軌道結(jié)構(gòu)理論與軌道力學(xué)(緒論)

軌道結(jié)構(gòu)理論與軌道力學(xué)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容第一章緒論第一節(jié)國內(nèi)外軌道交通的主要發(fā)展趨勢第二節(jié)我國重載、提速及高速鐵路運輸?shù)陌l(fā)展概況第三節(jié)高速重載鐵路線路中的主要技術(shù)問題第二章軌道結(jié)構(gòu)的承力及傳力特性第一節(jié)軌道結(jié)構(gòu)垂向的承力及傳力特性

輪載、接觸斑與接觸應(yīng)力、軌枕長度確定原則、枕上壓力、枕下壓力、道床名義應(yīng)力、道碴接觸應(yīng)力、道床厚度確定原則、軌道結(jié)構(gòu)的合理配套第二節(jié)軌道結(jié)構(gòu)橫向的承力及傳力特性

曲線地段轉(zhuǎn)向架的內(nèi)接形式、導(dǎo)向力的影響因素、擋肩力、錨固螺栓受力、道床阻力、軌排橫移及軌道橫向加強措施第三節(jié)軌道結(jié)構(gòu)縱向的承力及傳力特性

作用在軌道上的縱向力、縱向力的傳遞特性、軌道爬行、橋上無縫線路縱向力第四節(jié)軌道垂向及橫向受力的有限單元法計算

第三章鋼軌第一節(jié)鋼軌斷面形狀的設(shè)計原則

斷面形狀的作用、各部面積的分配、斷面形狀的發(fā)展趨勢、鋼軌重型化第二節(jié)鋼軌強韌化

化學(xué)成份、機械性能、金相組織、夾雜物、熱處理、合金軌第三節(jié)鋼軌磨耗及剝離

側(cè)磨：沖角、兩點接觸、機理、階段性、減磨措施；波磨：現(xiàn)象、危害、成因理論、減緩措施；剝離：現(xiàn)象、危害、機理、減緩措施第四節(jié)鋼軌的合理使用

分類分級、病害檢測、狀態(tài)決策、打磨、在線修補、倒換、下道第五節(jié)鋼軌接觸應(yīng)力計算

計算模型、計算公式、最大剪應(yīng)力、鋼軌承載能力、輪軌非正常接觸問題第六節(jié)接頭沖擊力計算

沖擊力的特性、實用計算公式及影響因素、減小接頭沖擊力的措施

第四章聯(lián)接零件第一節(jié)扣件設(shè)計的基本要求(足夠的扣壓力、合適的彈性、剛度匹配、盡可能大的可調(diào)量)第二節(jié)主要扣件介紹(扣板式扣件、彈片式扣件、彈條式扣件、國外主要扣件、減振扣件)第三節(jié)接頭聯(lián)接零件(雙頭夾板及其問題、夾板的改進(jìn)歷程、膠接接頭、凍接接頭)

第五章軌枕

第一節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土枕

優(yōu)缺點、發(fā)展歷程、各型混凝土枕的設(shè)計參數(shù)的特點第二節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土寬軌枕

鋪設(shè)情況、特點、結(jié)構(gòu)型式設(shè)計參數(shù)、維護(hù)第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土岔枕

鋪設(shè)情況、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計參數(shù)

第六章石碴道床第一節(jié)道床的功用

分壓、增彈減振、固定軌道框架、排水、維護(hù)第二節(jié)道床材料

現(xiàn)狀、道碴材料的基本參數(shù)、各參數(shù)對道床性能的影響第三節(jié)道床狀態(tài)的檢測與評估

評估指標(biāo)、臟污率、顆粒指數(shù)、密實度、彈性、阻力、滲水性能第四節(jié)提高石碴道床的承載能力

石碴道床的整體化、石棉道碴第七章無碴軌道第一節(jié)概述(類型、對無碴軌道的要求國內(nèi)外應(yīng)用情況)第二節(jié)整體道床(應(yīng)用情況、特點、類型、結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計要點、施工注意事項、彈性整體軌道)第三節(jié)板式軌道(應(yīng)用情況、結(jié)構(gòu)型式、特點、施工)第四節(jié)長枕埋入式軌道第五節(jié)彈性支承軌道第六節(jié)浮置板軌道第七節(jié)其它無碴軌道第八節(jié)無碴軌道設(shè)計計算理論第八章無縫線路第一節(jié)無縫線路的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀第二節(jié)無縫線路的動態(tài)穩(wěn)定問題第三節(jié)橋上無縫線路第四節(jié)跨區(qū)間無縫線路及無縫道岔第五節(jié)新線一次性鋪設(shè)新縫線路的技術(shù)問題

第九章高速道岔

第一節(jié)國內(nèi)外高速道岔研究應(yīng)用情況第二節(jié)高速道岔的技術(shù)特點第三節(jié)高速道岔的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計理論第四節(jié)高速道岔輪軌動力分析簡介第十章高速及重載軌道

第一節(jié)高速軌道的受力與結(jié)構(gòu)特點第二節(jié)重載軌道的受力與結(jié)構(gòu)特點

主要參考書：

1．童大塤，鐵路軌道

2．郝瀛，鐵道工程

3．(日)佐騰裕，軌道力學(xué)

4．(日)佐騰吉彥，新軌道力學(xué)

5．(美)軌道結(jié)構(gòu)與軌道力學(xué)

6．(蘇)鐵路軌道現(xiàn)代化結(jié)構(gòu)

7．姚明初，新型軌下基礎(chǔ)

8．王其昌，鋼軌力學(xué)與鋼軌傷損

9．陸銀根，新型軌下基礎(chǔ)應(yīng)力計算

10．王其昌，高速鐵路土木工程

11．趙國堂，無碴軌道

12．何華武，無碴軌道的理論與實踐

13，范俊杰，跨區(qū)間超長無縫線路第一章

緒論第一節(jié)國內(nèi)外軌道交通的主要發(fā)展趨勢自1825年英國建成世界上第一條鐵路，軌道交通在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展，特別是近幾十年，隨著高速、重載技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，軌道交通煥發(fā)了更加蓬勃的生機。目前，全世界以干線鐵路、城市軌道交通為主形成的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，營業(yè)里程已近120萬公里，以磁浮鐵路為代表的新型軌道交通技術(shù)研究與應(yīng)用已取得了重大進(jìn)展。軌道交通已成為世界各國重要的基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化的交通工具，在綜合交通體系中發(fā)揮著日益重要的作用。1、旅客運輸向高速度、大密度發(fā)展1）國外發(fā)展情況世界上第一條高速鐵路——日本東海道新干線1964年開通以來，高速鐵路因具有行車速度快、運輸能力大、安全舒適、綜合經(jīng)濟效益好、科技含量高的優(yōu)勢，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。高速鐵路已成為鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志和世界鐵路發(fā)展的重要趨勢，在世界范圍內(nèi)牽引了鐵路運輸?shù)膹?fù)興。全世界運營中的高速鐵路營業(yè)里程總長達(dá)6393km，這些線路分布在日本、法國、德國、西班牙、意大利、比利時、英國、瑞典、丹麥、韓國等10個國家。全世界計劃或規(guī)劃建設(shè)的高速鐵路（不含中國大陸）總長度達(dá)16000km。在已運營的高速鐵路中，最高營運速度已超過300km/h，最高試驗速度達(dá)到574.8km/h國外磁懸浮技術(shù)的研究始于20世紀(jì)初。到20世紀(jì)80年代，德國和日本分別建設(shè)了高速磁懸浮試驗線，1989年德國高速磁懸浮列車試驗速度達(dá)到了436km/h。1997年日本高速磁懸浮列車試驗速度達(dá)到了550km/h。2005年3月，日本第一條HSST型中低速磁懸浮鐵路正式商業(yè)運營，時速120km。自1863年倫敦建設(shè)世界上第一條地鐵線以來，世界上已有300多座城市修建了軌道交通，一些大城市已經(jīng)形成了比較完善的包括地鐵、輕軌和市郊鐵路的城市快速軌道交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在日本，市郊鐵路每天輸送的客流量達(dá)3500萬人次，僅東京市郊鐵路就約2000km，年客運量約50億人次。軌道交通在這些大城市公共交通中的份額占到35%～50%，在城市交通中具有越來越重要的作用。2）國內(nèi)發(fā)展情況上世紀(jì)末以來，我國鐵路大力開展客運提速，通過五次大面積提速，我國鐵路已基本掌握了160km/h等級的運輸裝備、線路、通信、信號及運營管理成套技術(shù)，提速線路達(dá)到7700公里。已經(jīng)建成了膠濟線、大秦線等時速200－250公里提速示范線，初步形成了時速200-250公里提速技術(shù)體系。鐵道部在2007年4月18日進(jìn)行第六次鐵路大提速，鐵路時速200公里及以上提速線路延展里程一次達(dá)到6003公里，我國鐵路既有線提速技術(shù)達(dá)到了世界鐵路先進(jìn)水平。近年來，我國開展大規(guī)模鐵路客運專線建設(shè)，基本掌握了客運專線建設(shè)和運營管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并以京津城際客運鐵路為重點開展了系統(tǒng)集成，已經(jīng)基本具備了修建和管理客運專線的能力。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，我國將興建“四縱四橫”鐵路客運專線和三個城際快速客運系統(tǒng)，總里程達(dá)1.2萬公里，其中大部分速度在250km/h以上。20世紀(jì)80年代以來，我國開始跟蹤磁懸浮技術(shù)，一些大學(xué)和科研機構(gòu)相繼開展了基礎(chǔ)性研究。2002年12月31日，引進(jìn)全套德國技術(shù)在上海浦東建成的世界第一條高速磁懸浮商業(yè)示范運營線投入運營，正線全長29.873km，最高運行速度430km/h。2006年3月，國家批準(zhǔn)滬杭高速磁懸浮項目正式進(jìn)入工程可行性研究。城市軌道交通以其大密度、高效率、低污染等優(yōu)勢，已成為許多大城市解決交通問題的首要選擇。目前，北京、上海、廣州、深圳等10個城市已建成軌道交通線路500多公里，據(jù)統(tǒng)計，我國各大城市規(guī)劃建設(shè)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)總里程高達(dá)5000公里。未來我國大中城市將形成以地下線路為主，地面線、高架線、輕軌、快軌、跨座式單軌等多種類型并舉的快速軌道交通新格局。3）技術(shù)特點和發(fā)展趨勢在高速鐵路技術(shù)方面，法國、德國、日本研制的TGV、ICE和新干線高速列車，系統(tǒng)采用了先進(jìn)的交流傳動、列車控制、新材料、車輛制造等高新技術(shù)；普遍采用了綜合調(diào)度系統(tǒng)和列車運行自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)通信信號一體化、機電一體化、車站區(qū)間一體化和地車控制的統(tǒng)一指揮與管理；采用了無碴軌道、高速道岔、跨區(qū)間超長無縫線路等技術(shù)，提高了軌道平順性、剛度均勻性，減少了維修工作量，保證了行車安全和滿足旅客舒適度的要求。在磁懸浮技術(shù)方面，目前已發(fā)展了常導(dǎo)磁懸浮、低溫超導(dǎo)磁懸浮和高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。日本低溫超導(dǎo)磁懸浮列車在山梨試驗線上創(chuàng)造了581km/h的驚人速度，但離商業(yè)運行還有距離。在城市軌道交通技術(shù)方面，新型車輛技術(shù)、列車自動控制、綜合系統(tǒng)監(jiān)控等高新技術(shù)已廣泛應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域。由于城市輕軌有著起停頻繁并定位精度高、地板面高度低、車體承載率高（人數(shù)/米長）、車門多而大、線路坡度大和曲線半徑小等特點，城軌交通從車輛（特別是轉(zhuǎn)向架）、線路、運控均有自身的特點要求，而且城市軌道交通一般是獨立的交通運行體系。因此，一些新型交通方式出現(xiàn)，如單軌車交通、磁懸浮車交通，并出現(xiàn)一些相應(yīng)的新技術(shù)，如適用于100％低地板的獨立車輪轉(zhuǎn)向架技術(shù)，直線電機驅(qū)動、全電制動技術(shù)、輪轂電機技術(shù)等。

目前，我國250km/h以上動車組技術(shù)、高速列車運行控制技術(shù)和建設(shè)技術(shù)尚未系統(tǒng)掌握，磁懸浮技術(shù)尚處于研究階段，現(xiàn)代城市軌道交通成套技術(shù)尚未掌握，急需加強軌道交通核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備的自主創(chuàng)新，以提高我國旅客運輸技術(shù)裝備水平。2、貨物運輸向重載化發(fā)展1）國外發(fā)展情況20世紀(jì)50年代以來，重載鐵路運輸因其運能大、效率高、運輸成本低而受到世界各國鐵路的廣泛重視，在北美、澳洲、南非等國家和地區(qū)發(fā)展尤為迅速。國外重載列車牽引重量一般為1～3萬噸，而一條重載線路年運量達(dá)到１億噸的只有少數(shù)國家。目前國外重載鐵路最大軸重已達(dá)35.7噸，正在積極研究39噸軸重的可行性。美國、加拿大、澳大利亞等國家的重載鐵路軸重普遍達(dá)到32.5噸至35.7噸；瑞典、巴西的重載列車軸重已提高到30噸。2）國內(nèi)發(fā)展情況我國鐵路從上世紀(jì)80年代開始在貨物運輸方面大力發(fā)展重載運輸，目前京滬、京廣、京哈等主要繁忙干線普遍開行了5000噸級重載列車。為滿足國民經(jīng)濟對煤炭運輸?shù)囊螅瑥?004年初，我國鐵路在大秦線進(jìn)行了2萬噸重載組合列車的系統(tǒng)集成創(chuàng)新。2004年12月，中國鐵路第一列2萬噸（4×5000噸）重載組合列車試驗開行成功，2005年底，又成功試驗開行了2×1萬噸重載組合列車。2006年3月，大秦線正式開行２萬噸重載組合列車，為實現(xiàn)年運量2.5億噸的目標(biāo)打下了堅實的基礎(chǔ)，標(biāo)志著我國鐵路重載運輸已躋身世界先進(jìn)行列。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，我國鐵路將圍繞十大煤炭基地，建設(shè)大能力煤運通道。重載運輸技術(shù)將在我國得到更大地應(yīng)用和發(fā)展。3）技術(shù)特點和發(fā)展趨勢20世紀(jì)90年代以后，在重載鐵路運輸技術(shù)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用新材料、新工藝、電力電子、計算機控制和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)，使重載運輸技術(shù)及裝備水平得到很大提高。大功率交流傳動機車逐漸成為重載運輸?shù)闹匾獱恳齽恿?，重載貨車向大軸重、低自重、低動力作用的方向發(fā)展。近年來，隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，美國、德國、日本等都研制了用于貨物列車的電空制動和同步操縱裝置，取得了良好的效果，保證了列車的安全，使列車重量能不斷提高。在重載運輸線路技術(shù)方面，采用高強度重型鋼軌，鋪設(shè)無縫線路，加強道床基礎(chǔ)和改進(jìn)軌枕結(jié)構(gòu)等技術(shù)，強化重載運輸線路，減少了維修成本，保障了重載列車的安全運行。目前，我國大功率交流傳動機車、列車同步操縱技術(shù)尚未系統(tǒng)掌握，急需加強重載核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備的自主創(chuàng)新，以提高我國貨物重載運輸技術(shù)裝備水平。3、運輸組織向信息化、智能化發(fā)展1）國外發(fā)展情況20世紀(jì)60年代后，各國鐵路積極應(yīng)用信息技術(shù)，在行車調(diào)度指揮方面，實現(xiàn)了集中化、自動化和智能化。日本建成了由運輸計劃、運行管理、車輛管理等八個子系統(tǒng)組成的COSMOS綜合調(diào)度系統(tǒng)。德國鐵路路網(wǎng)公司設(shè)有一個中央調(diào)度中心和七個區(qū)域調(diào)度中心。美國、日本的一個調(diào)度中心可以管理5萬公里以上鐵路。在列車運行控制方面，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化及通信信號一體化，為高速列車高效、安全運營打下了技術(shù)基礎(chǔ)。在客貨運輸服務(wù)方面，采用先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了客貨運輸綜合服務(wù)信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了客貨運輸服務(wù)的信息化。2）國內(nèi)發(fā)展情況

中國鐵路在信息技術(shù)與應(yīng)用方面也取得了重要進(jìn)展，鐵路運輸管理信息系統(tǒng)基本建成，行車調(diào)度指揮系統(tǒng)建設(shè)全面啟動：

客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)已具規(guī)模，車號自動識別系統(tǒng)投產(chǎn)應(yīng)用，辦公自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，財務(wù)、客貨運清算系統(tǒng)推廣應(yīng)用和模擬運行，鐵路通信基本建成數(shù)字化傳送網(wǎng)，程控交換網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。根據(jù)《鐵路“十一五”規(guī)劃》，“十一五”期間，我國將積極推進(jìn)鐵路信息化，重點是強化運輸繁忙的東部地區(qū)和路網(wǎng)中具有重要作用的鐵路干線和新建客運專線的信息化建設(shè)，逐步實現(xiàn)調(diào)度指揮智能化、客貨營銷社會化、經(jīng)營管理現(xiàn)代化，在提高運輸效率、擴大運輸能力、優(yōu)化資源配置、保障運輸安全、改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量、提升管理水平、提高經(jīng)濟效益等方面發(fā)揮明顯作用。3）技術(shù)特點和發(fā)展趨勢發(fā)達(dá)國家鐵路通信信號技術(shù)從調(diào)度、聯(lián)鎖、閉塞、信號等設(shè)備獨立控制與簡單組合逐漸向調(diào)度指揮、運行控制及自動駕駛為一體的綜合自動化方向發(fā)展。建立了綜合調(diào)度系統(tǒng)可以在線掌握列車的運行狀況，并根據(jù)運營和安全需要進(jìn)行列車運行調(diào)整，可實時掌握基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，根據(jù)運行安全、災(zāi)害和維修需要自動或人工保證列車運行安全，自動化程度高、人工干預(yù)少。歐洲鐵路制定了歐洲列車控制系統(tǒng)（ETCS）技術(shù)規(guī)范，實現(xiàn)了不同信號制式設(shè)備的兼容，進(jìn)一步提高了列車運行的安全性，并逐步采用數(shù)字移動通信技術(shù)，進(jìn)行車地數(shù)據(jù)傳輸，向移動自動閉塞方向發(fā)展。鐵路客貨運服務(wù)系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程訂售票，對貨物實時信息跟蹤、查詢，國際聯(lián)合運輸?shù)男畔⒙?lián)網(wǎng)，極大地提高了客貨物運輸?shù)姆?wù)質(zhì)量、效率和效益。我國鐵路于2004年發(fā)布了鐵路信息化總體規(guī)劃，全面開展鐵路信息化建設(shè)。制定了CTC暫行規(guī)定，研制并初步應(yīng)用了分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)。制定了中國列車運行控制（CTCS）規(guī)范，開展了CTCS裝備的系統(tǒng)集成，并已在膠濟線試驗成功。建成了鐵路運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）、調(diào)度管理信息系統(tǒng)（DMIS），以及鐵路客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)。但從總體上講，我國鐵路信息化水平，特別是在運營調(diào)度指揮、列車運行控制、客貨信息服務(wù)等方面，無論是在技術(shù)水平，還是管理水平，都與國外存在較大差距。4、運輸安全向?qū)崟r監(jiān)控、綜合化發(fā)展1）國外發(fā)展情況國外發(fā)達(dá)國家高度重視鐵路運輸安全，積極發(fā)展安全監(jiān)控技術(shù)。如日本建立了新干線安全、維修和運營系統(tǒng)（COSMOS），在其中實現(xiàn)了對線路、通信信號、電力等設(shè)備實時監(jiān)控，對沿線災(zāi)害信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控等安全監(jiān)控功能。法國、日本和意大利等國都開發(fā)和使用了綜合檢測列車，法國的綜合檢測列車（MGV）設(shè)計檢測速度320km/h，日本的綜合檢測列車（EAST－i）檢測速度達(dá)到275km/h，意大利的綜合檢測列車（阿基米德號）檢測速度220km/h，可對軌道幾何、接觸網(wǎng)、信號、軌道視頻檢測定位系統(tǒng)、無線通訊GSM－R和環(huán)境等參數(shù)進(jìn)行檢測。同時，各國還開發(fā)和使用了各種專業(yè)檢測車和裝備。2）國內(nèi)發(fā)展情況多年來，針對我國鐵路高速客運、重載貨運，客貨混跑、內(nèi)電混跑等特征，堅持依靠科技保安全的思路，注重發(fā)展安全技術(shù)，加大研究和采用先進(jìn)安全技術(shù)裝備的力度，提高安全管理水平。特別是針對行車安全，在“六大干線”標(biāo)準(zhǔn)線建設(shè)過程中，全面推廣使用紅外線軸溫探測系統(tǒng)、貨車運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)、貨車滾動軸承軌邊早期故障聲學(xué)診斷系統(tǒng)、貨車運行故障動態(tài)檢測系統(tǒng)、客車運行安全監(jiān)控系統(tǒng)，即5T系統(tǒng)，開發(fā)了各種安全監(jiān)控設(shè)備，初步形成了“地對地”、“地對車”、“車對地”、“車對車”的安全監(jiān)控系統(tǒng)?！笆晃濉逼陂g，我國將加速鐵路行車安全裝備現(xiàn)代化，不斷提高行車安全監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急救援和安全評估技術(shù)水平，構(gòu)建新的安全技術(shù)體系。3）技術(shù)特點和發(fā)展趨勢世界軌道交通安全技術(shù)裝備正在向綜合化、系統(tǒng)化發(fā)展，成為集安全監(jiān)控、行車指揮、運營管理等為一體的綜合性系統(tǒng)。在檢測手段上，國外安全監(jiān)控系統(tǒng)通過應(yīng)用現(xiàn)代檢測技術(shù)，豐富檢測功能，提高檢測精度和檢測速度，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和移動裝備的實時、在線檢測。在檢測方式上，呈現(xiàn)綜合檢測和專業(yè)檢測相結(jié)合的趨勢。我國鐵路的安全檢測技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)化、信息化等方面與國外還有較大差距，尚未形成完整的、系統(tǒng)化的綜合安全保障和應(yīng)急救援體系。5、軌道交通基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1）基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)問題的現(xiàn)狀

盡管目前高速列車的運行速度已達(dá)300km/h以上，磁懸浮列車的運行速度達(dá)到400km/h以上，但軌道交通仍有許多基礎(chǔ)問題沒有得到很好地解決。由于軌道交通是一個龐大的系統(tǒng)工程，涉及的學(xué)科門類眾多，包括交通運輸工程、機械工程、土木工程、電氣工程、信息與通信工程、材料科學(xué)與工程、工程力學(xué)等，包含了大量的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)問題，特別是交叉科學(xué)問題。隨著列車運行速度不斷提高，振動、摩擦、噪聲、空氣動力學(xué)等新問題接踵而至，材料、力學(xué)、電力電子、運輸控制以及網(wǎng)絡(luò)安全等學(xué)科都面臨著新的挑戰(zhàn)，期待著創(chuàng)新與突破。與此同時，以高速磁懸浮列車為代表的新型軌道交通，特別是超導(dǎo)磁懸浮列車的出現(xiàn)，給現(xiàn)代軌道交通的發(fā)展帶來了新的機遇，也帶來了大量新的課題。

2）應(yīng)用基礎(chǔ)研究

隨著人們對軌道交通需求的提高，新型軌道交通技術(shù)的出現(xiàn)，軌道交通相關(guān)基礎(chǔ)或應(yīng)用研究的課題日益廣泛，而且軌道交通的學(xué)術(shù)活動也十分活躍，如世界鐵路研究大會、國際重載會議、輪軌和輪軸國際會議、國際動力學(xué)會議、磁懸浮系統(tǒng)與直線驅(qū)動國際會議等。輪軌關(guān)系——研究輪軌接觸幾何關(guān)系、輪軌相互作用模型，脫軌、粘著、波浪型磨耗、接觸疲勞（龜裂和壓潰）等機理，輪軌噪音等。機車車輛——車輛系統(tǒng)動力學(xué)，包括非線性穩(wěn)定性、隨機振動和振動模態(tài)等，車輛主動懸掛控制理論，結(jié)構(gòu)可靠性，列車空氣動力學(xué)，新型制動理論基礎(chǔ)和防滑控制等。弓網(wǎng)關(guān)系——弓網(wǎng)系統(tǒng)建模和動力學(xué)研究，動態(tài)受流理論和電弧發(fā)生機制，載流條件下的摩擦磨損。橋梁與道路工程——大型結(jié)構(gòu)建模和結(jié)構(gòu)動力學(xué)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)風(fēng)工程，結(jié)構(gòu)健康檢測與評估，線路結(jié)構(gòu)模型和軌道動力學(xué)，路基穩(wěn)定性等。牽引與供電——同向供電，傳動控制理論，超導(dǎo)變壓器理論，RAMS理論與應(yīng)用。運輸與控制——物流和交通流理論，規(guī)劃理論與方法，自律分散理論及其應(yīng)用等材料——材料損傷和失效機制，特別是在多場耦合作用下的材料失效機制，材料本構(gòu)關(guān)系和材料特性，新型材料制備中的基礎(chǔ)科學(xué)。磁懸浮交通——常導(dǎo)超導(dǎo)懸浮機理和穩(wěn)定性，線性驅(qū)動技術(shù)，特別是同步電機。第二節(jié)我國重載、提速和高速鐵路運輸?shù)陌l(fā)展概況我國鐵路為了解決長期存在的運能與動量的矛盾，大力推進(jìn)重載、提速和高速鐵路運輸?shù)陌l(fā)展。自1980初開始圍繞運煤專線和主要繁忙干線進(jìn)行重載運輸改造，在繁忙干線上推廣應(yīng)用牽引質(zhì)量5000噸列車的重載貨運技術(shù)，在運煤線路上推廣萬噸列車的重載運輸技術(shù)。自1990年初至今，經(jīng)過了六次大的既有線提速，將繁忙干線的大多數(shù)區(qū)段的車速提高到160km/h，部分區(qū)段的車速提高到200km/h，少數(shù)有條件的區(qū)段的車速提高到250km/h。自2002年開始，規(guī)劃并大規(guī)模修建時速250－350km/h的高速客運專線，預(yù)計至2020年完成1.2萬公里的高速客運專線，配合既有線的提速，構(gòu)建我國的快速鐵路網(wǎng)。一、鐵路重載運輸?shù)陌l(fā)展概況20世紀(jì)50年代以來，重載鐵路運輸因其運能大、效率高、運輸成本低而受到世界各國鐵路的廣泛重視，在北美、澳洲、南非等國家和地區(qū)發(fā)展尤為迅速。國外重載列車牽引質(zhì)量一般為1～3萬噸，一些國家單條重載線路年運量達(dá)到１億噸。目前國外重載鐵路最大軸重已達(dá)35.7噸，正在積極研究39噸軸重的可行性。美國、加拿大、澳大利亞等國家的重載鐵路軸重普遍達(dá)到32.5噸至35.7噸，瑞典、巴西的重載列車軸重已提高到30噸。我國鐵路從1980年代開始在貨物運輸方面大力發(fā)展重載運輸。先后在大秦線、石太線及豐沙線等運煤鐵路和主要繁忙干線上，進(jìn)行了牽引質(zhì)量為5000、6000及10000噸重載列車的試驗，對列車合理操縱及重載列車對軌道的動力作用進(jìn)行了全面的測試。對制動機、車鉤、信號方式、線路平縱面、車站到發(fā)線有效長、軌道結(jié)構(gòu)、路基結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的改造或加強。成功地在繁忙干線上開行了牽引質(zhì)量5000噸的重載單元列車，在運煤線路上開行了6000噸和萬噸的重載單元列車和組合列車。至1990年，形成了我國重載運輸?shù)某商准夹g(shù)研究成果并逐步推廣應(yīng)用。目前京滬、京廣、京哈等主要繁忙干線普遍開行了5000噸級重載列車。

為滿足國民經(jīng)濟對煤炭運輸?shù)囊螅?004年初開始，我國鐵路在大秦線進(jìn)行了2萬噸重載組合列車技術(shù)的系統(tǒng)集成創(chuàng)新。2004年12月，中國鐵路第一列2萬噸（4×5000噸）重載組合列車試驗開行成功，2005年底，又成功試驗開行了2×1萬噸重載組合列車。2006年3月，大秦線正式開行２萬噸重載組合列車，為實現(xiàn)年運量2.5億噸的目標(biāo)打下了堅實的基礎(chǔ)，標(biāo)志著我國鐵路重載運輸技術(shù)已躋身世界先進(jìn)行列。

同時，我國軸重25噸、運行速度120km/h的重載貨車，以及雙層集裝箱重載運輸也在積極地試驗和實踐過程中。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，我國鐵路將圍繞十大煤炭基地，建設(shè)大能力運煤通道。重載運輸技術(shù)將在我國得到更大地應(yīng)用和發(fā)展。

二、既有鐵路提速運輸?shù)陌l(fā)展概況我國既有線提速工程自1989年啟動。第一階段為廣深準(zhǔn)高速鐵路（后稱為快速鐵路）建設(shè)。1989年開始進(jìn)行了廣深線旅客列車最高速度提高到160km／h的可行性研究，于1990年7月經(jīng)過專家詳細(xì)論證，通過了“廣深準(zhǔn)高速鐵路實現(xiàn)160km／h可行性研究報告”，鐵道部正式下達(dá)了廣深線準(zhǔn)高速鐵路科研攻關(guān)及試驗計劃的通知，從準(zhǔn)高速機車車輛、線路工程，到安全保障體系、速度分級控制及安全評估與試驗，共15大項攻關(guān)計劃開始全面執(zhí)行。廣深線地處路網(wǎng)盡頭，進(jìn)行改造和試驗對路網(wǎng)影響少，全長147km，作為試驗線路長度適中。經(jīng)過4年的科技攻關(guān)和試驗，對線路平縱面、軌道及橋梁結(jié)構(gòu)、機車車輛及信號系統(tǒng)的改建，在研制成功160km/h準(zhǔn)高速機車車輛的基礎(chǔ)上，1994年12月開通160km/h的旅客列車，為繁忙干線提速奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

第二階段為三大繁忙干線的提速試驗。京滬，京廣，京哈三大干線最為繁忙，總里程5046km，占全國鐵路運營里程的9.5%，但完成的客貨運周轉(zhuǎn)量分別占39.4%和34.4%。1995年9－10月，上海局滬寧線首次進(jìn)行客貨列車提速試驗，試驗中要保證日常運營客貨列車的正常運行，旅客列車最高試驗速度達(dá)173km／h，貨物列車最高試驗速度達(dá)到100km／h，1996年4月第一列提速列車“先鋒號”在滬寧線上正式運營。1996年6月，北京局在京秦線上又一次組織了提速試驗，該試驗為1996年7月“北戴河號”提速列車的正式運行做好了技術(shù)準(zhǔn)備。1996年6－7月，在沈陽局的組織下，在沈山線上進(jìn)行了又一次大規(guī)模的提速試驗，旅客列車最高試驗速度達(dá)183.5km/h，在沈大線上專門進(jìn)行了貨車轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架提速動力性能試驗，取得成功。1996年10月，北京－大連間首次開行長途快速客車，運行時間由16h15min縮短到11h58min。1996年11月，鄭州局組織在鄭武線鄭州－螺河段進(jìn)行了我國首次電氣化鐵路提速試驗，最高客車速度185km/h，為電氣化線路接觸網(wǎng)懸掛參數(shù)的確定提供了充分的科學(xué)依據(jù)。綜合三大干線的提速試驗，編制了“三大干線客貨列車提速試驗總結(jié)及提速裝備技術(shù)條件研究論證報告”，作為全路提速的技術(shù)基礎(chǔ)和依據(jù)。1996年底至1997年初，鐵道部在所有提速試驗的基礎(chǔ)上，制訂了“九五”期間的提速規(guī)劃。

在三大干線上全面整治線路，更換提速道岔，封閉道口，進(jìn)行全面的提速列車運行時分實際試