铁道工程概论
RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 铁道工程概论铁道工程概论 大连交通大学土木与安全工程学院大连交通大学土木与安全工程学院 E-mail:haifeng-baiE-mail:haifeng-bai Mobile phone:15051188959Mobile phone:15051188959 (2010版) RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 第二章 铁路线路 铁路运输设备是铁路运输系统的基础。在本篇的学习中，就让我铁路运输设备是铁路运输系统的基础。在本篇的学习中，就让我 们了解、熟悉这些铁路运输基本设备。们了解、熟悉这些铁路运输基本设备。 在学习本篇前，你对铁路运输基本设备的认识如何？让我们来看在学习本篇前，你对铁路运输基本设备的认识如何？让我们来看 看：看： 1 1、我国标准铁路两钢轨之间的距离是多少？、我国标准铁路两钢轨之间的距离是多少？ A. 1275mm B. 1355mm C. 1435mm D. 1550mm A. 1275mm B. 1355mm C. 1435mm D. 1550mm 2 2、一台常见内燃机车（东风型），牵引十节普通货物车辆，该、一台常见内燃机车（东风型），牵引十节普通货物车辆，该 列车共计多少个车轮？列车共计多少个车轮？ A.44 B.46 C.88 D.92 A.44 B.46 C.88 D.92 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 我国铁路的标准轨距是我国铁路的标准轨距是1435mm1435mm。 从图中可以看出，一台机车的轮子数为从图中可以看出，一台机车的轮子数为1212个，从图中可以看出，个，从图中可以看出， 一货物车辆的轮子数为一货物车辆的轮子数为8 8个。个。 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 铁路线路是机车车辆和列车运行的基础，而各类车站则是办理旅客铁路线路是机车车辆和列车运行的基础，而各类车站则是办理旅客 运输和货物运输的生产基地；机车是牵引列车的基本动力，各种类型的运输和货物运输的生产基地；机车是牵引列车的基本动力，各种类型的 车辆是运送旅客或货物的工具；铁路信号和通讯设备是保证列车运行安车辆是运送旅客或货物的工具；铁路信号和通讯设备是保证列车运行安 全和提高运输效率的重要手段。全和提高运输效率的重要手段。 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 铁路线路是机车车辆和列车运行的基础。铁路线路是机车车辆和列车运行的基础。 铁路线路是由铁路线路是由路基路基、桥隧建筑物桥隧建筑物和和轨道轨道组成的一个整体工程结构。组成的一个整体工程结构。 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 在建筑一条铁路之前，必须进行调查研究和勘探工作，并从若干在建筑一条铁路之前，必须进行调查研究和勘探工作，并从若干 个可供比较的方案中选出一个最优方案来进行设计。个可供比较的方案中选出一个最优方案来进行设计。 铁路建设的三个阶段：铁路建设的三个阶段： 前期工作阶段：前期工作阶段：主要进行方案研究、初测和初步设计工作。主要进行方案研究、初测和初步设计工作。 基本建设阶段：基本建设阶段：主要进行定测、技术设计和施工图设计，最后进主要进行定测、技术设计和施工图设计，最后进 行工程施工、验交投产。行工程施工、验交投产。 投资效果反馈：投资效果反馈：铁路运营若干年后，有建设单位会同有关部门，铁路运营若干年后，有建设单位会同有关部门， 对工程质量、技术指标和经济效益等考察验证，以评价设计和施工质对工程质量、技术指标和经济效益等考察验证，以评价设计和施工质 量。量。 2.1.1 2.1.1 铁路的勘测设计铁路的勘测设计 2.1 2.1 铁路线路的平纵断面铁路线路的平纵断面 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 2.1.2 2.1.2 铁路等级及主要技术标准铁路等级及主要技术标准 铁路主要技术标准包括：正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵铁路主要技术标准包括：正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵 引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型 等。这些标准是确定铁路能力大小的决定因素，一条铁路选用不同的标等。这些标准是确定铁路能力大小的决定因素，一条铁路选用不同的标 准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响，同时又是确定设计线的准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响，同时又是确定设计线的 工程标准和设备类型的依据。工程标准和设备类型的依据。 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。线路中心线是指铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。线路中心线是指 距外轨半个轨距的铅垂线距外轨半个轨距的铅垂线ABAB与两路肩边缘水平连线与两路肩边缘水平连线CDCD交点交点O O的纵向连线。的纵向连线。 如下图所示：如下图所示： 2.1.3 2.1.3 铁路线路的平面和纵断面铁路线路的平面和纵断面 图图3 32 22 2 线路横断面线路横断面 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 图图3 32 23 3 线路平面线路平面 图图3 32 24 4 线路纵断面线路纵断面 线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面，表明线路的线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面，表明线路的 直、曲变化状态；线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的直、曲变化状态；线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的 纵断面，表明线路的坡度变化。纵断面，表明线路的坡度变化。 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 2.1.3.12.1.3.1 铁路线路的平面及平面图铁路线路的平面及平面图 （1 1）曲线要素的组成）曲线要素的组成 铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线 半径半径R R，曲线转角，曲线转角，曲线长，曲线长L L，切线长度，切线长度T T，缓和曲线长度，缓和曲线长度L L 0 0 。 线路的平面由直线、圆曲线以及缓和曲线组成。线路的平面由直线、圆曲线以及缓和曲线组成。 图图1-2 1-2 线路曲线地段线路曲线地段 1.1.曲线要素曲线要素 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS （2 2） 曲线要素的计算曲线要素的计算 直接根据数学公式可以得出：直接根据数学公式可以得出： 曲线长度：曲线长度： 切线长度：切线长度： 1 1）不考虑缓和曲线时）不考虑缓和曲线时 图图1-3 1-3 无缓和曲无缓和曲 线的曲线地段线的曲线地段 2 2）设有缓和曲线时）设有缓和曲线时 图图1-4 1-4 设有设有 缓和曲线的缓和曲线的 曲线地段曲线地段 在设计有缓和曲线时，涉及几个在设计有缓和曲线时，涉及几个 参数：参数： 0 0 缓和曲线角；缓和曲线角； p p内移距；内移距； m m切垂距切垂距 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 曲线长度：曲线长度： 切线长度：切线长度： 图图1-4 1-4 设有缓和曲线的曲线地段设有缓和曲线的曲线地段 式中：式中： 0 0 缓和曲线角，缓和曲线角， p p内移距，内移距， m m切垂距切垂距 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 2. 2.圆曲线圆曲线 小半径曲线对运营不利，这是因为：小半径曲线对运营不利，这是因为： 1 1）限制列车运行速度，增加轮轨磨耗，降低轮轨间的粘着系数，）限制列车运行速度，增加轮轨磨耗，降低轮轨间的粘着系数， 增加列车运行阻力；增加列车运行阻力； 2 2）增加轮轨设备和维修工作量，增加轨道设备和维修工作量，增）增加轮轨设备和维修工作量，增加轨道设备和维修工作量，增 加线路长度。加线路长度。 其中，限制列车运行速度一项，影响到铁路线路的运营能力，也是其中，限制列车运行速度一项，影响到铁路线路的运营能力，也是 我们关注的重点。我们关注的重点。 （1 1）曲线半径对运营的影响）曲线半径对运营的影响 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 用数学公式表达：用数学公式表达： （1 1）列车运行速度与曲线）列车运行速度与曲线 半径的关系半径的关系 式中：式中： V V列车运行速度，列车运行速度，km/hkm/h； h h曲线外轨超高，曲线外轨超高，mmmm； R R曲线的半径，曲线的半径，m m （2 2）曲线上列车最大限制速度）曲线上列车最大限制速度 由公式可知，曲线半径数值一由公式可知，曲线半径数值一 定时，影响列车运行速度的因素是定时，影响列车运行速度的因素是 曲线外轨超高度数值曲线外轨超高度数值h h。曲线外轨超。曲线外轨超 高度的最大容许值，在单线铁路上高度的最大容许值，在单线铁路上 一般取一般取150mm150mm，另外可以考虑一定量，另外可以考虑一定量 的欠超高度，但以不影响乘客的舒的欠超高度，但以不影响乘客的舒 适度为限。则上公式适度为限。则上公式(1-8)(1-8)可以改写可以改写 为：为： RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS 3. 3.缓和曲线缓和曲线 为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线 过渡到直线，以避免离心力的突然产生和消除，常需要在直线与圆曲过渡到直线，以避免离心力的突然产生和消除，常需要在直线与圆曲 线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和曲线，如下线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和曲线，如下 图所示为设有缓和曲线的铁路曲线。图所示为设有缓和曲线的铁路曲线。 图 曲线设置 RAILWAY ENGINEERING CONSPECTUS （1 1）缓和曲线的特点）缓和曲线的特点 缓和曲线介于直线与圆曲线之间，是一个过渡区域。缓和曲线介于直线与圆曲线之间，是一个过渡区域。 缓和曲线的特点为：缓和曲线的特点为： 1 1）曲线半径从无穷大逐渐减小到圆曲线的半径）曲线半径从无穷大逐渐减小到圆曲线的半径R R，或从圆曲线的半，或从圆曲线的半 径径R R逐渐增加到无穷大；逐渐增加到无穷大； 2 2）运行中列车的离心力逐渐增加或逐渐降低；）运行中列车的离心力逐渐增加或逐渐降低； 3 3）轨距加宽值逐渐增大或逐渐减小；）轨距加宽值逐渐增大或逐渐减小； 4 4）曲线外轨超高逐渐增大或逐渐减小。）曲线外轨超高逐渐增大或逐渐减小。
