西南交大线路工程期末复习提纲PPT课件.ppt

期末考试教室安排•线路工程基础课程教学班（任课教师：刘昌清）的期末考试考室安排如下：•2012年6月26日  下午  •地点：1318，1320•考前答疑安排如下：•时间（暂定）：6月25日    下午15:30－17:30•地点：线路工程基础 期末复习提纲绪   论 •我国铁路的基本建设程序(P3-4)     我国铁路基本建设程序可概括为七个步骤：1)预可行性研究2)可行性研究3)初步设计4)施工图5)工程施工和设备安装6)验交投产与正式运营7)后评估 第一章    轨道结构 1.轨道的组成、功用及其工作特点(P19)•组成：轨道是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及防爬设备组成•功用：引导机车车辆运行，直接承受由车轮传来的荷载，并把它传布给下部建筑（即路基或桥隧建筑物）　　钢轨用于引导机车车辆行驶，并将所承受的荷载传布于轨枕、道床及路基同时，为车轮的滚动提供阻力最小的接触面　　轨枕承受来自钢轨的压力，使之传布于道床同时利用扣件有效地保持轨道的几何形位　　联结零件用于有效地保持钢轨的连续性与整体性阻止钢轨的纵横向移动，确保轨距，发挥缓冲减振性能，延缓线路残余变形的积累第一章    轨道结构     防爬设备能有效地防止钢轨与轨枕之间发生纵向的相对移动，制止轨道爬行。

　道床是轨枕的基础，用以增加轨道的弹性和纵、横向移动的阻力，并便于排水和校正轨道的平面和纵断面　　道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时的线路设备 • 工作特点：l        荷载的随机性和重复性 l        结构的组合性和散体性l        养护维修的经常性和周期性第一章    轨道结构2.钢轨、木枕和混凝土枕、联结零件和碎石道床的特点、结构形式和设计要求(P9-54) 3.轨缝的设置目的与条件(P23-24) •目的: 为了满足钢轨热胀冷缩和便于更换钢轨的需要•条件:       (1)当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零；        (2)当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝4.有砟道床与 无砟轨道（P41-51) 第二章   轨道几何形位 1.轨道几何形位的基本概念(P56) •定义：轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸•基本要素：轨向、轨距、水平、轨底坡、前后高低•要求：轨道几何形位应与机车车辆走行部分的基本几何形位密切配合第二章   轨道几何形位2.直线轨道的几何形位的定义和作用(P59-62)•定义v轨距：指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。

 v水平：线路左右两股钢轨顶面的相对高差 v轨向：轨道中心线在水平面上的平顺性 v前后高低：指轨道沿线路方向的竖向平顺性 v轨底坡：轨底与轨道平面之间所形成一个横向坡度•作用：轨道几何形位正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适度、设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用 第二章   轨道几何形位3.曲线轨距加宽的确定原则(P62-65) •保证占列车大多数的车辆能以自由内接形式通过曲线；•保证固定轴距较长的机车通过曲线时，不出现楔形内接,但允许以正常强制内接形式通过；•保证车轮不掉道，即最大轨距不超过容许限度4.   外轨超高的作用、设置方法及计算方法(P55-58,式(2-10,11)) 定义：外轨超高度是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差 作用：使机车车辆的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消惯性离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性  设置方法：主要有外轨提高法和线路中心高度不变法两种第二章   轨道几何形位4. 外轨超高的作用、设置方法及计算方法(P65-69,式(2-10,11))   计算方法: 第二章   轨道几何形位•客货共线铁路新线设计与施工时（P67）：第二章   轨道几何形位5.缓和曲线的作用、计算条件与公式(P69-74, 式(2-26,2-28,2-30))。

•作用 1)缓和曲线连接直线和半径为R的圆曲线，其曲率由零至1/R逐渐变化2)缓和曲线的外轨超高，由直线上的零值逐渐增至圆曲线的超高度，与圆曲线超高相连接3)缓和曲线连接小于350m半径的圆曲线时，在整个缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线加宽值第二章   轨道几何形位5.缓和曲线的作用、计算条件与公式(P59-64, 式(2-26,2-28,2-30))•计算条件1)缓和曲线要保证行车安全，使车轮不致脱轨 2)缓和曲线长度要保证外轮的升高(或降低)速度(超高时变率)不超过限值，以满足旅客舒适度要求 3)未被平衡的离心加速度变化率(欠超高时变率)不超过限值,以满足旅客舒适度要求 第二章   轨道几何形位6.外轨超高与曲线半径和行车速度三者关系的推导与应用(P55,式(2-9))7.曲线轨道上的超高限速计算  第四章    道    岔 1.道岔的功用及类型•定义：道岔是使机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路连接或交叉设备是铁路轨道的一个重要组成部分•基本形式及其功用 1)连接设备：使机车车辆从一股轨道转入另一股轨道主要有各类单式和复式道岔  2)交叉设备：使机车车辆从一股轨道越过另一股轨道。

主要有直角交叉和菱形交叉   3)连接与交叉的组合：具备转入和越过的双重功能主要有交分道岔、交叉渡线和梯线  第三章    道    岔2.单开道岔的组成及构造(图3-2) • 单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分和岔枕组成，其构造如图3-2所示  图3-2 单开道岔组成4. 单开道岔的组成及构造(P81,图3-12)•有害空间：指从辙叉咽喉至实际尖端之间一段轨线中断的空隙道岔号数愈大，辙叉角愈小，有害空间愈大 图3-12 辙叉组成第四章    道    岔3.影响侧向过岔速度的因素及和提高侧向过岔速度的措施(P95-100)  (1)影响道岔侧向通过速度的主要因素l        对导曲线上列车未被平衡的离心加速度的控制由于导曲线一般不设超高和缓和曲线，且半径较小，列车未被平衡的离心加速度较大l        对过岔时因轮轨撞击而导致的列车动能损失的限制列车速度越高，动能损失越大，动能损失过大将影响旅客的旅行舒适度和道岔结构的稳定，降低其使用寿命，因此必须动能损失必须限制在容许范围之内，从而限制了列车速度l        因轨道的纵、横向弹性不均匀而产生的附加动力作用影响侧向过岔速度。

第四章    道    岔3.影响侧向过岔速度的因素及和提高侧向过岔速度的措施(P95-100) (2) 提高道岔侧向通过速度的主要途径•增大导曲线半径如采用大号码道岔、对称道岔、改进平面设计（例如采用曲线尖轨、曲线辙叉）等都可以达到加大导曲线半径的目的•减小车轮对侧线各部位钢轨的冲击角如防止轨距不必要的加宽，采用切线型曲线尖轨，尖轨、翼轨与护轨缓冲段选用尽可能相同的冲击角，并且使与导曲线容许通过速度相配合•加强道岔结构保证有足够的强度和稳定性，经常保持道岔的良好技术状态，在一定程度上有利于侧向通过速度的提高•采用变曲率的导曲线对于大号码道岔，可降低轮轨撞击时的动能损失和减缓未被平衡离心加速度及其变化率，达到提高侧向过岔速度的目的 第五章    无缝线路 1.钢轨温度力、伸缩位移与轨温变化的关系(P140)                             l＝a·l·t                             （5－1）  t＝E·t＝E·a·t （5－2）  Pt＝t·F＝2.48t·F（N）       （5－4） 1)在两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化幅度有关，而与钢轨本身长度无关。

 2)对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力大小不同 3)无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度t，轨长l有关，与钢轨断面面积无关 第五章    无缝线路2.无缝线路中的伸缩区、固定区和缓冲区的概念(P145) •无缝线路长轨节中部承受大小相等的温度力，钢轨不能伸缩，称为固定区•在两端，温度力是变化的，在克服道床纵向阻力阶段，钢轨有少量的伸缩，称为伸缩区•伸缩区两端的调节轨，称为缓冲区 第五章    无缝线路3.钢轨最大温度力、伸缩区长度及轨端位移量的计算(P144式(5-8,9,12,13)) 第五章    无缝线路4.基本温度力图的绘制(P145图5-4) 第七章    路基构造及一般路基设计1.路基工程的组成、性质及特点(P193) •路基工程主要由三部分建筑物组成：•l        路基本体•l        路基防护和加固建筑物•l        路基排水设备•    性质与特点：v    作为轨道的基础的建筑物，路基是一种有别于一般钢筋混凝土结构物的土工结构物其特点是：•路基主要由松散的土(石)材料所构成•完全暴露在大自然之中，对自然条件变化的影响十分敏感，抵抗能力差。

•同时受到轨道静荷载和列车动荷载的作用，表现出疲劳特性，且抵抗动荷载能力差第七章    路基构造及一般路基设计2.路基横断面的基本形式及其组成部分(图7-1)第七章    路基构造及一般路基设计3.路基边坡设计的内容、原则和主要方法 •内容：路基边坡设计是路基横断面设计的主要内容，它包括边坡形状的设计和边坡坡度的确定•路堤边坡设计v原则：路堤边坡坡度应根据填料的物理力学性质，边坡高度和路堤基底的工程地质条件等确定v方法：如果路堤基底的情况良好，路堤边坡一般按规范给出数值进行设计对于特殊填方边坡高度太大的路基，则应另行个别设计 第七章    路基构造及一般路基设计•路堑边坡v原则：路堑边坡应根据土的物理力学性质，岩层的产状、节理节育程度、风化程度，当地的工程地质条件和水文地质条件，结合自然的极限山坡和已成人工边坡的调查，并考虑将要采用的施工方法（人工开挖，机械开挖或爆破）等因素，综合分析而定v方法：路堑边坡的设计方法主要有力学计算法和工程地质法两种  第七章  路基构造及一般路基设计1.路基荷载的含义、组成、标准，换算土柱法•含义：路基的荷载是指作用在路基面上的应力•组成：静荷载－－线路上部结构的重量作用在路基面上的应力；动荷载－－列车行驶时轮载力通过上部结构传递到路基面上的动应力，中－活载。

•换算土柱法：普通铁路路基设计对路基荷载所作的简化假定：（1）把列车（活）荷载作为静荷载处理；（2）把列车（活）荷载和轨道静荷载的总重P，简化为与路基土同质的土柱，均布地作用在路基面上 第七章  路基构造及一般路基设计2.基床的含义、作用及对基床的要求 •含义：基床是指路基顶面以下3.0m范围内的路基体，是列车动荷载的主要影响范围，也是铁路路基最重要的关键部位，并把它定为基床的厚度•作用及对基床的要求：1)强度要求2)刚度要求3)优良的排水性第七章  路基构造及一般路基设计3.基床病害发生的因素、类型、成因（p213) •基床病害的发生三个主要因素：基床土质不良、水的浸入和列车动荷载•类型：基床病害可分为翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四大类•成因：v翻浆冒泥发生于基床土质不符合要求的部位v下沉主要因基床填筑密度不够和强度不足所致v挤出主要因基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动v冻害发生于寒冷地区第十二章    铁路能力 1.铁路客货运量的意义及相关参数的定义 •客客货运量的意运量的意义1)客货运量是设计铁路能力的依据2)客货运量是评价铁路经济效益的基础3)客货运量是影响线路方案取舍的重要因素。

第十二章    铁路能力 •相关参数的定义1)货运量C是一年内单方向需要运输的货物吨数2)货物周转量CHZ是设计线(或区段)一年内所完成的货运工作量3)货运密度CM是设计线(或区段)每km的平均货物周转量4)货流比QZ是轻车方向货运量与重车方向货运量的比值5)货运波动系数是指一年内最大的月货运量和全年月平均货运量的比值6)各种列车的含义第十二章    铁路能力2.设计年度的概念与意义 •含义：铁路的设计年度一般分为近、远两期；近期、远期分别为交付运营后第十年和第二十年必要时，也可增加初期，初期为交付运营后第五年各期运量均应通过经济调查确定•意义：铁路的建筑物和设备，应根据设计年度的运量分期加强，使铁路设施的能力与运量增长相适应对于可以逐步改、扩建的建筑物和设备，应按初、近期运量和运输性质确定，并考虑预留远期发展的条件对于不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质确定 第十二章    铁路能力3.列车受力分析和列车运动方程式 •作用于列车上的力有：1)机车牵引力：轮周牵引力、挽钩牵引力、粘着牵引力2)列车运行阻力：基本阻力，附加阻力（坡道、曲线、隧道）、起动阻力3)列车制动力：空气制动力、电阻制动力•列车运动方程式第十二章    铁路能力4.牵引质量计算及到发线有效长和起动限制条件的检算。

 Gyx＝（Lyx－ La －NJLi）q（t） （12－83）第十二章    铁路能力•新线设计中的简化计算  　货物列车牵引辆数n：                               n＝G／ qp （辆）                （12－85）  　货物列车牵引净载GJ：                             GJ＝KJ·G（t）                        （12－86）式中　KJ  货车净载系数，取0.72      货物列车长度Ll：                              Ll＝LJ＋ G／ q （m）           （12－87）式中　q  货车平均每延米质量（t/m），取5.677t/m第十二章    铁路能力5.列车平行成对运行图的含义及组成(P347-348) 6.通过能力和输送能力的计算 单线铁路通路通过能力：能力：单线铁路每昼夜可以通过的列车对数按平行成对运行图考虑，用运行图周期计算•运行运行图周期：周期：一对普通货物列车占用区间的总时分，用TZ表示，TZ ＝ tW＋tF ＋ tB＋tH，如图12－6所示。

图12-6 平行成对运行图周期第十二章    铁路能力•控制区控制区间：：运行图周期TZ 值最大或通过能力N最小的区间全线（或区段）的通过能力，应按控制区间的运行图周期计算•客客货共共线：双：双线铁路通路通过能力：能力：双线铁路每一方向每昼夜可以通过的列车数（列／日）§半自动闭塞：§自动闭塞：第十二章    铁路能力•折算的普通货物列车对数：•铁路路输送能力送能力：铁路单方向每年能运送的货物吨数设计线各设计年度的输送能力不应小于经济调查得到的相应年度的货运量7.铁路等级及主要技术标准的含义(P319-324)第十三章    线路平面和纵断面设计 1.线路平面和纵断面的概念及其设计的基本要求 •基本概念v线路中心线：路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线交点在纵向上的连线，如图13-1所示 v线路平面：线路中心线在水平面上的投影表示线路平面位置v线路纵断面：沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、线路中心线的立面图表示线路起伏情况，其高程为路肩高程        线路的空间是由它的平面和纵断面决定的第十三章    线路平面和纵断面设计•线路平面和纵断面设计的基本要求v必须保证行车安全和平顺，主要指：不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等。

设计时要遵守《铁路线路设计规范》的规定 v应当力争节约资金既考虑减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营开支设计时应根据设计线和路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比选获得最经济合理的方案v既要考虑线路上车站、桥涵、隧道、路基、道口和支挡、防护等各类建筑物对线路的技术要求，还要考虑它们之间的协调配合、总体布置合理 通过各专业的协调和方案比选来实现第十三章    线路平面和纵断面设计2.曲线半径对工程和运营的影响3.最小曲线半径的计算条件和公式  •最小曲线半径既要保证旅客行车通过曲线时的旅客舒适条件，又要考虑货物列车通过时不致引起轮轨的严重磨耗其数值应采用其中的较大值，并取为50m整倍数　    (1) 旅客舒适条件•最小曲线半径应保证旅客列车以最高速度Vmax通过时，欠超高hQ不超过允许值第十三章    线路平面和纵断面设计        (2) 轮轨磨耗条件•        在实设超高下，高速旅客列车以速度Vmax通过时，产生的欠超高不应超过允许值hQ，以保证旅客的舒适度；低速货物列车以速度VH通过时，产生的过超高也不应超过允许值hQ，以引起钢轨的严重磨耗。

其计算式分别为： •将两式相加并整理后得：第十三章    线路平面和纵断面设计5.夹直线、圆曲线和缓和曲线的关系 第十三章    线路平面和纵断面设计6.最大坡度、限制坡度、加力牵引坡度、坡段长度、坡度差、竖曲线等基本概念 7.竖曲线的设置条件及其限制、要素计算     竖曲线的设置条件      相邻坡段的坡度差当Ⅰ级、Ⅱ级铁路大于3‰、Ⅲ级铁路大于4‰时，相邻坡段应以圆曲线型竖曲线连接竖曲线半径Ⅰ、Ⅱ级铁路为10000m，Ⅲ级铁路为5000m•设置竖曲线的限制条件v竖曲线不应与缓和曲线重叠v竖曲线不应设在明桥面桥上v竖曲线不应与道岔重叠 第十三章    线路平面和纵断面设计•竖曲线的几何要素　　Ⅰ、Ⅱ级铁路：RSH＝10000m， TSH＝5i (m)；　　Ⅲ级铁路：RSH＝5000m，TSH＝2.5i (m)                 KSH 2TSH（m）                       （13－39） 第十三章    线路平面和纵断面设计8.最大坡度折减的原因与方法•原因：线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度（包括限制坡度与加力牵引坡度）的地段，当平面上出现曲线和遇到长于400m的隧道时，因为附加阻力增大、粘着系数降低，则需将最大坡度值减缓，以保证普通货物列车不低于计算速度或规定速度通过该地段。

一）曲线地段的最大坡度减缓•在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保证列车不低于计算速度运行所以设计坡度i应为： i＝imax－iR　　（‰）        （13－43）（一）曲线地段的最大坡度减缓1．曲线地段最大坡度减缓的注意事项•(1) 当设计坡度值和曲线阻力之和不大于最大坡度值时，此设计坡度不用减缓•(2) 既要保证必要减缓值，又不要减缓过多，以免损失高度，使线路额外展长•(3) 减缓时，涉及的曲线长度系未加设缓和曲线前的圆曲线长度；涉及的货物列车长度应取近期长度，因近期长度短于远期长度，按近期长度考虑能满足远期长度的减缓要求•(4) 减缓坡段长度应不短于、且尽量接近于圆曲线长度，取为50m的整倍数，且不应短于200m通常情况下，所取的坡段长度还不宜大于货物列车长度•(5) 减缓后的设计坡度值，取小数点后一位（一）曲线地段的最大坡度减缓2．曲线地段最大坡度减缓的方法•(1) 两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，不予减缓，按最大坡度设计•(2) 长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力的坡度减缓值为： •(3) 长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线阻力的坡度减缓值为： （一）曲线地段的最大坡度减缓•(4) 若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线段长度小于200m。

可将小于200m的直线段分开，并入两端曲线进行减缓，坡度减缓值按（13－24）式计算也可将两个曲线合并折减，减缓坡段长度不宜大于货物列车长度，曲线阻力的坡度减缓值为：•(5) 当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线转角度数，应按两个坡段上曲线长度的比例计算  （二）小半径曲线地段的最大坡度减缓 •　　当货物列车以接近或等于计算速度通过位于长大坡道上的小半径曲线时，为了保证货物列车不低于计算速度运行，若粘降后的粘着牵引力Fj小于计算牵引力Fj，还需要进行曲线粘降的坡度减缓因此，需要用足最大坡度设计的位于长大坡道上的小半径地段，其设计坡度应为：  i＝imax－iR－i　（‰）            (13-47) （三）隧道内的最大坡度折减 1．影响折减的因素•(1) 隧道空气附加阻力 •(2) 内燃、蒸汽牵引时，提高列车通过隧道的速度，以防止煤烟、废气进入司机室•(3) 隧道内粘着系数降低 •(4) 提高内燃机车通过隧道时的速度，避免因散热条件不良，而引起柴油机功率 •因此，规范规定：位于长大坡道上且隧道长度大于400m的地段，最大坡度应进行折减。

（三）隧道内的最大坡度折减•2．最大坡度的折减系数•　　为了简化计算，隧道内的最大坡度折减值is，可换算为最大坡度系数x它和设计坡度i的关系是 ：•      位于曲线地段的隧道，应先进行隧道折减，再进行曲线折减3．折减范围•        各种牵引的折减范围仅限于隧道长度内，并随折减坡段取值，进整为50m的倍数 第十三章    线路平面和纵断面设计9.有害坡、无害坡、克服(拔起)高度的概念•有害坡段：列车在其上运行时因受下坡限速限制而需施行制动的下坡坡段•无害坡段：列车在其上运行时不需施行制动可使运行速度不超过下坡限速限的下坡坡段•最大无害坡度iwh(max)：无论坡道多长，列车在其上惰行时，最后能以限制速度作等速运行而无需制动的下坡坡段 •克服高度：线路单方向上升的高度，又称拔起高度上行与下行方向应分别计算10.桥涵、隧道、路基地段及车站的平纵断面设计要求 考试题型本次期末考试的基本题型为：•选择题（单选或多选）（10×2分）•简答题（含绘图示意）（5×8分）•计算、推导和设计（3小题共40分） 。