鐵道概論(課件版)

1、鐵道概論學習參考第一章 緒論v 衣食住行是人類生活的四大基本要素,無論哪一項，莫不與交通運輸息息相關。 v 自古以來，人類深受交通運輸閉塞的困擾，生產(chǎn)、生活受到極大限制。最早的水上交通工具是獨木舟,而陸上交通依靠畜力或人力。18世紀下半葉蒸汽機的發(fā)明，并相繼應用于船舶和鐵路，揭開了一個嶄新的機動船舶時代和鐵路機車牽引時代的序幕。19世紀末到20世紀初汽車和飛機也相繼誕生，很快成為現(xiàn)代運輸?shù)闹饕\輸工具。管道運輸起源于19世紀末，當時是用于運輸原油，現(xiàn)在已得到迅速發(fā)展。 v 時至今日，世界各國交通運輸已相當發(fā)達，不僅可以滿足客貨運輸?shù)牟煌枨?，而且快速、舒適、方便、安全可靠。 v現(xiàn)代交通運輸主要

2、包括鐵路、公路、水路、航空和管道五種運輸方式。他們各有其不同的技術經(jīng)濟特征與使用范圍。隨著科學技術進步和社會需求的變化，各種運輸方式的技術裝備和組織工作不斷更新，技術經(jīng)濟性能和使用范圍也在不斷變化，新型交通工具不斷產(chǎn) v交通運輸業(yè)是國民經(jīng)濟結構中的先行和基礎產(chǎn)業(yè)，其主要作用表現(xiàn)為：v1、經(jīng)濟作用。交通運輸中的五種運輸方式，既要完成國家下達的客貨運輸任務，還要根據(jù)市場商品需求調(diào)節(jié)各自的運輸，自身所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值是十分可觀的。v2、社會公益作用?，F(xiàn)代化的交通運輸業(yè)，必須不分晝夜、季節(jié)、全天候地從事正常運輸，是與國家政治、經(jīng)濟休戚相關的。遇到非常時期，發(fā)生災難時，如地震、洪水、大火、海嘯等；或在戰(zhàn)爭

3、時，或國家財產(chǎn)受到威脅時，交通工具都會用來搶救危亡，恢復社會正常秩序，這種超經(jīng)濟的社會公益作用會顯示得更為突出。 v3、宏觀調(diào)控作用。當國民經(jīng)濟失調(diào)而需要調(diào)整或治理整頓時，交通運輸作為國家宏觀調(diào)控工具的作用會更顯得突出，如 煤炭搶運、全國性糧食調(diào)運等。五種運輸方式中，鐵路運輸?shù)暮暧^調(diào)控作用尤為明顯。v4、促進國家經(jīng)濟合理布局、協(xié)調(diào)發(fā)展。促進地區(qū)經(jīng)濟合理布局、協(xié)調(diào)發(fā)展，除了中心城市的作用外，要以交通要道為依托，充分發(fā)揮公路、水運、空運、管道等多種運輸方式的優(yōu)勢。依靠若干條通過能力強的南北向、東西向的運輸大通道，引導形成若干跨地區(qū)的經(jīng)濟區(qū)域和重點產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化生產(chǎn)力布局，優(yōu)化資源配置，減少重復浪費，交

4、通運輸將起很大的促進作用。 交通運輸是國民經(jīng)濟的重點戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的重要基礎設施，是制約經(jīng)濟與社會發(fā)展的一個重要因素。自改革開放以來，各地政府和人民都認識到“要想富，先修路”。交通運輸業(yè)要先行，才能保持國民經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展。v5、國防意義。運輸是國防的后備力量，戰(zhàn)時又是必要的軍事手段。運輸業(yè)關系到民族存亡、國家安危，決非用經(jīng)濟尺度所能衡量。 v鐵路運輸鐵路運輸與其他各種現(xiàn)代化運輸方式相比較，具有運輸能力大，能夠負擔大量客貨運輸?shù)奶攸c，每一輛列車載運貨物和旅客的能力遠比汽車和飛機大得多。速度快是鐵路運輸?shù)牧硪惶攸c，常規(guī)鐵路的列車運行速度一般為每小時80 km左右，而在高速鐵路上運

5、行的旅客列車時速目前可達210260km。鐵路貨運速度雖比客運慢些，但是每晝夜的平均貨物送達速度也比水路運輸快。此外，鐵路運輸成本也比公路、航空運輸?shù)?。運距愈長，運量愈大，單位成本就愈低。鐵路運輸一般可全天候運營，受氣候條件限制較小。同時具有安全可靠性，環(huán)境污染小和單位能源消耗較少等優(yōu)點。由于鐵路運輸具有上述的技術經(jīng)濟特點，因此，鐵路運輸極適合國土幅員遼闊的大陸國家；適合運送經(jīng)常的、穩(wěn)定的大宗貨物；適合運送中長距離的貨物運輸以及城市間的旅客運輸?shù)男枰?v公路運輸公路運輸是現(xiàn)代運輸?shù)闹饕绞街?，它的主要?yōu)點是機動、靈活性強，而且對客運量、貨運量大小具有很強的適應性。由于汽車運輸靈活方便，可實

6、現(xiàn)門到門的直達運輸，因而不需要中途倒裝，既加速了中短途運輸?shù)乃瓦_速度，又加速了貨物資金周轉(zhuǎn)，有利于保持貨物的質(zhì)量和提高客貨的時間價值。公路運輸還可負擔鐵路、水路運輸達不到的區(qū)域內(nèi)的運輸， 它是補充和銜接其它運輸方式的運輸。在短距運輸時，汽車客運速度明顯高于鐵路，但在長途運輸業(yè)務方面，有著難以彌補的缺陷：第一是耗用燃料多，造成途中費用過高；第二是機器磨損大，因此折舊費和維修費用高；第三是公路運輸所耗用的人力多，如一列火車車組人員只需幾個人，若運送同樣重量的貨物，公路運輸則需配備幾百名司機。因此汽車運費率遠高于鐵路和水路；此外，公路運輸對環(huán)境污染較大。總之，公路運輸（高速公路除外）與其他運輸方式相

7、比，投資少、資金周轉(zhuǎn)快、投資回收期短，且技術改造較容易。汽車運輸?shù)某霈F(xiàn)還不到100年，但在載貨噸位、品種、技術性能、專用車種類等方面都有了很大的改進與提高，能較好地滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對運輸?shù)男枰?v航空運輸航空運輸在20世紀迅速崛起，是運輸行業(yè)中發(fā)展最快的行業(yè)。與其他運輸方式相比，最大的特點是速度 大，并且具有一定的機動性。在當今的時代，高速性具有無可比擬的特殊價值。現(xiàn)代的噴氣運輸機，時速一般在900km左右，比火車快510倍，比海輪快2025倍。航空運輸不受地形地貌、山川河流的阻礙，只要有機場并有航路設施保證，即可開辟航線，如果用直升機運輸，則機動性更大。其缺點是載運能力小、能源消耗大、運輸

8、成本高。 v水路運輸水路運輸中，除運河以外內(nèi)河航道均是利用天然江河加以整治，修建必要的導航設備和港口碼頭等就可通航；海運航道更是大自然的產(chǎn)物，一般不需要人工整治，且海運航線往往可以取兩港口間的最短距離。因此，一般說來，河運的平均運輸成本比鐵路略低，而海運成本、則遠比鐵路為低，這是水路運輸?shù)囊粋€突出優(yōu)點。 水路運輸?shù)妮斔湍芰ο喈敶蟆Ｔ诤Ｑ筮\輸中，目前世界上超巨型油船的載重量達55萬噸，巨型客船已超過8萬噸。海上運輸在條件允許的情況下，可改造為最有利的航線，因此，海上運輸?shù)妮斔湍芰Ρ容^大。 由于水路運輸具有占地少、運量大、投資省、運輸成本低等特點，在運輸長、大、重件貨物時，與鐵路、公路相比，水上運

9、輸更具有突出的優(yōu)點。對過重、過長的大重件貨物，鐵路、公路無法承運，而水上運輸都可以完成。對大宗貨物的長距離運輸，水路運輸則是一種最經(jīng)濟的運輸方式。但水路運輸速度通常比鐵路運輸?shù)冗\輸工具慢，而且受自然條件的限制較大，冬季河道或港口冰凍時即須停航，海上風暴也會影響正常航行。 v管道運輸管道運輸是使用管道輸送流體貨物的一種運輸方式。它是隨著石油工業(yè)發(fā)展而興起并隨著石油、天然氣等流體燃料需求的增加而發(fā)展，逐漸形成溝通石油、天然氣資源與石油加工場地及消費者之間的輸送工具。管道不僅修建在一國之內(nèi)，還連接國與國之間，甚至達到洲與洲之間，成為國際、洲際能源調(diào)劑的大動脈。v 管道運輸在最近幾十年得到了迅速的發(fā)展

10、。主要的流體能源以石油、天然氣、成品油為輸送對象，之后發(fā)展到輸送煤和礦石等固體物質(zhì)，將其制成漿體，通過管道輸往目的地，再經(jīng)脫水處理轉(zhuǎn)入使用。管道運輸具有輸送能力大（管徑為1200mm的原油管道年輸送量可達1億噸）、效率高、成本低及能耗小等優(yōu)點。由于管道埋于地下，除泵站、首末站占用一些土地外，管道運輸占用土地少，且不受地形與坡度的限制，易取捷徑，可縮短運輸里程；埋于地下基本不受氣候影響，可以長期穩(wěn)定運行；沿線不產(chǎn)生噪音且漏失污染少。管道輸送流體能源，主要依靠每隔一段距離設置的增壓站提供壓力能，因此，設備運行比較簡單，易于就地自動化和進行集中遙控，由于節(jié)能和高度自動化，用人較少，運輸費用較低，是一

11、種很有發(fā)展前景的現(xiàn)代化運輸方式。v當然，管道運輸也存在一些缺點，它適于長期定向、定點、定品種輸送，合理輸量范圍較窄，若輸量變化幅度過大，則管道的優(yōu)越性就難以發(fā)揮，更不能輸送不同品種的貨物。v 總之，鐵路、公路、航空、水運和管道等五種現(xiàn)代化運輸方式，各有其不同的技術經(jīng)濟特征和使用范圍。 第二章第二章 線路線路v(一)基本概念 鐵路線路是機車車輛和列車運行的基礎。它直接承受機車車輛輪對傳來的壓力，為了保證列車能按規(guī)定的最高速度 安全、平穩(wěn)和不間斷地運行，使鐵路運輸部門能夠質(zhì)量良好地完成客貨運輸任務，鐵路線路必須經(jīng)常保持完好狀態(tài)。 鐵路線路是由路基、橋隧建筑物和軌道組成的一個整體工程結構。 v (二

12、)勘測設計的概念 在建筑一條鐵路之前，必須進行調(diào)查研究和勘探工作，并從若干個可供比較的方案中選出一個最優(yōu)方案來進行設計。 鐵路建設的三個階段 1、前期工作階段 主要進行方案研究、初測和初步設計工作。 2、基本建設階段 主要進行定測、技術設計和施工圖設計，最后進行工程施工、驗交投產(chǎn)。 3、投資效果反饋階段 鐵路運營若干年后，有建設單位會同有關部門，對工程質(zhì)量、技術指標和經(jīng)濟效益等考察驗證，以評價設計和施工質(zhì)量 v (三)鐵路等級 鐵路等級是鐵路的基本標準。設計鐵路時，首先要確定鐵路等級。鐵路技術標準和裝備類型都要根據(jù)鐵路等級去選定。 我國鐵路線路技術管理規(guī)程規(guī)定鐵路等級應根據(jù)在鐵路網(wǎng)中的作用、性

13、質(zhì)和遠期的客貨運量確定。 我國鐵路共分為三個等級如下表 v注：1、遠期指交付運營后第十年； 2、年貨運量為重車方向，每對旅客列車上下行各按0.7Mt(Mt:百萬噸)年貨運量折算。 等 級鐵路在路網(wǎng)中的意義遠期年客貨運量級鐵路在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路 15Mt級鐵路1.在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路 15Mt2.在路網(wǎng)中起聯(lián)絡、輔助作用的鐵路 7.5Mt級鐵路為某一區(qū)域服務，具有區(qū)域運輸性質(zhì)的鐵路 7.5Mtv (四)鐵路主要設計標準 選定鐵路主要技術標準是設計鐵路的基本決策，應根據(jù)國家要求的年輸送能力和確定的鐵路等級，考慮沿線資源分布和國家 科技發(fā)展規(guī)劃，并結合設計線的地形、地質(zhì)、氣象等自然條件，經(jīng)

14、過論證比選確定。 鐵路主要技術標準：正線數(shù)目、限制坡度、最小曲線半徑、牽引種類、機車類型、機車交路、車站分布、閉塞類型、到發(fā)線 有效長度。這些標準是確定鐵路能力大小的決定因素。選用不同的標準對設計線的工程造價和運營質(zhì)量有重大影響。 v (一)鐵路線路縱斷面組成要素 線路縱斷面定義： 線路中心線(曲線部分展直后)在垂直面上的投影，叫做線路縱斷面（如下圖所示）。v 線路縱斷面組成要素： 為了適應地面的起伏，線路上除了平道外，還修成不同的坡道。因此平道與坡道就成了線路縱斷面的組成要素。 v (二)坡道阻力 坡道的陡與緩用坡度來表示。坡度的大小用千分率來表示。v i=h / L =tanav坡道阻力：

15、列車在坡道上運行時，會受到一種由坡道引起的阻力，這一阻力叫坡道阻力。 機車車輛所受的重力Qg可分為兩個分力F1和F2，F(xiàn)1由軌道的反作用力所抵消，則F2就是坡度附加阻力。v單位坡道阻力：列車平均每一千牛質(zhì)量所受到的坡道阻力。 單位坡道阻力v【結論結論】 1、機車車輛每一噸質(zhì)量，上坡時所受的坡度阻力，近似等于用千分率表示的這一坡道坡度的十倍。 2、列車上坡時，坡道阻力為“+”，列車下坡時，坡道阻力為“-”。 3、坡度越大，上坡阻力越大，同一臺機車 (在列車運行速度相同條件下)所能牽引的列車重量則減小。v(一)線路標志的作用 1、為了線路的維修和養(yǎng)護； 2、為了司機和車長等工作上的需要。 (二)線

16、路標志的類型及設置地點 1、公里標、半公里標 公里標、半公里標（如兩圖所示）是線路的里程標。公里標從鐵路線路起點開始，每走一公里設置一個；半公里標設于線路的半公里處 v 2、曲線標 曲線標（如下圖）為曲線的技術參數(shù)，在上面標明曲線的有關要素(曲線長度、緩和曲線長度、曲線半徑、超高、加寬)。 v 該標設置于圓曲線的中部，示意圖如下： v (三)坡度標 坡度標表示該坡道的坡度大小及坡段長度，并用箭頭表示上坡和下坡（如下面各圖所示）。 v 坡度標設在變坡點處，如下圖所示：v 此外，還有橋涵標、隧道標、鳴笛標、作業(yè)標等等。 線路標志應埋設在計算里程方向的線路左側(cè)。 v鐵路線路是由路基、橋隧建筑物、軌道

17、組成的一個整體工程結構。 (一)路基 路基的基本形式 路基的基本形式：主要有路堤和路塹。 路堤路堤：鋪設軌道的路基面高于天然地面時，路基以填筑的方式構成，這種路基稱為路堤。 v 路塹路塹：當鋪設軌道的路基面低于天然地面時，路基以開挖方式構成，這種路基稱為路塹。 v 路基的排水設備 為保持路基經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定的狀態(tài)，路基上設有一套完整的排水設備。 1、排除地面水設施：縱向排水溝、側(cè)溝和截水溝等設施。 v 2、排除地下水的設施：為了攔截地下水，降低地下水位，采用滲溝和滲管排水設施。 v鋼軌鋼軌v 一、作用:直接承受車輪的巨大壓力并引導車輪運行方向。 二、類型:以每米長度的重量表示，現(xiàn)行標準

18、鋼軌類型有：70 kg/m；60 kg/m；50 kg/m等 三、長度:鋼軌的標準長度為25 m、12.5 m兩種。v軌枕軌枕v 一、作用:支承鋼軌，將鋼軌傳來的壓力傳遞給道床，并且還可以保持鋼軌位置和軌距。 二、類型:木枕和鋼筋混凝土枕。 木枕：彈性好，重量輕，鋪設更換方便；但消耗木材，使用壽命短。 鋼筋混凝土枕：使用壽命長，穩(wěn)定性能高，養(yǎng)護工作量小等。 三、長度:一般為2.5 m。 v聯(lián)結零件聯(lián)結零件 聯(lián)結零件可分為接頭聯(lián)結零件接頭聯(lián)結零件和中間連接零件。中間連接零件。 1、接頭聯(lián)結零件 作用:聯(lián)結鋼軌與鋼軌間的接頭； 組成:魚尾板、螺栓、螺帽、彈性墊圈等。v中間聯(lián)結零件 作用：將鋼軌緊扣

19、在軌枕上； 分類：木枕用和鋼筋混凝土用。 型彈條扣件型彈條扣件 木枕用中間聯(lián)結零件木枕用中間聯(lián)結零件 v道床道床v 一、作用： 1.支承軌枕，把從軌枕上傳來的壓力均勻地傳給路基； 2.固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向和橫向移動； 3.緩和機車車輪對鋼軌的沖擊。 二、使用材料： 碎石、卵石、粗砂等，其中以碎石為最優(yōu)。 我國鐵路一般都采用碎石道床。v防爬設備防爬設備v 一、線路爬行因列車運行時縱向的作用，使鋼軌甚至帶動軌枕產(chǎn)生縱向移動，這種現(xiàn)象叫線路爬行。 v二、危 害軌縫不均，軌枕歪斜，對軌道造成極大破壞，危及行車安全。v三、防爬措施安裝防爬器和防爬撐。 防爬撐可采用廢舊枕木；在山區(qū)可采用石條代替。

20、 v道岔道岔v 作用:使機車車輛從一股道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設備。 在車站上大量鋪設，用的最多的是單開道岔。v 一、普通單開道岔一、普通單開道岔v (一)組成：轉(zhuǎn)轍器轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護軌轍叉及護軌、連接部分連接部分。v 1.轉(zhuǎn)轍器轉(zhuǎn)轍器 組成：兩根基本軌、兩根尖軌、轉(zhuǎn)轍機械； 作用：操作轉(zhuǎn)折機械可以改變尖軌的位置，確定道岔的開通方向。v 2.轍叉及護軌轍叉及護軌 組成：轍叉心、翼軌、護軌； 作用：保證車輪安全通過兩股軌線的相互交叉處。 有害空間：從兩翼軌最窄處到轍叉心實際尖端之間，存在一個軌線中斷的空隙。v (1)由于有害空間的存在，當機車車輛通過轍叉有害空間時，輪緣有可能走錯轍叉槽而引起脫軌

21、； (2)設置護輪軌的運行方向?qū)嵭袕娭菩缘囊龑А?道岔有害空間是限制列車過岔速度的一個重要因素。 活動心軌道岔：消滅有害空間，適應列車高速運行要求。 (1)活動心軌和心軌是同時被扳動的； (2)當尖軌開通某一方向時，活動心軌的轍叉心軌就與開通方向一致的翼軌密貼，而與另一翼軌分開，從而消滅了有害空間， 使列車安全通過道岔。 v3.連接部分連接部分 組成：兩根直軌，兩根導曲軌； 作用：連接轉(zhuǎn)轍器和轍叉器及護軌部分，使之成為一組完整道岔。 (二)用中心線表示道岔一般在圖紙上，都采用中心線形式表示道岔。 v (三)道岔號數(shù) 道岔因其轍叉角的大小不同，有不同的道岔（ ) v v【結論結論】 a越小 ，則

22、N 越大，導曲線半徑越大，道岔全長越長，列車過道岔平穩(wěn)且過岔速度越高； a越小，則相反。 常用道岔有關指標。 道岔號數(shù)道岔號數(shù)（N）轍叉角（轍叉角（）導曲導曲半徑（半徑（m） 道岔全長道岔全長（m）側(cè)向允許通側(cè)向允許通過速度過速度（km/h）96202518028.84830124454933036.815451831012.580054.0080v1998年10月我國在京滬鐵路線上鋪設了60 kg/m鋼軌30號可動心軌道岔。 道岔全長：102.4 m 側(cè)向過岔速度：140 km/h 直向過岔速度：200 km/h 前后共有9臺轉(zhuǎn)轍機械(夾軌6臺，心軌3臺)二、其他類型道岔與交叉設備二、其他類型道岔與交叉設備 。v1.雙開道岔雙開道岔 道岔銜接的兩條線路各自向兩側(cè)分岔v 2.三開道岔三開道岔 可以同時銜接三條線路。 v 3.交分道岔交分道岔 四組單開道岔和一副菱形交叉設備的結合體。 v4.交叉設備交叉設備 只有轍叉而無轉(zhuǎn)轍器部分，機車車輛通過交叉設備時，只能沿著原來的線路繼續(xù)運行而不能轉(zhuǎn)線。 v5.交叉渡線交叉渡線 由四副單開道岔和一組菱形交叉設備組合而成。 v由于固定軌距的影響，在小半徑曲線上軌距應適當?shù)丶訉挕?曲線半徑R（m）加寬值（mm）R3500350R3005R30015 曲線軌距加寬表 一、軌距加寬v (2)外軌超高 機車車輛在曲線上運行時，由于離心力的作用使曲線外軌