[PPT]鐵路工程概述_ppt

1、1鐵路工程 世界第一條蒸汽機(jī)車牽引的鐵路1825年在英國建成。中國鐵路之父詹天佑 1881年通車的唐（山）胥（各莊）是“中國鐵路建筑史的正式開端”。 19051908年，詹天佑領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)我國第一條自行設(shè)計(jì)、自行施工的京張鐵路，全長201km，長達(dá)1091m的“八達(dá)嶺”隧道是其中一項(xiàng)著名工程。 鐵路運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)：運(yùn)輸能力大、安全可靠、速度快、成本低、污染小，基本不受氣象和氣候影響，能源消耗遠(yuǎn)低于航空和公路運(yùn)輸，是現(xiàn)代運(yùn)輸體系中的主干力量。2 至2009年底，我國鐵路營業(yè)里程已達(dá)8.6萬km，居世界第2位。高速鐵路領(lǐng)先世界，高原鐵路世界一流，重載鐵路屢創(chuàng)世界奇跡，已成為高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術(shù)最全、

2、集成能力最強(qiáng)、運(yùn)營里程最長、運(yùn)營速度最高、在建規(guī)模最大的國家。 1952年7月1日 2008年8月1日賀龍為成渝鐵路通車剪彩 京津城際高速鐵路建成通車3 鐵路由線路、路基和線路上部建筑3部分組成。鐵路的典型斷面見下圖： 屬于鐵路工程設(shè)施的還有橋梁、隧道、排水系統(tǒng)、車站設(shè)施、機(jī)務(wù)設(shè)備、電力供應(yīng)等。 鐵路工程既指各種土木工程設(shè)施，也指修建鐵路的各個(gè)階段(勘測、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、改建等) 所運(yùn)用技術(shù)和管理的總稱。 41.1 鐵路的組成 概念：是鐵路橫斷面中心線在鐵路平面中的位置，以及沿鐵路橫斷面中心線所作的縱斷面狀況。1.1.1 線路 線路組成：鐵路線路由直線和曲線組成，曲線采用圓曲線,并在圓曲線和

3、直線間插入緩和曲線，使作用在列車上的離心力平穩(wěn)過渡。直線緩和曲線園曲線5 直線行駛路基橫斷面 曲線行駛路基橫斷面 2.1 鐵路工程的組成 列車在曲線上行駛會(huì)受到離心力作用，離心力的大小同速度的平方成正比，與曲線半徑成反比。 不同等級(jí)的鐵路均規(guī)定了最小園曲線半徑，列車在曲線上須限速行駛。列車在彎道上的行駛狀態(tài) 最小園曲線半徑6鐵路等級(jí)和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.1 鐵路工程的組成 關(guān)于限制坡度的概念 鐵路線路在某區(qū)段上限制貨物列車重量的坡度，稱作限制坡度。 線路在縱斷面上設(shè)置上坡、下坡、平道。 限制坡度定得越小，則所能牽引的列車重量越大，線路的運(yùn)輸能力越大。71.1.2 路 基 概念：是鐵路線路承受軌道和

4、列車荷載的地面構(gòu)筑物。1.1 鐵路工程的組成 基本型式：路堤、路塹、半路堤半路塹三種型式。 路基頂面寬度的確定：由鐵路等級(jí)、軌道類型、道床標(biāo)準(zhǔn)、路肩寬度、線路間距等因素確定。路堤、路塹、半路堤半路塹的概念與公路相同路堤路塹8 1.1.3 線路上部建筑 包括鋼軌、軌枕、道床、道岔。軌枕是鋼軌的支座，并保持鋼軌的方向和軌距。軌枕長度為2.5m1.1 鐵路工程的組成道床：作用傳力均勻，阻止軌道位移，緩和列車沖擊作用，并便于排水鋼軌：承受車重、引導(dǎo)車行方向。標(biāo)準(zhǔn)長度25、12.5m，標(biāo)準(zhǔn)軌距1435mm91.1 鐵路工程的組成 正線軌道類型10 道 岔 道岔是鐵路線路、線路間連接和交叉設(shè)備的總稱。作用

5、是控制線路轉(zhuǎn)向或越過與其相交的另一條線路。大都設(shè)在車站區(qū)。 最常用、最簡單的線路連接設(shè)備是普通單式道岔。1.1 鐵路工程的組成道岔透視圖鐵道線上的道岔111.2 鐵路工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 在經(jīng)濟(jì)上論證所設(shè)計(jì)線路在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的地位、作用和經(jīng)濟(jì)效益，說明其可行性；1.2.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 根據(jù)鐵路的技術(shù)等級(jí)、勘測的地形地物在技術(shù)上選擇線路; 設(shè)計(jì)路基、線路上部建筑、橋梁、涵洞、隧道等工程； 進(jìn)行車站、機(jī)務(wù)、給水、供電、信號(hào)等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。1 鐵路工程12 基本走向：根據(jù)國家政治、經(jīng)濟(jì)和國防的需要，結(jié)合線路經(jīng)過地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況，規(guī)劃線路的基本走向。1.2 鐵路工程設(shè)計(jì)的主

6、要內(nèi)容 空間位置：根據(jù)沿線 的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設(shè)施, 來設(shè)計(jì)線路的空間位置。 布置線路上的各種建筑物：如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋墻等，總體上互相配合、全局經(jīng)濟(jì)合理。1.2.2 鐵路選線、定線青藏鐵路平面定線13 鐵路工程是一項(xiàng)耗費(fèi)巨大的工程，勘測和設(shè)計(jì)工作中的任何錯(cuò)誤和疏忽都會(huì)造成巨大損失。1.2 鐵路工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.2.3進(jìn)行全線線路的平面和縱剖面設(shè)計(jì)內(nèi)昆鐵路 寶蘭電氣化鐵路秦沈客運(yùn)專線月牙河特大橋14水柏鐵路的北盤江大橋151.3 高速鐵路常速：時(shí)速100120 km ；中速：時(shí)速120160 km ；快速或準(zhǔn)高速：時(shí)速160200 km ；

7、高速：時(shí)速200400 km ；特高速：時(shí)速400 km 以上。 鐵路工程 鐵路速度的分檔：1.3.1 高速鐵路的概念 高速鐵路是指客運(yùn)列車以超過200km/h的速度高速運(yùn)行的鐵路。臺(tái)灣高鐵THSR16 發(fā)展情況：1964年10月建成的日本東海道新干線，是世界第一條高速鐵路。日本東海道新干線1.3 高速鐵路 優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)省能源(平均每位乘客耗能僅為航空乘客的1/3)；保護(hù)環(huán)境；安全；舒適(寬松的座位和較大的活動(dòng)空間比汽車或飛機(jī)更感舒適)；省時(shí)(汽車無法相比，在500800km的中長距離可與飛機(jī)競爭)。 與常規(guī)鐵路的區(qū)別： 彎道處曲線半徑大，在4000m以上。17法國的TGV高速列車德國的ICE高

8、速列車日本新干線英國歐洲之星1.3 高速鐵路 高速列車的模式 日本、法國、德國和英國是高速鐵路技術(shù)水平最高的國家。 181.3.2 高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)問題2.3 高速鐵路 線路標(biāo)準(zhǔn)提高：鐵路曲線是決定列車速度的關(guān)鍵之一。最小曲線半徑、緩和曲線、外軌超高等線路平面標(biāo)準(zhǔn)，坡度值和豎曲線等線路縱斷面標(biāo)準(zhǔn)，以及線路構(gòu)造、道岔等標(biāo)準(zhǔn)都要提高。 軌道的平順性：軌道的不平是導(dǎo)致車輛振動(dòng)、產(chǎn)生輪軌附加振動(dòng)的根源，嚴(yán)格控制軌道的幾何形狀，提高列車行駛的平順性和舒適性。 牽引動(dòng)力：這關(guān)系到新型動(dòng)力裝置與傳動(dòng)裝置、新的牽引方式、受電技術(shù)、制動(dòng)技術(shù)等高速牽引動(dòng)力技術(shù)問題。 信號(hào)控制系統(tǒng)：高速鐵路的信號(hào)與控制系統(tǒng)包括列

9、車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車載智能控制系統(tǒng)、列車調(diào)度決策支持系統(tǒng)及列車自動(dòng)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)等。19 1994年12月22日，我國第一條準(zhǔn)高速鐵路 廣深高速鐵路建成通車。時(shí)速為160km。2.3 高速鐵路1.3.3 我國高速鐵路的發(fā)展20 北京至天津的城際高速鐵路08年8月1日正式開通運(yùn)營。京津城鐵長120km，列車最高運(yùn)營速度達(dá)350km/h，北京到天津直達(dá)運(yùn)行時(shí)間在30分鐘以內(nèi)。 1.3 高速鐵路我國首條城際高鐵建設(shè)中的京津城際高鐵21高速鐵路的路基要“零沉降” 我國目前有京滬高鐵、武廣客運(yùn)專線等多條高速鐵路，時(shí)速高達(dá)350km。1.3 高速鐵路22高速鐵路使用的無砟軌道道床無砟軌道道床安

10、裝雙塊式軌枕生產(chǎn)線無砟軌道道床板砼澆筑無砟軌道道床精調(diào)2.3 高速鐵路23跨度32m、重900t的預(yù)應(yīng)力砼箱梁制安吊 梁 運(yùn) 梁 喂 梁 落 梁箱梁裝車 箱梁運(yùn)輸 1.3 高速鐵路24中國高速鐵路的新篇章中國 CRH-2高速動(dòng)車組上海虹橋站夜景圖武廣客運(yùn)專線的新長沙站1.3 高速鐵路北京南站251.4 磁懸浮鐵路 磁懸浮列車是利用電磁學(xué)中磁極間產(chǎn)生吸引力、排斥力的作用原理，以直線電動(dòng)機(jī)為推動(dòng)力的新型交通工具。磁懸浮列車運(yùn)行時(shí)懸浮于軌道上面，保持一定的間隙，因而沒有輪軌摩擦及粘著極限速度等問題。2 鐵路工程1.4.1 磁懸浮列車簡介磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成。26

11、磁懸浮列車技術(shù)有兩個(gè)發(fā)展方向：一是以德國為代表的電磁懸浮系統(tǒng)（EMS），又稱常導(dǎo)型；二是以日本為代表的電力懸浮系統(tǒng)（EDS），又稱超導(dǎo)型。1.4 磁懸浮鐵路1.4.2 磁懸浮列車的發(fā)展方向磁懸浮列車懸浮系統(tǒng)的組成示意圖常導(dǎo)型（德國）超導(dǎo)型（日本）271.4.3 磁懸浮列車優(yōu)點(diǎn) 不接觸軌道、無摩擦、運(yùn)行安全、平穩(wěn)舒適、無噪聲，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。它啟動(dòng)后39秒即可達(dá)到最大速度，最高時(shí)速已達(dá)552km。據(jù)德國科學(xué)家預(yù)測，到2014年，磁懸浮列車采用新技術(shù)后，時(shí)速將達(dá)到1000公里。 1.4 磁懸浮鐵路 此外，由于采用電力驅(qū)動(dòng)，磁懸浮列車的速度最終能與飛機(jī)媲美，其單位能耗卻僅為飛機(jī)的一半；而且，磁

12、懸浮列車的發(fā)展不受能源結(jié)構(gòu)限制(特別是燃油供應(yīng))，無任何有害氣體排放。德國磁懸浮列車28上海磁懸浮示范運(yùn)營線 上海浦東高速磁浮鐵路正線全長30km，將上海市區(qū)與浦東國際機(jī)場連接起來，列車最高時(shí)速430km。2002年12月31日通車。 2.4 磁懸浮鐵路291.4.4 磁懸浮列車技術(shù)不足2.4 磁懸浮鐵路日本磁懸浮列車 由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的,斷電后磁懸浮的安全保障，尤其是列車停電后的制動(dòng)問題仍然是要解決的問題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)。 常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低，因此對(duì)線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高。 超導(dǎo)磁懸浮技

13、術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大，冷卻系統(tǒng)重，強(qiáng)磁場對(duì)人體與環(huán)境都有影響。30輕型吊軌磁懸浮技術(shù)驗(yàn)證車 “中華06號(hào)”輕型吊軌磁懸浮技術(shù)驗(yàn)證車2005年5月在大連首次亮相，設(shè)計(jì)時(shí)速可達(dá)400km，適用于城際之間的“人流”與“物流”投送市場，是專為大中型城市的區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈設(shè)計(jì)的城際交通工具。1.4 磁懸浮鐵路311.5 地鐵與城市輕軌 1鐵路工程1.5.1 地鐵的概念上海地鐵 城市軌道交通分為地鐵和輕軌兩種制式，地鐵和輕軌都可以建在地下、地面或高架。地鐵和輕軌都選用軌距為1435mm的國際標(biāo)準(zhǔn)雙軌作為列車軌道，與國鐵列車的軌道規(guī)格相同，并沒有所謂的鋼軌重量輕重之分。 地鐵，即地下鐵路。是以地下

14、運(yùn)行為主的城市鐵路捷運(yùn)系統(tǒng),為配合修筑的環(huán)境，地鐵也會(huì)有地面化的路段存在，因此地鐵涵蓋了都會(huì)地區(qū)各種地下與地面上的高密度有軌交通運(yùn)輸系統(tǒng)。321.5.2 地鐵的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省土地、減少噪音、減少干擾、節(jié)約能源； 缺點(diǎn)：前期時(shí)間長，建造成本高，建設(shè)周期長，對(duì)地震、水災(zāi)、火災(zāi)和恐怖主義的抵御能力弱。 北京地鐵1.5 地鐵與城市輕軌331.5.3 城市輕軌 是城市客運(yùn)有軌交通的又一種形式,大多采用淺埋隧道或高架橋的方式，它比公共汽車速度快、效率高、省能源、無空氣污染。輕軌比地鐵造價(jià)更低、見效更快。1.5 地鐵與城市輕軌武漢輕軌 大連輕軌341.5.4 地鐵和輕軌的區(qū)別 國際標(biāo)準(zhǔn)：城市軌道交通列車

15、分為A、B、C三種型號(hào)，分別對(duì)應(yīng)3m、2.8m、2.6m的列車寬度。凡是選用A、B型列車的稱為地鐵，采用58節(jié)編組列車；選用C型列車的稱為輕軌，采用24節(jié)編組列車。 B、C型列車的造價(jià)和技術(shù)含量要小于A型車，列車的車型和編組決定了車軸重量和站臺(tái)長度。 我國規(guī)范：軸重相對(duì)較輕，單向輸送能力在13萬人次的軌道交通系統(tǒng)稱為輕軌；每小時(shí)客運(yùn)量38萬人次的軌道交通系統(tǒng)稱為地鐵。 上海軌道交通3號(hào)線采用6節(jié)A型列車，90%的線路高架，按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)屬于地鐵；上海軌道交通6號(hào)線采用4節(jié)C型列車，70%的線路都在隧道內(nèi)，但按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)仍屬輕軌。2.5 地鐵與城市輕軌352.5 地鐵與城市輕軌1.5.5

16、地鐵和城市輕軌特點(diǎn) 線路多經(jīng)過居民區(qū)，對(duì)噪聲和振動(dòng)的控制較嚴(yán)，除對(duì)車輛結(jié)構(gòu)采取減震措施及修筑隔聲屏障外，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)也要求采取相應(yīng)的措施。 行車密度大，運(yùn)營時(shí)間長，須采用較強(qiáng)的軌道部件，一般用砼道床等少維修軌道結(jié)構(gòu)。 采用直流電機(jī)牽引，以軌道作供電回路。為減少泄漏電流的電解腐蝕，鋼軌與基礎(chǔ)間應(yīng)有較高的絕緣性能。 曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小，一般為100m左右，因此要解決好曲線軌道構(gòu)造問題。城市輕軌的隔聲屏障36天津輕軌1.5 地鐵與城市輕軌371.6 單軌鐵路1.6.1 單軌鐵路的概念 1.6.2 單軌鐵路的種類1 鐵路工程跨座式單軌列車 單軌鐵路只使用一條軌道，而非傳統(tǒng)鐵路的兩條平衡路軌。單軌鐵路的路軌一般以鋼筋砼制造，比普通鋼軌寛很多。單軌鐵路由電動(dòng)機(jī)推進(jìn)，一般使用輪胎而不使用鋼制的車輪。輪胎會(huì)在路軌的上面及兩旁轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)列車及維持平衡。 主要分成兩類。懸掛式單軌鐵路的列車懸掛在軌道之下。另一種較為常見的是跨座式單軌鐵路，列車跨座在路軌之上，兩旁蓋