较大缺点下行列车机车出入段走行距离较远作业复杂、交叉干扰较多优点站坪短、占地少、布置紧凑、设备集中、定员较少和管理方便、便于将来发展优点图5-9图5-10图5-8四、编组站编组站区段站相同点都是铁路运输的技术作业站，作业的种类大致相同不同点办理大量改编车流，解体和编组各种直达、直通、区段、沿零摘挂以及小运转列车只办理通过车流，改编作业量较小，只解体和编组一部分区段和沿零摘挂列车编组站主要办理大量货物列车的解体和编组作业。编组站主要设备有：改编列车到发设备改编列车调车设备机车设备站内外联接线路设备车辆设备无改编通过列车作业设备“一级三场式”——编组场设在两个到发场之间，各主要车场都是并列的布置方式。（1）在整个铁路网上具有重大作用的路网性编组站:分布在若干主要铁路干线的交会点上，其间距一般在1000km左右。（2）在局部铁路网上具有重大作用的区域性编组站:分布在路网性编组站间的主要铁路干线交会点，间距一般在600km左右。（3）分布在大宗货流集散地的地方性编组站:主要为当地工矿、港湾、过境交接车辆服务，相邻编组站间距一般为300km以内。编组站可划分为三类：图5-11优点：占地短而少，工程费用省，修建快；设备集中，车场少，便于管理，定员少；调车设备的分工有较大的灵活性。缺点：到发场两端咽喉作业较繁忙，交叉干扰多，影响编组站的通过能力。相比一级三场横列式，其解体列车时均不需牵出转线，因而提高了驼峰作业效率和改编能力。“二级四场式”——上下行出发场分别并列在编组场的两侧，上下行两方向共用到达场的布置方式。图5-12单向三级三长纵列式——上下行两方向共用一套到达场、编组场和出发场，三个车场顺主要车流方向依次纵列布置。该方案站坪长、用地多，工程量和投资大，通常用于路网编组站。五、客运站位于客流量较大的大城市，专门办理旅客运输业务和旅客列车的到发、通过作业。通常设置下列设备：客车整备场旅客站房旅客站台和跨线设备配线站前广场行李和邮件装卸设备客运站的布置方式：混合式尽头式通过式缺点灵活性差，线路使用效率低分工较明确缺点各种作业集中在一个咽喉区，车站通过能力较小优点1同城市主