1、第五章 軌道工程 路基、涵洞或橋梁、隧道 軌道工程包括城市間的鐵路工程和城市內的各種軌道交通工程。 站場站場：既是貨物和旅客出入軌道運輸系統的交接點或界面，又是列車進行整備、檢查、解體、編組等作業的場所。 附屬工程附屬工程：包括信號、電力供應和給水排水等交通控制、運營管理和供應的設施。 線路線路：列車所行駛的軌道式通道軌道結構一、系統類型 軌道交通系統按服務范圍、行車速度可劃分為高速軌道交通、普通鐵路和城市軌道交通三類。第一節 系統類型及設計準則1. 1. 高速軌道交通高速軌道交通高速客運專線鐵路：設計行車速度為200350km/h 滿足長距離、高速度的軌道交通干線。高速磁浮交通：設計行車速度

2、可達400km/h以上 快速客貨共線鐵路：客車200km/h，貨車120km/h高速鐵路3. 3. 城市軌道交通城市軌道交通 利用車輛在固定導軌上運行、主要為城市區域客運服務的交通系統 站距短、設計行車速度較低、通行能力較大。2. 2. 普通鐵路普通鐵路 慢足長距離、中速度運輸的鐵路 包括鐵路干線、地方鐵路及專用鐵路。 普通鐵路的設計行車速度一般在160km/h以下，客貨混合運行。二、設計準則 主要技術標準為適應不同的功能要求，各種軌道交通的設計規定的一些基本設計準則。包括: 設計行車速度 線路等級 設計運量 正線數目 牽引種類 機車類型 控制方式（閉塞方式） 到發線有效長1. 1. 設計行車

3、速度設計行車速度影響各類軌道交通系統的設計行車速度（km/h） 表5-1線路幾何特征的設計和車站的分布系統類型、線路等級、設計運量設計行車速度決定系統類型和等級高速軌道交通普通鐵路專用線城市軌道交通磁浮客運專線客貨共線地鐵輕軌設計行車速度450500300350200（120）140（80）120(80)100（80）100（80）801206080 是列車在某種設計特征（主要是軌道線路幾何特征）的路段上行駛所能保持的最大安全行車速度。注：括號內為貨車的最高運行速度2. 2. 線路等級線路等級我國鐵路線路技術管理規程規定鐵路等級應根據在鐵路網中我國鐵路線路技術管理規程規定鐵路等級應根據在鐵路網

4、中的作用、性質和的作用、性質和近近期期年年的客貨運量確定。的客貨運量確定。普通鐵路分為四個普通鐵路分為四個技術等級技術等級等級路網中作用設計運量(Mt)最高行車速度(km/h)限制坡度（）最小曲線半徑（m）客車貨車平原丘陵山區一般地段困難地段骨干非骨干2012016012069121215120020008001600聯絡、輔助地區性20108012080120691515206001200500800地區性或企業性51010080612181825400600350550地區性或企業性300200100城市軌道交通線路運能及相關技術特 表5-34. 4. 正線數目正線數目 為了實現高密度發車

5、，一般一次建成雙線，即線路的正線數目為2條，列車分上下行單向行駛。 對于客貨運量小的線路只考慮修建單線，對客貨運量增長快的線路需建設雙線或預留雙線。 雙線鐵路的建設投資要比兩條單線的投資小，但其通過能力要比兩條單線的能力之和大得多。一、線路平面圓曲線第二節 線路平縱斷面設計 鐵路線路在空間的位置用路線中心線（路基頂面中點連成的線）表示。線路平面：路線中心線在水平面上的投影直線緩和曲線曲線影響到列車行駛的平穩性考慮緩和曲線的線型及長度對緩和曲線考慮夾直線的長度對直線段考慮最小曲線半徑及半徑的合理選取對圓曲線段 平面設計時，對直線、圓曲線、緩和曲線有一定的要求。使外側車輪輪緣緊壓外軌內側面而加劇其

6、磨損 車輛受到的離心力大小同速度的平方成正比，同曲線半徑成反比。有如下作用： 列車在小半徑曲線上須限速行駛。曲線半徑越小，限速值越低。 曲線半徑也不宜過大。太大的半徑對節省工程量作用不大，但增加了路線測設、施工和養護的困難，普通鐵路的最大曲線半徑不宜超過12000m。 地形較為平坦或地物限制（控制點）較少，應盡可能采用大的曲線半徑；地形困難地段，可選用較小的曲線半徑。普通鐵路正線夾直線或圓曲線最小長度（m） 表5-6 列車最高行車速度(km/h)16014012010080夾直線最小長度（m）一般130110806050困難8070504030緩和曲線的作用： 使作用在直線和圓曲線上的離心力平

7、穩過渡； 實現外軌超高的逐漸過渡。 緩和曲線線型有螺旋線、三次拋物線、五次拋物線、一波正弦曲線等，常用的線型是三次拋物線。二、線路縱斷面 縱斷面設計包括：坡度的最大值、坡段的最小長度、相鄰坡度的代數差、豎曲線線型及半徑等因素豎（向）圓曲線線路縱斷面：路線中心線在鉛垂面上的投影組成 豎（向）緩和曲線豎曲線：一般為圓曲線坡段 地形起伏較大，按規定限制坡度設置路線會引起很大的工程量時，可考慮采用兩臺或多臺機車牽引方案。選用大功率機車就可能采用較大的限制坡度例選用大功率的機車和較小的限制坡度要求的運輸能力較大運輸能力一定 設置縱向坡度的作用：適應地形起伏而減少工程量，有時在路塹地段可以改善排水功能。

8、限制坡度：鐵路線路在某區段上限制貨物列車質量的坡度。 在選擇時應將機車類型和限制坡度結合在一起考慮：圓曲線范圍內的曲線阻力引起的坡度折減值i可按下式確定：i = 600/R () 當曲線長度小于貨物列車長度時： ()式中：R曲線半徑（m）；坡度折減的坡段長度內圓曲線的偏角總和（）；L坡度折減的坡段長度（m）。 車輛在曲線上行駛時，因受各種阻力，其牽引力要比在直線坡道上行駛時小，因此要對限制坡度值進行坡度折減。 10.5/ Li坡段的長度宜不短于遠期列車長度的一半，并取50m的整倍數；兩相鄰坡段的最大坡度代數差，應考慮不使車輛間車鉤斷裂、行車平穩、機車不脫軌和不脫鉤等因素，盡量采用低值。列車駛經

9、變坡點時，會產生豎向附加力和加速度，影響行車的平穩性。為此在縱斷面設計時要考慮最小坡段長度、相鄰坡段的坡度代數差以及豎曲線設置。豎曲線的設置規定如下： 設計速度越高，線路的豎曲線半徑越大。 城市軌道交通中，把線路允許設計的最大坡度值稱之為最大坡度，而不稱為限制坡度，也不存在加力坡度。 （1）設計速度為160km/h的地段，當相鄰坡段的坡度代數差大于1時，需設置圓形豎曲線，其半徑為15000m；（2）設計速度小于160km/h的地段，當相鄰坡段的坡度代數差大于3（、級鐵路）或4（、級鐵路）時，應設置圓形豎曲線，其半徑分別為10000m、5000m。一、路基第三節 路基和軌道其主要組成元素，如圖5

10、-3。橫斷面分類路塹路堤 半路堤半路塹 路基：軌道線路承受軌道和列車荷載的地面 基礎結構物。圖圖 5-35-3決定鐵路等級軌道類型道床標準路肩寬度線路間距路基頂面寬度對于、級鐵路：兩者均0.4m路塹的路肩寬度0.4m對于、級鐵路路堤的路肩寬度0.6m 用非滲水性土修筑路基時，路基頂面須設置路拱。 用滲水性土和巖石修筑的路基，其頂面可以不設路拱，做成水平面。鐵路路堤邊坡坡度表 表5-12填料名稱邊坡高度（m）邊坡高度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度一般細粒土208121：1.51：1.75漂石土、卵石土、碎石土及粗粒土（細砂、粉砂、粘土質砂除外）201281：1.51：1.75硬

11、塊石8201：1.31：1.5 采用地面和地下排水措施，將降落在或滲入路基范圍內的地面或地下水，攔截、匯集、引導和排離出路基范圍外。 為保證路基的整體穩定性，路堤的基底應穩固，堤身邊坡的坡度應不陡于表5-12中的規定值。圖 5-4 作用：引導車輛行駛方向，承受由車輪傳下的壓力，并將其擴散至路基或橋隧結構物。 軌道主要由鋼軌和聯結零件、軌枕和扣件、道床以及道岔等部分組成。 二、軌道根據主要運營條件（運量和最高行車速度）將軌道分為特重、重型、次重型、中型和輕型5個等級鋼軌類型軌枕類型和密度道床類型和厚度決定軌道的強度和穩定性軌道的強度和穩定性項目運營條件軌道結構年通過總重路段設計速度鋼軌軌枕碎石道

12、床厚度混凝土枕防腐木枕非滲水土路基巖石、滲水土路基型號鋪軌根數型號鋪軌根數雙層道碴雙層底碴單層道碴單位Mtkm/hkg/m根/km根/kmcmcmcm特重型5016012075或601667302035重型255016012060166730203512060或1667或17601840302035次重型1525120501667或176017601840252030中型815100501600或168016801760202030輕型88050或431520或164016802015251.1.鋼軌鋼軌接頭形式接頭形式 對接式可使機車車輛避免通過錯接接頭時產生的左右搖晃。目前廣泛采用的是懸接

13、而又對接的形式。按其相對于軌枕的位置承墊式：接頭位于軌枕1上懸空式：接頭處在兩根軌枕間，具有較好的彈性錯接式對接式 鋼軌要有足夠的剛度、韌度和硬度。 在兩鋼軌連接處應預留適當的縫隙，以便溫度變化時可以自由伸縮。兩條鋼軌間的標準軌距為1435mm1435mm。 直線地段，軌道上兩股鋼軌的頂面應保持同一水平，500m以上的直線段內，偏差不能超過4mm。 曲線路段，為平衡離心力，軌道應設置超高。新建鐵路的外軌超高值h(mm)可按下式確定：式中：v 最高行車速度（km/h）；R曲線半徑（m）。曲線外軌最大超高不得超過150mm；2max7.6/hvRmax2.2.軌枕和扣件軌枕和扣件分類作用： 承受由

14、鋼軌傳來的豎向力、橫向力和縱向力 將力擴散傳給道床 固定軌距，保持鋼軌的方向和位置鋼枕木枕鋼筋混凝土枕缺點質量大，彈性差損壞了難于修補優點耐久性好，使用壽命長缺點使用壽命短需消耗大量木材優點彈性好、易于加工、便于運輸和鋪設、更換方便及成本低引起接縫不勻和軌枕歪斜 防止爬行： 加強中間扣件的扣壓力和接頭夾板的夾緊力； 在易發生爬行地段增設防爬設備。 軌枕的長度一般為2.5m。 鋼軌同木枕的聯結零件為墊板和道釘。 軌道爬行：列車作用于鋼軌上的縱向水平力，使鋼軌沿著軌枕甚至帶動軌枕作縱向移動。3.3.道床道床 主要線路應采用碎石道碴道床。 路基為滲水性土時，宜采用雙層道床，其它情況采用單層道床 厚度

15、依據傳到路基面的荷載應力不會使之產生永久變形并保持軌道穩定的要求來確定。 作用： 把由軌枕傳的車輛荷載均勻傳布到路基面上 阻止軌道在列車作用下產生位移，緩和列車的沖擊作用 便于排水以保持路基面和軌枕干燥 便于調整線路平面和縱斷面4.4.道岔道岔圖 5-5 道岔是鐵路線路和線路間連接和交叉設備的總稱。 作用：使機車車輛從一條線路轉向另一條線路，或越過與其相交的另一條線路。 普通單式道岔（單開道岔）：由轉轍器、轉轍機械、轍叉、連接部分和岔枕所組成第四節 站 場 站場包括各種鐵路車站和作業場。其作用為： 貨物和旅客通過站場出入鐵路運輸系統，在車站辦理承運、裝（上）車和卸（下）車、交付手續。 列車在各

16、種作業場進行編組、解體、轉運、整備、檢修等作業，并在車站進行接車和發車作業。一、站場的類型和分布客運站：專門辦理旅客運輸業務的車站 車站車站 客貨運站按技術作業特性分區段站按運輸對象分貨運站：主要辦理貨物裝卸作業以及專門 辦理貨物聯運或換裝作業的車站編組站辦理大量貨物列車的解體、編組作業的專業技術站中間站設置在機車牽引區段的分界點主要任務：辦理列車的通過、會讓和越行設站目的：使一個區段內能同時行駛多對列車 主要任務：辦理通過列車的技術作業鐵路線路基本概念鐵路線路基本概念二、中間站 中間站除了正線，還設有以下設備： 中間站設在單線或雙線鐵路線路上。其主要作業有：（1）列車的接發、通過、會讓和越行

17、；（2）旅客的乘降和行李、包裹的收發和保管；（3）貨物的承運、交付、裝卸和保管；（4）零擔、摘掛列車向貨場甩掛車輛的調車作業。到發線到發線客運設備客運設備牽出線牽出線貨運裝卸作業設備貨運裝卸作業設備機車整備設備機車整備設備摘掛列車是為區段內中間站服務的列車，它將到達的車輛（到卸重車和配裝空車）送至中間站摘下，又將在中間站已進行完貨物作業且與摘掛列車運行方向相同的車輛掛走。缺點站坪長度較長摘掛列車的調車作業不便橫列式：到發線橫向排列按到發線的相互位置縱列式：發線縱向排列優點站坪長度短工程投資省便于車站值班員管理到發線使用靈活站場布置緊湊優點有利于組織列車不停車會車提高區間通過能力在鐵路正線的平、

18、縱斷面上設置車站配線的地段叫做站坪圖圖 5-75-7圖圖 5-65-6三、區段站 區段站是路網上各牽引區段的分界點。其主要作業有： （1）旅客運轉業務 （2）貨物運轉業務 （3）機車業務 （4）車輛業務 為完成上述作業，區段站一般設有下列設備： 客運設備 貨運設備 貨物裝卸作業設備 機務設備（機務段） 車輛設備 根據上下貨物列車到發場（線）和客貨運轉設備的相互位置客貨縱列式單線或雙線鐵路橫列式縱列式缺點缺點站坪長度大、占地多、設備分散、車站定員較多、管理不便優點：優點：客貨運設備分別集中，作業干擾少，管理方便，站坪長度也較縱列式短減少客貨列車的進路交叉縮短出入段走行距離通過能力較大缺點缺點下行

19、列車機車出入段走行距離較遠作業復雜、交叉干擾較多優點優點站坪短、占地少、布置緊湊、設備集中、定員較少和管理方便、便于將來發展優點優點圖圖5-95-9圖圖5-105-10圖圖5-85-8四、編組站編組站區段站相同點都是鐵路運輸的技術作業站，作業的種類大致相同不同點辦理大量改編車流，解體和編組各種直達、直通、區段、沿零摘掛以及小運轉列車 只辦理通過車流，改編作業量較小，只解體和編組一部分區段和沿零摘掛列車 編組站主要辦理大量貨物列車的解體和編組作業。編組站主要設備有：改編列車到發設備改編列車調車設備機車設備站內外聯接線路設備車輛設備無改編通過列車作業設備駝駝峰峰（1）在整個鐵路網上具有重大作用的路

20、網性在整個鐵路網上具有重大作用的路網性編組站編組站: :分布在若干主要鐵路干線的交會點上，其間距一般在1000km左右。（2）在局部鐵路網上具有重大作用的區域性在局部鐵路網上具有重大作用的區域性編組站編組站: :分布在路網性編組站間的主要鐵路干線交會點，間距一般在600km左右。（3）分布在大宗貨流集散地的地方性編組站分布在大宗貨流集散地的地方性編組站: :主要為當地工礦、港灣、過境交接車輛服務，相鄰編組站間距一般為300km以內。編組站可劃分為三類：DFBDFDBFDBDF圖圖5-115-11 優點：優點：占地短而少，工程費用省，修建快；設備集中，車場少，便于管理，定員少；調車設備的分工有較大的靈活性。 缺點：缺點：到發場兩端咽喉作業較繁忙，交叉干擾多，影響編組站的通過能力。“一級三場式”編組場設在兩個到發場之間，各主要車場都是并列的布置方式。 相比一級三場橫列式，其解體列