提速线路轨道工程设计(毕业设计论文)(编辑修改稿)

提速线路轨道工程设计(毕业设计论文)(编辑修改稿)内容摘要：

1995 年 6 月 28 日，铁道部部长办公会议决定 :“提速是提高旅客列车及货物列车的运行速度，倡导一种高质量的服务精神，积极参与运输市场的竞争。 ”这是一个极具战略意义的决策。 提速对铁路之所以重要，首先表现为它是铁路在市场经济中求得生存与发展的必由之路，再不提速，铁路 在市场经济中所占的份额将越来越少，这决不是全国人民所希望看到的。 提速能促进铁路加快实现“两个根本性转变”。 目前，全国各个企业都在按照党中央提出的要求，实现“从传统的计划经济体制向社会主义市场经济体制的转变，从粗放型向集约型的经济增长方式转变”。 铁路要真正迈向市场经济，提速恰恰是最关键的一步。 提速是铁路科技进步的体现。 历史告诉我们，社会科技每前进一步，运输速度就登上一个台阶。 各国铁路旅客列车的旅行速度，是衡量铁路运输技术水平的重要指标，在相当程度上反映一个国家铁路的水平。 从这个角度分析，提 速就是铁路科技进步迈出的一大步。 华东交通大学毕业设计（论文 ） 3 提速也是社会进步的重要标志。 速度是社会进步的窗口，在商品经济社会中，运输速度更具有明显的社会性。 它不仅能促进商品的流通和经济的发展，而且还能影响人类的文明和生活水平的提高。 更由于铁路在我国运输行业中起骨干作用，所以，铁路提速将会大大降低我国全社会的运输总成本。 从这个意义上说，铁路提速确实是我国社会进步的一个重要标志。 我国既有线路提速概况 随着我国经济持续快速协调健康地发展，运输市场需求将进一步增长，铁路运输将面临更加严峻的挑战。 解决铁路运输的“瓶颈”问题，需 要加快铁路建设，扩大路网规模，推进技术装备 现代 化，挖掘运输潜力，提高运输效率，扩大运输能力，尽最大努力减少对国民经济和社会发展的制约。 自 1997 年以来，我国铁路连续进行了六次大面积提速，基本形成了“四纵四横”的提速 网络 ，使我国铁路提速网络总里程超过 16000 公里，超过 6400 公里的铁路开行时速 160 公里及以上的旅客列车， 同时，部分货运列车速度也相应提高。 这是中国铁路落实 科学 发展观、适应国民经济持续快速、协调、健康发展要求所做出的重要战略抉择。 但是相对于 7 万多公里的铁路营业里程，已经提速的线路只占铁路总里程的 %。 因此，铁路既有线提速空间依然广阔。 我国铁路提速的特殊性和复杂性 目前我国铁路营业里程居世界第三位，完成的货物发送量和客运周转量居世界第一位，货运周转量居世界第二位。 我国铁路营业里程虽然只占全世界的6%，但却完成 了全世界铁路工作总量的将近四分之一，运输密度为世界之最，铁路运输效率非常高。 京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣等六大铁路主要干线的运输能力已经饱和，长期处于超负荷运转状态。 以京沪线为例，这条铁路以占全国铁路 2%的营业里程，完成了全路 10%的旅客周转量和将近 8%的货物周转量，是世界上客货运输最繁忙的干线。 中国铁路具有世界上最高的运输强度，运输能力高度饱和，在线路上客货共线运行，不同等级列车混跑。 在高强度的运输中，不同等级列车的速度、密度、重量对于运输组织、轨道结构、信号系统和牵引动力等技术和装备的要求截 然不同，实施提速所面临的情况十分复杂，处理不好不仅会降低效率，还会给行车安全带来严重影响。 王远 :提速线路轨道工程设计 4 我国铁路是客货共线，不同种类列车共线运行，客货争占线路能力的问题十分突出。 实施提速，快速的客车要不断越行慢行的货车，必然造成列车密度的下降，列车速度与密度相互影响。 重载列车对线路的破坏力大，而快速客车则对线路的平顺性要求很高。 列车的“重量、密度、速度”是扩能提速提效中相互关联的三个重要因素。 长期以来，我国铁路进行技术装备更新的扩能改造都是遵循提高列车重量和增加行车密度的原则，对列车速度的储备能力不足。 实施 提速，原先的“重量、密度、速度”的匹配关系不能适用。 列车速度提升的影响，不仅涉及到行车组织，而且关系到铁路各方面的基础设施，线路轨道标准、牵引动力、车辆性能、机车车辆制动能力、行车安全设施、道口防护等各个方面都必须进行提速改造。 在 中国 的铁路上实施提速工程，是对铁路原有运输模式的重大突破，是从“大重量、高密度、中低速度”的运输模式向“快速度、大重量、高密度”运输新模式的重大转变。 这一转变在中国和世界铁路 发展 史上都是极为罕见的。 中国铁路大提速必然打破原有的运输模式，通过 科学 的管理、先进的技术装备和高效的运输组织，探索出一条具有中国特色的、实现列车速度、密度、重量最佳匹配的既有线提速挖潜改造之路。 铁路大提速的 经济 效益和社会效益 1. 通过提速提高铁 路经济效益 据统计，铁路经过 6 次大提速后，客车平均运行速度提高了 25%，特快列车最高时速提高到了 140～ 160 公里，广州 深圳最高时速已经达到 200 公里。 铁路经过六次大提速后，开行了“夕发朝至”列车、“城际列车”等快速列车，使距离 2020 公里左右的城市，一天即可到达。 在提速的同时，安全正点率、服务质量也在明显提高，做到了提速与提高服务质量同步进行。 提速后的铁路客流大幅度攀升。 据统计，提速后客流年均增长百分之六点八，超过了公路、航空和水运的增长速度。 客票收入年均增长率为 20%。 铁路在与航空、公路、水运竞争 中的优势越来越得以显现，增强了铁路的市场竞争能力和自我发展能力，提高了铁路的经济效益，为铁路跨越式发展创造了良好的经营环境。 2. 铁路大提速使整个社会受益 铁路大提速不仅仅是列车速度的提高，同时全面提高了工作效率和质量，提高了管理水平，缩小了与世界先进水平的差距。 1993 年以前，人们出门 80%靠坐火车，铁路是人们外出选择的主要运输工具。 20 世纪 90 年代以来，我国客运华东交通大学毕业设计（论文 ） 5 市场逐步形成铁路、公路、民航三方竞争的局面，铁路在竞争中，市场份额逐步下降。 1994 年铁路客运量降至最低点。 1996 年，公路客运量首次 超过铁路。 随着京沈、京沪高速公路的全线贯通，全国国道主干线已建成过半，高速公路网正在形成。 北京 — 沈阳、北京 — 上海、成都 — 重庆、广州 — 深圳、济南 — 青岛等大城市间，都可通过高速公路出行。 高速公路的快速发展，使运输市场竞争更加激烈，也给铁路运输带来巨大的压力。 同时，广大旅客货主对运输质量和服务质量，特别对快捷性和舒适性提出了更高的要求。 铁路实施提速调图，进一步缩短了客车的旅行时间，开行“夕发朝至”列车、直达特快列车，增加大宗货物直达列车等，适应了旅客货主对铁路运输高质量的要求。 通过五次大提速，铁路在许多方面 有了明显的改进和提高，使整个社会从中受益。 3. 提速促进了安全基础的加强 几年来，为了实施提速，全路完成了大量的提速基础工程。 更换提速道岔、Ⅲ型轨枕、优质道碴，改造小半径曲线、平交道口，延展无缝线路长度，在线路两侧设封闭栅栏，推广大型养路机械，整治线桥隧病害，使线路基础得到了明显加强。 购置配备新提速机车客车，更换 20 206 型转向架。 改进检修手段，提高检修能力和水平，使移动设备的性能和质量得到了明显提高。 推广应用一批功能先进的监控装备、检测设备，加强了对移动设备和固定设备的动态监控和检测。 加强人 员培训，提高了职工适应提速需要的技能。 4. 提速推动了运输改革 全路以提速为契机，积极调整生产，撤并一批行车站段，改革客车乘务制度，实现了减员增效。 提速也促进了经营方式的转变，“我开车，你来坐”的封闭型生产组织方式发生了变化，运输 企业 开始注重研究市场，按照市场需求来配置运力资源、调整产品结构。 几年业运行图编制工作不断改进，推动了运输组织的改革，优化了运力资源的配置，挖掘了运输潜力，提高了运输效率。 提 速线路主要技术问题及对策 既有线提速改造是个系统工程，运输、机务、工务、电务等各专业的改造应综合考虑、合理匹配。 提速工程对铁路线路而言就是克服轨道的薄弱环节、提高其技术标准。 文章下面将从提速线路轨道结构类型的选取、轨道强度检算、曲线拨正计算、纵断面拉坡设计、提速道岔优化及监测等方面进行讨论和研究。 王远 :提速线路轨道工程设计 6 第二章 线路对轨道结构的要求 线路轨道结构的要求 钢轨结构由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬器、轨距拉杆、道岔等所组成。 它支撑和引导列车车轮，直接承受竖向、横向和纵向力的作用。 轨道结构应该保证机车车辆在规定 的最大荷载和最高速下运行时，具有足够的强度、稳定性和合理的修理周期。 稳定的轨道结构 在高速铁路条件下，轨道结构的设备和材料有了比较大的加强，轨道各部件的静力强大已不是对结构轨道整体结构承受能力起控制作用的因素。 但是，高速铁路轨道在不稳定重复荷载作用下，其承受能力却不一定能满足高速行车的要求，它的破坏形式主要表现在列车荷载反复作用下，轨道各部件的疲劳折损、轨道整体结构参与变形积累超限。 对普通铁路的轨道结构，它和一般的工程结构的显著差别是在运用条件下能够进行个别折损部件的更换和整体结构参与变形的矫正 ，轨道结构的工作过程是一个边工作、边折损更换、边变性维修的过程。 但对客运专线必须保证最高程度的稳定。 平顺的运行表面 为了保证高速行车的需要，轨道必须为列车提供列车平顺的运行表面。 轨道的不平顺从结构上大约可以分为三种类型，即结构不平顺、附加不平顺和动态不平顺。 结构不平顺是指由于轨道结构及部件固有的不平顺，如钢轨表面由于轧制工艺造成的钢轨垂向玩去、焊缝凹凸不平、轨道铺设和整道时形成的不平顺；附加不平顺是指在运行过程中溅在轨面碾压形成的轨面损伤、钢轨弹性垫层破损等；动态不平顺是指在列车运行中产生的不平 顺。 动态不平顺一般情况有两种：一种是轨道弹性不均和荷载波动，轮轨接触点呈波浪形；另一种是存在暗坑吊板和倒床不均匀的弹性下沉。 是否能实现高平顺性的标准是高速铁路成败的核心问题，要求高、难度大、涉及面广。 高外高速铁路在工程建设和设备管理方面积累了大量的经验，但也出现过不少挫折。 这些失败的教训，很多都是因为对高平顺要求认识不够、对平顺华东交通大学毕业设计（论文 ） 7 性控制不严、采取的措施不当造成的。 因此从事高速铁路研究、设计、施工、监理、管理人员都应该十分重视高速铁路的平顺性问题。 良好的轨道弹性 高速铁路轨道结构具有良好的弹性是十 分重要的。 轨道具有良好的弹性，不仅可以使轨道具有较强的抗振动与抗冲击能力，而且有利于减少噪声干扰，因此轨道结构良好弹性是各国高速铁路追求的目标。 轨道结构弹性良好包括两方面的含义：一是高速行车引起的振动起到“吸振”作用的足够的弹性；二是沿轨道纵向弹性的均匀性。 可靠的轨道部件 高速铁路轨道结构是十分重要的工程结构，要求其具有极高的安全可靠，对组成轨道结构的各部件自然也提出了极严格的性能和质量要求。 在列车运行何在作用下，轨道结构及其部件产生应力和变性。 不同的轨道结构，整体结构和各部件的盈利和变形有很 大的差异。 由于运输条件的变化和轮轨关系都具有很强的随机性，轨道在一定的运输条件下安全地完成规定任务的概率应该达到规定的要求。 轨道的破损表现为为轨道整体结构变形和轨道部件折损。 轨道整体结构变形包括弹性变形和永久变形。 轨道的永久变形不仅影响列车的平稳运行，而且当这种变形积累到一定程度后，将大大削弱线路的强度和稳定性，威胁行车安全。 轨道结构和一般工程结构的显著差别实在运营条件下，要随时消除这些永久变形。 对高速铁路来讲，轨道变形的速率应非常缓慢，而一旦发生永久变形，必须及时消除。 为保证列车安全、可靠运行，对轨道结构 应具备的状态和各部件的关系都规定了严格的技术标准。 轨道结构选取的原则 轨道结构是由钢轨、轨枕、扣件、道岔、道岔等部分组成这些力学性质决然不同的材料承受来自列车车轮的作用，它们的工作是紧密相关的，任何一个轨道部件性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响。 因此，轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。 钢轨直接接受由机车车辆传来的巨大的动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正王远 :提速线路轨道工程设计 8 常的几何位置；轮 轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减震、和衰减后传递给道床，使道咋重新排列，并将作用力扩散传递于路基。 由于列车速度的提高给钢轨结构的作用力与速度的 n 次方成正比，高速铁路的轨道结构必然比普通铁路具有更高的安全性、可靠性和平顺性。 为保证轨道结构的这些要求，轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的性能呢个都比普通轨道部件高得多。 轨道结构的类型  有砟轨道 有砟轨道即所谓的常规的轨道，是铁路一种传统的轨道结构，在国内外的已获得广泛的应用。 有砟轨道具有结构形式简单、造价低、建设周期短，线路的弹性和减 振性能较好、噪声较小，轨道超高和几何形态调整简单、且破坏后修复时间短、自动化及机械化维修效率高等优点。 但是缺点是轨道横向抗力较小，容易产生不均匀下沉，桥上道床稳定性较差、行车中会使道砟飞散，轨道结构被破坏后，加大维修工作量。  无砟轨道 无砟轨道结构是耐永久性好、塑性变性小的材料代替道砟材料的一种新型轨道。 由于取消了碎石道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性增强，维修工作减少，明显优于有砟轨道，成为目前高速铁路的主要发展方向。 根据无砟轨道的贴点和线下基础的设计要求，在桥梁、隧道和路基稳定的地段采用无砟轨道。 华东交通大学毕业设计（论文 ） 9 表 21 无砟轨道和有砟轨。