1、華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘要Abstract第一章 既有線路提速概述11.1鐵路實(shí)施大提速的必要性21.2提速的重要性21.3我國既有線路提速概況31.4我國鐵路提速的特殊性和復(fù)雜性31.5鐵路大提速的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益41.6提速線路主要技術(shù)問題及對策5第二章 線路對軌道結(jié)構(gòu)的要求62.1線路軌道結(jié)構(gòu)的要求62.1.1穩(wěn)定的軌道結(jié)構(gòu)62.1.2平順的運(yùn)行表面62.1.3良好的軌道彈性72.1.4可靠的軌道部件72.2 軌道結(jié)構(gòu)選取的原則72.2.1軌道結(jié)構(gòu)的類型82.2.2鋼軌的選取原則92.2.3軌枕的選取原則102.2.4扣件的選取原則112.2.5碎石道床的選取原則122.3

2、軌道結(jié)構(gòu)選取132.3.1 軌道結(jié)構(gòu)類型選取132.3.2 鋼軌的選取132.3.3 軌枕的選取132.3.4 聯(lián)接零件的選取132.3.5 道床的選取13第三章 軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算173.1 計(jì)算資料173.2軌道各部件強(qiáng)度檢算173.2.1 機(jī)車通過曲線的允許速度的確定173.2.2 鋼軌強(qiáng)度檢算173.2.3軌枕的彎矩檢算203.2.4 道床頂面應(yīng)力的檢算213.2.5 路基面道床壓力的檢算。21第四章、平面改建設(shè)計(jì)224.1 平面測繪224.1.1 平面測繪原理224.1.2 既有線某曲線測繪結(jié)果234.2 漸伸線原理244.2.1 漸伸線的線型244.2.2 計(jì)算漸伸線長度的公式254

3、.2.3 撥距的大小和方向264.2.4 撥距計(jì)算的步驟274.3 既有曲線漸伸線長度的計(jì)算274.3.1 計(jì)算公式的推導(dǎo)284.4撥距計(jì)算304.4.1 計(jì)算條件304.4.2 撥距計(jì)算的步驟304.4.3 撥距的大小和方向304.4.4 測量曲線撥距計(jì)算31第五章 既有線改建縱斷面設(shè)計(jì)335.1縱斷面設(shè)計(jì)特點(diǎn)及原則335.1.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)335.1.2設(shè)計(jì)原則345.1.3改建既有線縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)345.2縱斷面設(shè)計(jì)要求355.3縱斷面設(shè)計(jì)步驟365.3.1放大縱斷面圖的設(shè)計(jì)方法365.3.2縱斷面設(shè)計(jì)方法375.4運(yùn)用 Excel進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)425.4.1利用Excel設(shè)計(jì)縱斷面的坡

4、度425.5放大縱斷面圖的繪制445.5.1縱斷面的設(shè)計(jì)資料和數(shù)據(jù)的輸入445.5.2繪制放大縱斷面圖45第六章 提速道岔平順性分析及改善方案466.1 國內(nèi)道岔的發(fā)展466.2 提速道岔結(jié)構(gòu)496.2.1 道岔類型496.2.2 單開道岔構(gòu)造506.2.3 提速道岔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)566.3 列車過岔不平穩(wěn)的一般原因分析576.4 道岔幾何不平順及剛度不均性分析586.4.1 道岔豎向幾何不平順分析586.4.2 道岔軌道剛度不均性分析586.5 提速道岔技術(shù)升級與優(yōu)化596.5.1 高速道岔技術(shù)簡述606.5.2 改進(jìn)提速道岔平面線型606.5.3 實(shí)現(xiàn)提速道岔軌道剛度均勻化626.5.4 全面

5、優(yōu)化提速道岔結(jié)構(gòu)636.5.5 全面推廣應(yīng)用復(fù)合套管新技術(shù)656.5.6 采用新型電務(wù)轉(zhuǎn)換裝置656.6 迅速全面提升各主型提速道岔整體技術(shù)水平64第七章 提速道岔檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)657.1提速道岔監(jiān)測系統(tǒng)的研究背景及意義667.2高速鐵路道岔監(jiān)測系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀677.3 提速道岔監(jiān)測系統(tǒng)需求分析677.3.1 系統(tǒng)定義677.3.2 軌道狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測687.4 提速道岔監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)737.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)737.4.2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式747.4.3 監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)757.5 道岔現(xiàn)場監(jiān)測單元的軟件設(shè)計(jì)797.5.1系統(tǒng)分析和軟件設(shè)計(jì)原則797.5.2系統(tǒng)初始化及用戶使用界面設(shè)計(jì)82

6、附錄：提速道岔檢測系統(tǒng)部分界面代碼911主界面源代碼：912道岔設(shè)置界面源代碼：973實(shí)時監(jiān)控界面源代碼：984道岔顯示界面源代碼：101第一章 既有線路提速概述1.1鐵路實(shí)施大提速的必要性1. 國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要鐵路大提速我國正處在新一輪經(jīng)濟(jì)增長周期，國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭迅猛，對交通運(yùn)輸?shù)男枨笈c日俱增，迫切需要鐵路提供強(qiáng)有力的運(yùn)輸支持。但鐵路運(yùn)輸目前的緊張狀況對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了嚴(yán)重的“瓶頸”制約，而且這種狀況將隨著經(jīng)濟(jì)增長顯得更加突出。解決鐵路運(yùn)輸?shù)摹捌款i”問題，近期必須從實(shí)際出發(fā)，走內(nèi)涵擴(kuò)大再生產(chǎn)之路，立足現(xiàn)有基礎(chǔ)擴(kuò)充運(yùn)力，盡最大努力挖掘運(yùn)輸能力，提高運(yùn)輸效率，擴(kuò)大運(yùn)輸能力。 2.

7、提速是企業(yè)生存發(fā)展的客觀要求鐵路作為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)過多年的發(fā)展，雖然資產(chǎn)和實(shí)力比較雄厚，但是歷史包袱沉重，設(shè)備陳舊老化，技術(shù)裝備落后。加快科技進(jìn)步，提高服務(wù)質(zhì)量，改善旅客的乘車環(huán)境，是“人民鐵路為人民”的服務(wù)宗旨的具體體現(xiàn)。1997年以來，鐵路運(yùn)輸收入年均增長100多億元，但每年的贏利微乎其微。實(shí)施大面積提速調(diào)圖，將進(jìn)一步增強(qiáng)鐵路的市場競爭能力和自我發(fā)展能力，提高鐵路的經(jīng)濟(jì)效益，使鐵路在競爭激烈、變化迅捷的市場經(jīng)濟(jì)中，不斷調(diào)整、掌握主動、適應(yīng)挑戰(zhàn)，為鐵路跨越式發(fā)展創(chuàng)造良好的經(jīng)營環(huán)境。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，廣大旅客貨主對運(yùn)輸質(zhì)量，特別是快捷性、舒適性提出了更高的要求。通過

8、連續(xù)六次大面積的提速調(diào)圖，不斷提高鐵路運(yùn)輸質(zhì)量，進(jìn)一步縮短了客車旅行時間，增開的夕發(fā)朝至、直達(dá)特快列車、大宗貨物直達(dá)列車等，進(jìn)一步適應(yīng)了旅客貨主高質(zhì)量的運(yùn)輸需求，提高人們的生活質(zhì)量。3. 提速是增強(qiáng)鐵路市場競爭能力的有效手段隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對運(yùn)輸快捷、便利、舒適的要求日益提升。通過連續(xù)六次大規(guī)模的提速，鐵路在適應(yīng)市場需求方面取得了重大突破。全路以提速為支持，以市場為導(dǎo)向，開發(fā)了快速列車、夕發(fā)朝至列車、旅游列車、假日列車、行包專列、“五定”班列等運(yùn)輸新產(chǎn)品，較好地滿足了旅客貨主的需求，大大增強(qiáng)了鐵路運(yùn)輸?shù)氖袌龈偁幠芰Γ粌H鞏固擴(kuò)大了鐵路在中長途運(yùn)輸中的優(yōu)勢，而且在

9、短途運(yùn)輸市場競爭中，也取得了一些主動。1997年提速調(diào)圖后，直通客運(yùn)量大幅度增長，旅客周轉(zhuǎn)量持續(xù)攀升，運(yùn)輸收入不斷創(chuàng)歷史新高。1999年全路提前一年實(shí)現(xiàn)扭虧；2000年繼續(xù)擴(kuò)大扭虧成果，實(shí)現(xiàn)了盈利目標(biāo)。同時，廣深準(zhǔn)高速鐵路的建成，為實(shí)施大規(guī)模提速儲備了技術(shù)，積累了經(jīng)驗(yàn)。先后在滬寧、京秦、沈山、鄭武等繁忙干線及鐵科院環(huán)行試驗(yàn)基地多次成功地進(jìn)行了提速試驗(yàn)，取得了多項(xiàng)試驗(yàn)成果，掌握了與旅客列車時速160200公里等級相適應(yīng)的一整套技術(shù)。事實(shí)證明，提速大大加快了技術(shù)創(chuàng)新的步伐，每一次大提速，鐵路技術(shù)創(chuàng)新都邁上了一個新臺階；同時，技術(shù)進(jìn)步的加快也為實(shí)施提速提供了強(qiáng)大的支持。4. 提速促進(jìn)了鐵路技術(shù)裝備水

10、平的提高鐵路提速首先需要改造與行車相關(guān)的設(shè)備，需要自行投入巨大的資金。提速前，大部分線路使用的是25米或50米長的短鋼軌，這既降低了旅客的舒適度，也容易對鋼軌、車輪、軸承等造成損害。提速后，線路全部采用無縫鋼軌，目前最長的無縫鋼軌已經(jīng)達(dá)到30公里。在基礎(chǔ)線路改造中，小曲線半徑線路要全部改造成大半徑曲線或直線，更換的提速道岔全部為新型大號碼道岔，具有電動操作、平穩(wěn)、快速等特點(diǎn)。1.2提速的重要性 運(yùn)輸速度是一個帶有根本性的問題，沒有速度上的優(yōu)勢，在當(dāng)前市場競爭浪潮中，就會失去競爭的基礎(chǔ)，就會處于不利的局面。1995年6月28日，鐵道部部長辦公會議決定:“提速是提高旅客列車及貨物列車的運(yùn)行速度，倡

11、導(dǎo)一種高質(zhì)量的服務(wù)精神，積極參與運(yùn)輸市場的競爭。”這是一個極具戰(zhàn)略意義的決策。 提速對鐵路之所以重要，首先表現(xiàn)為它是鐵路在市場經(jīng)濟(jì)中求得生存與發(fā)展的必由之路，再不提速，鐵路在市場經(jīng)濟(jì)中所占的份額將越來越少，這決不是全國人民所希望看到的。 提速能促進(jìn)鐵路加快實(shí)現(xiàn)“兩個根本性轉(zhuǎn)變”。目前，全國各個企業(yè)都在按照黨中央提出的要求，實(shí)現(xiàn)“從傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制向社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)變，從粗放型向集約型的經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變”。鐵路要真正邁向市場經(jīng)濟(jì)，提速恰恰是最關(guān)鍵的一步。 提速是鐵路科技進(jìn)步的體現(xiàn)。歷史告訴我們，社會科技每前進(jìn)一步，運(yùn)輸速度就登上一個臺階。各國鐵路旅客列車的旅行速度，是衡量鐵路運(yùn)輸技術(shù)水

12、平的重要指標(biāo)，在相當(dāng)程度上反映一個國家鐵路的水平。從這個角度分析，提速就是鐵路科技進(jìn)步邁出的一大步。 提速也是社會進(jìn)步的重要標(biāo)志。速度是社會進(jìn)步的窗口，在商品經(jīng)濟(jì)社會中，運(yùn)輸速度更具有明顯的社會性。它不僅能促進(jìn)商品的流通和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且還能影響人類的文明和生活水平的提高。更由于鐵路在我國運(yùn)輸行業(yè)中起骨干作用，所以，鐵路提速將會大大降低我國全社會的運(yùn)輸總成本。從這個意義上說，鐵路提速確實(shí)是我國社會進(jìn)步的一個重要標(biāo)志。1.3我國既有線路提速概況隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康地發(fā)展，運(yùn)輸市場需求將進(jìn)一步增長，鐵路運(yùn)輸將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。解決鐵路運(yùn)輸?shù)摹捌款i”問題，需要加快鐵路建設(shè)，擴(kuò)大路網(wǎng)規(guī)模，推

13、進(jìn)技術(shù)裝備現(xiàn)代化，挖掘運(yùn)輸潛力，提高運(yùn)輸效率，擴(kuò)大運(yùn)輸能力，盡最大努力減少對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的制約。自1997年以來，我國鐵路連續(xù)進(jìn)行了六次大面積提速，基本形成了“四縱四橫”的提速網(wǎng)絡(luò)，使我國鐵路提速網(wǎng)絡(luò)總里程超過16000公里，超過6400公里的鐵路開行時速160公里及以上的旅客列車，同時，部分貨運(yùn)列車速度也相應(yīng)提高。這是中國鐵路落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速、協(xié)調(diào)、健康發(fā)展要求所做出的重要戰(zhàn)略抉擇。但是相對于7萬多公里的鐵路營業(yè)里程，已經(jīng)提速的線路只占鐵路總里程的18.1%。因此，鐵路既有線提速空間依然廣闊。1.4我國鐵路提速的特殊性和復(fù)雜性目前我國鐵路營業(yè)里程居世界第三位，完成的

14、貨物發(fā)送量和客運(yùn)周轉(zhuǎn)量居世界第一位，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量居世界第二位。我國鐵路營業(yè)里程雖然只占全世界的6%，但卻完成了全世界鐵路工作總量的將近四分之一，運(yùn)輸密度為世界之最，鐵路運(yùn)輸效率非常高。京滬、京廣、京哈、京九、隴海、浙贛等六大鐵路主要干線的運(yùn)輸能力已經(jīng)飽和，長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。以京滬線為例，這條鐵路以占全國鐵路2%的營業(yè)里程，完成了全路10%的旅客周轉(zhuǎn)量和將近8%的貨物周轉(zhuǎn)量，是世界上客貨運(yùn)輸最繁忙的干線。中國鐵路具有世界上最高的運(yùn)輸強(qiáng)度，運(yùn)輸能力高度飽和，在線路上客貨共線運(yùn)行，不同等級列車混跑。在高強(qiáng)度的運(yùn)輸中，不同等級列車的速度、密度、重量對于運(yùn)輸組織、軌道結(jié)構(gòu)、信號系統(tǒng)和牽引動力等技術(shù)和

15、裝備的要求截然不同，實(shí)施提速所面臨的情況十分復(fù)雜，處理不好不僅會降低效率，還會給行車安全帶來嚴(yán)重影響。我國鐵路是客貨共線，不同種類列車共線運(yùn)行，客貨爭占線路能力的問題十分突出。實(shí)施提速，快速的客車要不斷越行慢行的貨車，必然造成列車密度的下降，列車速度與密度相互影響。重載列車對線路的破壞力大，而快速客車則對線路的平順性要求很高。 列車的“重量、密度、速度”是擴(kuò)能提速提效中相互關(guān)聯(lián)的三個重要因素。長期以來，我國鐵路進(jìn)行技術(shù)裝備更新的擴(kuò)能改造都是遵循提高列車重量和增加行車密度的原則，對列車速度的儲備能力不足。實(shí)施提速，原先的“重量、密度、速度”的匹配關(guān)系不能適用。列車速度提升的影響，不僅涉

16、及到行車組織，而且關(guān)系到鐵路各方面的基礎(chǔ)設(shè)施，線路軌道標(biāo)準(zhǔn)、牽引動力、車輛性能、機(jī)車車輛制動能力、行車安全設(shè)施、道口防護(hù)等各個方面都必須進(jìn)行提速改造。在中國的鐵路上實(shí)施提速工程，是對鐵路原有運(yùn)輸模式的重大突破，是從“大重量、高密度、中低速度”的運(yùn)輸模式向“快速度、大重量、高密度”運(yùn)輸新模式的重大轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變在中國和世界鐵路發(fā)展史上都是極為罕見的。中國鐵路大提速必然打破原有的運(yùn)輸模式，通過科學(xué)的管理、先進(jìn)的技術(shù)裝備和高效的運(yùn)輸組織，探索出一條具有中國特色的、實(shí)現(xiàn)列車速度、密度、重量最佳匹配的既有線提速挖潛改造之路。1.5鐵路大提速的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益1. 通過提速提高鐵路經(jīng)濟(jì)效益據(jù)統(tǒng)計(jì)，鐵路經(jīng)

17、過6次大提速后，客車平均運(yùn)行速度提高了25%，特快列車最高時速提高到了140160公里，廣州-深圳最高時速已經(jīng)達(dá)到200公里。鐵路經(jīng)過六次大提速后，開行了“夕發(fā)朝至”列車、“城際列車”等快速列車，使距離2000公里左右的城市，一天即可到達(dá)。在提速的同時，安全正點(diǎn)率、服務(wù)質(zhì)量也在明顯提高，做到了提速與提高服務(wù)質(zhì)量同步進(jìn)行。提速后的鐵路客流大幅度攀升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，提速后客流年均增長百分之六點(diǎn)八，超過了公路、航空和水運(yùn)的增長速度。客票收入年均增長率為20%。鐵路在與航空、公路、水運(yùn)競爭中的優(yōu)勢越來越得以顯現(xiàn)，增強(qiáng)了鐵路的市場競爭能力和自我發(fā)展能力，提高了鐵路的經(jīng)濟(jì)效益，為鐵路跨越式發(fā)展創(chuàng)造了良好的經(jīng)營環(huán)

18、境。2. 鐵路大提速使整個社會受益鐵路大提速不僅僅是列車速度的提高，同時全面提高了工作效率和質(zhì)量，提高了管理水平，縮小了與世界先進(jìn)水平的差距。1993年以前，人們出門80%靠坐火車，鐵路是人們外出選擇的主要運(yùn)輸工具。20世紀(jì)90年代以來，我國客運(yùn)市場逐步形成鐵路、公路、民航三方競爭的局面，鐵路在競爭中，市場份額逐步下降。1994年鐵路客運(yùn)量降至最低點(diǎn)。1996年，公路客運(yùn)量首次超過鐵路。隨著京沈、京滬高速公路的全線貫通，全國國道主干線已建成過半，高速公路網(wǎng)正在形成。北京沈陽、北京上海、成都重慶、廣州深圳、濟(jì)南青島等大城市間，都可通過高速公路出行。高速公路的快速發(fā)展，使運(yùn)輸市場競爭更加激烈，也給

19、鐵路運(yùn)輸帶來巨大的壓力。同時，廣大旅客貨主對運(yùn)輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，特別對快捷性和舒適性提出了更高的要求。鐵路實(shí)施提速調(diào)圖，進(jìn)一步縮短了客車的旅行時間，開行“夕發(fā)朝至”列車、直達(dá)特快列車，增加大宗貨物直達(dá)列車等，適應(yīng)了旅客貨主對鐵路運(yùn)輸高質(zhì)量的要求。通過五次大提速，鐵路在許多方面有了明顯的改進(jìn)和提高，使整個社會從中受益。3. 提速促進(jìn)了安全基礎(chǔ)的加強(qiáng)幾年來，為了實(shí)施提速，全路完成了大量的提速基礎(chǔ)工程。更換提速道岔、型軌枕、優(yōu)質(zhì)道碴，改造小半徑曲線、平交道口，延展無縫線路長度，在線路兩側(cè)設(shè)封閉柵欄，推廣大型養(yǎng)路機(jī)械，整治線橋隧病害，使線路基礎(chǔ)得到了明顯加強(qiáng)。購置配備新提速機(jī)車客車，更換202、206

20、型轉(zhuǎn)向架。改進(jìn)檢修手段，提高檢修能力和水平，使移動設(shè)備的性能和質(zhì)量得到了明顯提高。推廣應(yīng)用一批功能先進(jìn)的監(jiān)控裝備、檢測設(shè)備，加強(qiáng)了對移動設(shè)備和固定設(shè)備的動態(tài)監(jiān)控和檢測。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高了職工適應(yīng)提速需要的技能。4. 提速推動了運(yùn)輸改革全路以提速為契機(jī)，積極調(diào)整生產(chǎn)，撤并一批行車站段，改革客車乘務(wù)制度，實(shí)現(xiàn)了減員增效。提速也促進(jìn)了經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變，“我開車，你來坐”的封閉型生產(chǎn)組織方式發(fā)生了變化，運(yùn)輸企業(yè)開始注重研究市場，按照市場需求來配置運(yùn)力資源、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。幾年業(yè)運(yùn)行圖編制工作不斷改進(jìn)，推動了運(yùn)輸組織的改革，優(yōu)化了運(yùn)力資源的配置，挖掘了運(yùn)輸潛力，提高了運(yùn)輸效率。1.6提速線路主要技術(shù)問題及

21、對策既有線提速改造是個系統(tǒng)工程，運(yùn)輸、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)等各專業(yè)的改造應(yīng)綜合考慮、合理匹配。提速工程對鐵路線路而言就是克服軌道的薄弱環(huán)節(jié)、提高其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。文章下面將從提速線路軌道結(jié)構(gòu)類型的選取、軌道強(qiáng)度檢算、曲線撥正計(jì)算、縱斷面拉坡設(shè)計(jì)、提速道岔優(yōu)化及監(jiān)測等方面進(jìn)行討論和研究。第二章 線路對軌道結(jié)構(gòu)的要求2.1線路軌道結(jié)構(gòu)的要求鋼軌結(jié)構(gòu)由鋼軌、軌枕、連接零件、道床、防爬器、軌距拉桿、道岔等所組成。它支撐和引導(dǎo)列車車輪，直接承受豎向、橫向和縱向力的作用。軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證機(jī)車車輛在規(guī)定的最大荷載和最高速下運(yùn)行時，具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和合理的修理周期。2.1.1穩(wěn)定的軌道結(jié)構(gòu)在高速鐵路條件下，軌道結(jié)

22、構(gòu)的設(shè)備和材料有了比較大的加強(qiáng)，軌道各部件的靜力強(qiáng)大已不是對結(jié)構(gòu)軌道整體結(jié)構(gòu)承受能力起控制作用的因素。但是，高速鐵路軌道在不穩(wěn)定重復(fù)荷載作用下，其承受能力卻不一定能滿足高速行車的要求，它的破壞形式主要表現(xiàn)在列車荷載反復(fù)作用下，軌道各部件的疲勞折損、軌道整體結(jié)構(gòu)參與變形積累超限。對普通鐵路的軌道結(jié)構(gòu)，它和一般的工程結(jié)構(gòu)的顯著差別是在運(yùn)用條件下能夠進(jìn)行個別折損部件的更換和整體結(jié)構(gòu)參與變形的矯正，軌道結(jié)構(gòu)的工作過程是一個邊工作、邊折損更換、邊變性維修的過程。但對客運(yùn)專線必須保證最高程度的穩(wěn)定。2.1.2平順的運(yùn)行表面為了保證高速行車的需要，軌道必須為列車提供列車平順的運(yùn)行表面。軌道的不平順從結(jié)構(gòu)上大

23、約可以分為三種類型，即結(jié)構(gòu)不平順、附加不平順和動態(tài)不平順。結(jié)構(gòu)不平順是指由于軌道結(jié)構(gòu)及部件固有的不平順，如鋼軌表面由于軋制工藝造成的鋼軌垂向玩去、焊縫凹凸不平、軌道鋪設(shè)和整道時形成的不平順；附加不平順是指在運(yùn)行過程中濺在軌面碾壓形成的軌面損傷、鋼軌彈性墊層破損等；動態(tài)不平順是指在列車運(yùn)行中產(chǎn)生的不平順。動態(tài)不平順一般情況有兩種：一種是軌道彈性不均和荷載波動，輪軌接觸點(diǎn)呈波浪形；另一種是存在暗坑吊板和倒床不均勻的彈性下沉。是否能實(shí)現(xiàn)高平順性的標(biāo)準(zhǔn)是高速鐵路成敗的核心問題，要求高、難度大、涉及面廣。高外高速鐵路在工程建設(shè)和設(shè)備管理方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，但也出現(xiàn)過不少挫折。這些失敗的教訓(xùn)，很多都是因

24、為對高平順要求認(rèn)識不夠、對平順性控制不嚴(yán)、采取的措施不當(dāng)造成的。因此從事高速鐵路研究、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、管理人員都應(yīng)該十分重視高速鐵路的平順性問題。2.1.3良好的軌道彈性高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)具有良好的彈性是十分重要的。軌道具有良好的彈性，不僅可以使軌道具有較強(qiáng)的抗振動與抗沖擊能力，而且有利于減少噪聲干擾，因此軌道結(jié)構(gòu)良好彈性是各國高速鐵路追求的目標(biāo)。軌道結(jié)構(gòu)彈性良好包括兩方面的含義：一是高速行車引起的振動起到“吸振”作用的足夠的彈性；二是沿軌道縱向彈性的均勻性。2.1.4可靠的軌道部件高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)是十分重要的工程結(jié)構(gòu)，要求其具有極高的安全可靠，對組成軌道結(jié)構(gòu)的各部件自然也提出了極嚴(yán)格的性能和

25、質(zhì)量要求。在列車運(yùn)行何在作用下，軌道結(jié)構(gòu)及其部件產(chǎn)生應(yīng)力和變性。不同的軌道結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)和各部件的盈利和變形有很大的差異。由于運(yùn)輸條件的變化和輪軌關(guān)系都具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，軌道在一定的運(yùn)輸條件下安全地完成規(guī)定任務(wù)的概率應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的要求。軌道的破損表現(xiàn)為為軌道整體結(jié)構(gòu)變形和軌道部件折損。軌道整體結(jié)構(gòu)變形包括彈性變形和永久變形。軌道的永久變形不僅影響列車的平穩(wěn)運(yùn)行，而且當(dāng)這種變形積累到一定程度后，將大大削弱線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，威脅行車安全。軌道結(jié)構(gòu)和一般工程結(jié)構(gòu)的顯著差別實(shí)在運(yùn)營條件下，要隨時消除這些永久變形。對高速鐵路來講，軌道變形的速率應(yīng)非常緩慢，而一旦發(fā)生永久變形，必須及時消除。為保證列車安

26、全、可靠運(yùn)行，對軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的狀態(tài)和各部件的關(guān)系都規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2.2 軌道結(jié)構(gòu)選取的原則軌道結(jié)構(gòu)是由鋼軌、軌枕、扣件、道岔、道岔等部分組成這些力學(xué)性質(zhì)決然不同的材料承受來自列車車輪的作用，它們的工作是緊密相關(guān)的，任何一個軌道部件性能、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的變化都會影響所有其他零部件的工作條件，并對列車運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。因此，軌道結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)，要用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和方法進(jìn)行研究。鋼軌直接接受由機(jī)車車輛傳來的巨大的動力，并傳向軌枕；軌枕承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置；輪軌間的各種作用力通過軌枕和扣件的隔振、減震、和衰減后傳遞給道床，使道

27、咋重新排列，并將作用力擴(kuò)散傳遞于路基。由于列車速度的提高給鋼軌結(jié)構(gòu)的作用力與速度的n次方成正比，高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)必然比普通鐵路具有更高的安全性、可靠性和平順性。為保證軌道結(jié)構(gòu)的這些要求，軌道各部件的力學(xué)性能、使用性能和組成為結(jié)構(gòu)的性能呢個都比普通軌道部件高得多。2.2.1軌道結(jié)構(gòu)的類型Ø 有砟軌道有砟軌道即所謂的常規(guī)的軌道，是鐵路一種傳統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)外的已獲得廣泛的應(yīng)用。有砟軌道具有結(jié)構(gòu)形式簡單、造價低、建設(shè)周期短，線路的彈性和減振性能較好、噪聲較小，軌道超高和幾何形態(tài)調(diào)整簡單、且破壞后修復(fù)時間短、自動化及機(jī)械化維修效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是缺點(diǎn)是軌道橫向抗力較小，容易產(chǎn)生不均勻下沉

28、，橋上道床穩(wěn)定性較差、行車中會使道砟飛散，軌道結(jié)構(gòu)被破壞后，加大維修工作量。Ø 無砟軌道無砟軌道結(jié)構(gòu)是耐永久性好、塑性變性小的材料代替道砟材料的一種新型軌道。由于取消了碎石道床，軌道保持幾何狀態(tài)的能力提高，軌道穩(wěn)定性增強(qiáng)，維修工作減少，明顯優(yōu)于有砟軌道，成為目前高速鐵路的主要發(fā)展方向。根據(jù)無砟軌道的貼點(diǎn)和線下基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求，在橋梁、隧道和路基穩(wěn)定的地段采用無砟軌道。表2-1 無砟軌道和有砟軌道比較2.2.2鋼軌的選取原則鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。它的功用在于引導(dǎo)機(jī)車車輛的車輪前進(jìn)，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動表面。對于高速鐵路而

29、言，鋼軌要提供的輪軌踏面平順性和鋼軌內(nèi)側(cè)工作邊平順性比普通鐵路高的多1.對鋼軌的一般要求：(1)較高的強(qiáng)度和抗磨性能，以期達(dá)到較高的承載能力和較長的使用壽命。(2)較高的抗疲勞傷損的安全可靠性，防止軌頭內(nèi)側(cè)剝離及可能由此引起的鋼軌橫向斷裂。鋼軌長期在列車周期性重復(fù)性重復(fù)荷載下工作，應(yīng)有較高的疲勞強(qiáng)度和較好的沖擊韌性。(3)較強(qiáng)的抗不均勻磨耗性能和鋼軌全長范圍內(nèi)硬度的均勻性，避免引起波紋、波浪等不均勻磨耗。(4)良好的焊接性能，以便采用無縫線路。(5)良好的道岔機(jī)加工性能，以獲得良好的道岔質(zhì)量。(6)化學(xué)成分便于進(jìn)行熱處理，以提高鋼軌的強(qiáng)韌性。(7)嚴(yán)格的尺寸公差及鋼軌工作邊平順性，減少軌道周期

30、性不平順。2. 提速線路對鋼軌材料的要求：(1)保證材料高純凈，提高鋼軌可靠性(2)保證軋制高精度，提高鋼軌質(zhì)量(3)鋼種成熟，外國基本按UIC標(biāo)準(zhǔn)系列選用900A鋼種。我國鐵路在20世紀(jì)80年代前基本使用U71Mn和U74鋼軌，分屬于90kg和80kg，由于承載力不足，明顯不適應(yīng)運(yùn)輸要求。為此，我國鐵道、冶金部門聯(lián)合開發(fā)了PPD2、PD3和稀土軌。通過技術(shù)鑒定。鋼軌用量增加，線路換軌大修每年鋪設(shè)數(shù)十萬噸，延長了鋼軌使用壽命，使鋼軌傷損的嚴(yán)重程度得到緩解，因此可以說PD3和UIC900A、U71Mn一樣是成熟的鋼種。2.2.3軌枕的選取原則軌枕在軌道結(jié)構(gòu)中的作用是支撐鋼軌，并將鋼軌傳來的壓力傳

31、遞給道床，同時可固定鋼軌的位置及有效保持軌距、方向等軌道形位。目前，世界高速鐵路有咋軌道廣泛采用鋼筋混凝土軌枕。這是因?yàn)榭v向、橫向阻力大，能夠提供足夠的穩(wěn)定性，滿足高速鐵路的穩(wěn)定性要求。軌枕的形態(tài)主要分為整體軌枕和雙塊軌枕。日本、德國等國家主要采用整體式軌枕。其中日本根據(jù)不同的列車運(yùn)行速度和使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了3T、3H、4H等多種整體式軌枕結(jié)構(gòu)類型。而法國TGV高速線路為了減少軌道變形、增大強(qiáng)度，采用每根245kg、長2.24m的雙塊式混凝土軌枕。這種類型的軌枕大大提高了軌枕道床的穩(wěn)定性和可靠性。同時，雙塊式由于重量較整體式輕，其制造工藝也相對簡單，生產(chǎn)成本和運(yùn)輸鋪設(shè)費(fèi)用也相對較低。我國軌枕的主

32、要有、型軌枕。我國近50年發(fā)展應(yīng)用的軌枕形式與大多數(shù)國家一樣采用整體式預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，建立了一整套關(guān)于軌枕設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)管理等的體系，以及規(guī)程、技術(shù)條件、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量監(jiān)管等技術(shù)保障。從型枕的發(fā)展過程可以看出，我國混凝土枕技術(shù)從整體上看是基本成熟的，應(yīng)此在高速鐵路有咋軌道的軌枕選型應(yīng)該是整體式軌枕。我國型軌枕研制工作起步于20世紀(jì)90年代，已經(jīng)有了二十年的歷史，但由于反戰(zhàn)速度比較快又有新型軌枕的經(jīng)驗(yàn)，因此在技術(shù)方面具有較好的基礎(chǔ)。目前研制的型軌枕主要有兩種形式。一種是鐵道科學(xué)研究院主研的TK-型軌枕，另一種是專業(yè)設(shè)計(jì)院主研的Y型軌枕。這兩種軌枕長度均為2.6m，截面尺寸相近，配筋有所

33、不同，前者為10根直徑7mm的壓痕高強(qiáng)鋼絲，后者為8根直徑7mm的預(yù)應(yīng)力鋼絲，適用范圍基本相同。TK型軌枕主要特點(diǎn)。通過在京廣線試鋪和運(yùn)營的考驗(yàn)，使用情況良好，反映出有如下特點(diǎn)：1. 結(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)化了軌道結(jié)構(gòu)。由于軌枕長度增加到2.6m，并適當(dāng)加寬了枕底，使枕下支承面積增加17%，端側(cè)面積約增加20%，單根枕重量增加31%，因此，可有效提高道床的縱、橫向阻力，減緩重載運(yùn)輸所產(chǎn)生的道床累積變形，提高線路的穩(wěn)定性；2. 軌下和中間截面的設(shè)計(jì)承載力，較型軌枕分別提高了43%和65%。提高了軌枕強(qiáng)度；3. 采用無螺栓扣件的扣壓力能保持線路穩(wěn)定，無縱橫向移動，有利于保持軌道的幾何尺寸，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量

34、。2.2.4扣件的選取原則鋼軌扣件就是軌道上用以聯(lián)結(jié)鋼軌和軌枕(或其他類型軌下基礎(chǔ)）的零件，又稱中間聯(lián)結(jié)零件。其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距和阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動。提速線路的扣件運(yùn)行速度高、行車密度大，對軌道平順性有極高的要求，因此對鋼軌扣件有比一般扣件有更高的要求。1. 保持軌距能力強(qiáng)正確的軌距是保證高速行車安全的最基本的條件。由鋼軌和軌枕組成的軌道框架完全由鋼軌扣件聯(lián)結(jié)，它必須保證框架幾何特征的穩(wěn)定，即牢固保持軌距，防止鋼軌傾翻和軌距擴(kuò)大。同時，扣件要保證軌道框架的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，使鋼軌處于準(zhǔn)確位置。2. 足夠的防扒阻力在列車荷載作用下，鋼軌受到碾壓存在沿軌枕產(chǎn)生位移的

35、可能性，如果鋼軌產(chǎn)生爬行，會引起諸多線路病害。但是，扣件壓力必須適度，過大的扣件壓力會使墊層彈性下降和損傷扣件。同時，扣件還應(yīng)該具有良好的保持扣壓力性能。3. 良好的減振性能軌道的彈性主要由散粒體道床提供。軌下墊層起減振和隔振的作用。對于混凝土軌下基礎(chǔ)來講，軌下墊層的良好彈性更為重要。4. 零部件精度高，可靠性好提速線路高平順型的技術(shù)要求對扣件的精度提出了很高的要求，因此扣件的個零部件除了本身應(yīng)該具有的高精度外，其組裝精度也必須要滿足高速行車的需要。扣件各部件要有足夠的強(qiáng)度和使用性能：在設(shè)計(jì)的使用的壽命周期內(nèi)，扣件各部件不產(chǎn)生疲勞傷損和顯著的殘余變形；當(dāng)扣件和軌下彈性墊層產(chǎn)生容許范圍內(nèi)的磨耗和

36、殘余變形時，扣件整體性能仍滿足高速行車的要求。5. 絕緣性好為保證行車的絕對安全，鋼軌扣件應(yīng)具有良好的絕緣性能，確保軌道電路正常工作。我國從20世紀(jì)60年代開始研制扣件的多種形式。如TFM型扣件，TFY型彈性扣件和彈條扣件。目前主要干線上都采用彈性扣件。因?yàn)閺椥钥奂哂锌趬毫Υ蟆⒙?lián)結(jié)牢固和良好的彈性等特點(diǎn)。能保持鋼軌處于正確位置和穩(wěn)定狀態(tài)，延長軌道各部件使用壽命，減少線路的養(yǎng)護(hù)維修工作量等優(yōu)點(diǎn)。我國彈條扣件分、型彈性分開式扣件。隨著我國鐵路提速和重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，型彈條扣件的扣壓力不足，彈程偏小。不足以滿足我國高速鐵路的發(fā)展。型彈條扣件為無擋肩扣件，適合于重大運(yùn)量、高密度的運(yùn)輸條件。2.2.5碎

37、石道床的選取原則道床是有砟軌道的重要組成部分，能夠承受軌枕傳遞的各種力的作用，減緩和吸收輪軌間的振動和噪聲且便于維修。道砟材料應(yīng)當(dāng)堅(jiān)硬、穩(wěn)定、有彈性，便于排水。高速鐵路有砟軌道對道砟的要求比一般線路更為嚴(yán)格，以便盡可能減少養(yǎng)護(hù)工作。同時為了保證路基堅(jiān)固穩(wěn)定，不導(dǎo)致翻漿冒泥，因而對砟下墊層的選擇也比較嚴(yán)，不僅要求所用的碎石應(yīng)是具有一定破碎指數(shù)的硬礫石，且其壓實(shí)度也要達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檐壍赖膹椥允欠浅Ｖ匾摹Ｈ绻麤]有彈性，列車就無法高速行駛。采用碎石作為道床是因?yàn)樗哂休^好的彈性與滲水性。一般要求道砟顆粒盡量大小均勻，以保證排水暢通。在提速線路上，道床應(yīng)有足夠的厚度，以減少路基面所受的壓力和振動，

38、保證路基頂面不發(fā)生永久變形。因此，一般采用雙層道床。枕下道砟厚度為35cm，墊層道砟厚度為20cm。為了使道床的水能夠迅速下滲，防止翻漿冒泥，在墊層底部要加設(shè)用塑料和瀝青等材料制作的各種形式的封閉層。提速線路上有砟橋上道床的主要功能是增加軌道彈性、承受列車的沖擊、隔離震動、降低噪聲。但在橋上有砟軌道道床會出現(xiàn)砟份化現(xiàn)象，導(dǎo)致道床臟污、彈性失效，影響排水功能，因此，提速線路橋上倒床厚度采用35cm，同時，為了防止道砟粉化，采用道砟下鋪設(shè)砟下膠墊或采用彈性軌枕等措施。2.3 軌道結(jié)構(gòu)選取2.3.1 軌道結(jié)構(gòu)類型選取線路提速后速度為160km/h，所以設(shè)計(jì)采取有砟軌道結(jié)構(gòu)類型。2.3.2 鋼軌的選取

39、考慮到我國既有線兼容，以及在鋼軌生產(chǎn)、管理、維修使用的方便，改建線路采用我國生產(chǎn)的CHN60鋼軌斷面的U71Mn鋼軌。2.3.3 軌枕的選取提速線路的軌枕采用型枕，由于系統(tǒng)規(guī)范化大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、質(zhì)量統(tǒng)一管理、價格趨于合理、在改建線路鋪設(shè)及其使用耐久性可以提高。綜合考慮，線路采用型枕比較合理。2.3.4 聯(lián)接零件的選取夾板選用斜坡支承型雙頭對稱式夾板，螺栓選用國際標(biāo)準(zhǔn)的10.9 級螺栓，螺母選用直徑24mm，在伸縮區(qū)的鋼軌接頭加設(shè)高強(qiáng)度平墊圈。扣件選取型彈條扣件，其為無擋肩扣件，適合于重大運(yùn)量、高密度的運(yùn)輸條件。不僅能夠滿足有足夠的扣壓力，也便于養(yǎng)護(hù)工作的展開。2.3.5 道床的選取提

40、速線路上，道床應(yīng)有足夠的厚度，以減少路基面所受的壓力和振動，保證路基頂面不發(fā)生永久變形。因此，一般采用雙層道床。枕下道砟厚度為35cm，墊層道砟厚度為20cm的級道砟。道床材料：碎石道床；道床頂面寬度：3.5m；邊坡坡度：1:1.75。圖2-1 道床斷面示意圖表2-2 改建線路主要技術(shù)選取主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取技術(shù)名稱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鐵路等級I級正線數(shù)目雙線設(shè)計(jì)速度160km/h最小曲線半徑2600m正線線間距4.6m最大坡度12到發(fā)線有效長度650m牽引種類電力機(jī)車類型動車組系列軌道結(jié)構(gòu)類型有砟軌道鋼軌60kg/m U71Mn鋼軌扣件型彈條扣件軌枕a型軌枕 1667根/km道床面砟為35cm和底砟為20c

41、m的碎石道砟路基砂粘土第三章 軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算3.1 計(jì)算資料線路條件：I級鐵路，曲線半徑2600m；鋼軌：60kg/m，U71新軌，25m長的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：型混凝土軌枕1667根/km；道床：碎石道砟，面砟35cm，墊砟20cm；路基：砂粘土。圖3-1 CRH2動車組軸距和輪載示意圖70KN2.5m70KN機(jī)車：CRH2動車組，兩軸轉(zhuǎn)向架，軸重137KN（14t）輪載=軸重/2=70KN。軸距2.5m，機(jī)車構(gòu)造速度160km/h。 輪載見圖313.2軌道各部件強(qiáng)度檢算3.2.1 機(jī)車通過曲線的允許速度的確定機(jī)車通過曲線軌道允許速度的確定。對于新建線路，對于通過R=2600m曲線軌道機(jī)車允許速

42、度速度可按Vmax=4.3計(jì)算。得到Vmax=219.3km/h>160km/h,故按速度Vmax=160km/h來檢算各部件的強(qiáng)度。3.2.2 鋼軌強(qiáng)度檢算動車組的兩個轉(zhuǎn)向架之間的距離比較大，彼此的影響甚小，可以任選一個轉(zhuǎn)向架的車輪作為計(jì)算輪，因?yàn)閯榆嚱M為兩軸轉(zhuǎn)向架，所以都要計(jì)算車輪的當(dāng)量荷載，計(jì)算結(jié)果見下表。表3-1車輪的當(dāng)量荷載計(jì)算表計(jì)算步驟如下：（1）計(jì)算k值計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D=30 000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=1000000/1667=600mm,故得到k=D/a=30 000/600=50MPa。（2）計(jì)算值式中J為60kg/m軌道對水平軸的慣性矩，為。（3）計(jì)算

43、值計(jì)算發(fā)現(xiàn)1與2輪的計(jì)算輪來計(jì)算的的結(jié)果是一樣的。所以隨便選取一個計(jì)算輪來計(jì)算靜彎矩。所以選取=-66346來計(jì)算。（4）計(jì)算靜彎矩M （5）計(jì)算動彎矩 計(jì)算電力機(jī)車運(yùn)行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度公式為a=0.45V/100，可算得速度系數(shù)為由計(jì)算偏載系數(shù)p的公式：p=0.002×H。其中H是欠超高，我國鐵路線路維修規(guī)則規(guī)定：未被平衡的欠超高一般不應(yīng)大于75mm，困難情況下不得大于90mm:容許速度大于120km/h線路的個別特殊情況下不大于110mm。所以我們?nèi)=75mm。可求：p=0.002×H=0.002×75=0.15查規(guī)范可得 R=8000m時的橫向水平

44、力系數(shù)f=1.45。將上述系數(shù)帶入求。（6）計(jì)算鋼軌的動彎應(yīng)力和查規(guī)范可知，新軌的，則可得鋼軌的基本應(yīng)力為 查規(guī)范可知，25m長的60kg/m的鋼軌溫度應(yīng)力，則得到鋼軌的基本應(yīng)力為 U71新軌的屈服極限=405(MPa)，新軌的安全系數(shù)=1.3，允許應(yīng)力為上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。3.2.3軌枕的彎矩檢算1計(jì)算k和值。計(jì)算軌枕彎矩時，用D=70000N/mm，由此可以求的和k的值：2計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載。由于都相同 所以可以求=133040.7N。3計(jì)算軌枕上的動壓力速度系數(shù)：偏載系數(shù)：p=0.002×H=0.002×75=0.15， 約為靜

45、輪載的61.3%，用此計(jì)算值來計(jì)算軌枕彎矩。對于新型軌枕L=3600mm，=550mm，e=1175mm，60kg/m軌底寬軌底=150mm，代入式中計(jì)算軌下截面正彎矩，得： <在計(jì)算軌枕中間彎矩按兩種不同中間承載方式進(jìn)行比較。對于重型軌枕的計(jì)算顯然，軌枕中部支承時產(chǎn)生的負(fù)彎矩比中部不支承時的彎矩大32%。3.2.4 道床頂面應(yīng)力的檢算對于型軌枕，由于其中部支撐在道床上，所以可以求得：上述，滿足條件。3.2.5 路基面道床壓力的檢算。式中：由于是新建線路砂粘土路基取0.13MPa。道床厚度為550mm。所以可求：道床厚度的計(jì)算值小于實(shí)際的道床厚度550mm，滿足要求，并采用實(shí)際的道床厚度

46、，檢算通過第四章、平面改建設(shè)計(jì)4.1 平面測繪4.1.1 平面測繪原理平面測繪包括的工作有：（1）里程丈量（2）設(shè)置外移樁（3）線路調(diào)繪（4）曲線測量測量既有曲線，近年來一般采用偏角法。用偏角法測量既有曲線，在第一測段，要測出每個20 m測點(diǎn)的偏角，即切線方向與置鏡點(diǎn)到各測點(diǎn)弦線間的夾角；移動置鏡點(diǎn)后的各個測段，要測出置鏡點(diǎn)間弦線與置鏡點(diǎn)到每個20 m測點(diǎn)弦線間的夾角；最后一個置鏡點(diǎn)，要測出置鏡點(diǎn)間弦線與切線方向的夾角ZH 。若各個置鏡點(diǎn)處的夾角用 表示，則既有曲線的轉(zhuǎn)角a 等于上述各角的總和，即曲線測量通常沿外軌進(jìn)行，也有沿線路中心線進(jìn)行的；行車繁忙的線路上，為安全起見，也可在外移樁上進(jìn)行。

47、 圖4-1 偏角法測量示意圖4.1.2 既有線某曲線測繪結(jié)果經(jīng)過測量既有線路上某段曲線曲線的測量資料如下所示：表4-1既有曲線測量資料曲線一（左轉(zhuǎn)）置鏡點(diǎn)測點(diǎn)里程 (° )不300320 0 00 053400 00 203600 00 413800 01 574000 08 354200 17 32不4400 21 334601 00 374801 16 205001 26 375201 38 195401 49 54不5601 58 515801 16 296001 25 476201 35 466401 45 136601 50 08不6801 57 30前視點(diǎn)0 12 564

48、.2 漸伸線原理4.2.1 漸伸線的線型漸伸線的幾何意義，可用圖4-2說明。曲線OA表示任一曲線，將一條沒有伸縮性的細(xì)線，一端固定于O點(diǎn)，把細(xì)線拉緊使其密貼于曲線OA上，然后把細(xì)線另一端點(diǎn)A自曲線OA拉開，使拉開的直線隨時保持與曲線OA相切，A點(diǎn)的移動軌跡為AM1M2M3A，即為曲線OA之端點(diǎn)A的漸伸線。漸伸線與O點(diǎn)的始切線相交于A點(diǎn)，AA線段的長度就是A點(diǎn)對始切線OA的漸伸長度。漸伸線的基本特性如下：漸伸線上某一點(diǎn)(M3)的法線(M3N3)是曲線OA相應(yīng)點(diǎn)(N3)的切線；漸伸線的曲率半徑是漸變的，漸伸線上某一點(diǎn)(M2)的曲率半徑，是該點(diǎn)法線與曲線OA相應(yīng)切點(diǎn)(N2)的長度(M2N2)；漸伸線

49、某兩點(diǎn)(M3，M2)間曲率半徑的增量(M3N3-M2N2)等于曲線OA相應(yīng)點(diǎn)(N3，N2)間弧長的增量(N3N2)。圖4-2 漸伸線長度與中心角的關(guān)系圖4-3 中心角與曲率的關(guān)系4.2.2 計(jì)算漸伸線長度的公式 漸伸線長度E為OA曲線的中心角(rad)在其對應(yīng)弧段上的定積分(見圖732)，漸伸線的曲率是逐漸變化的。當(dāng)極小時，E可視為圓弧長，當(dāng)2點(diǎn)無限接近1點(diǎn)時，E的曲率半徑為 因?yàn)榈暮瘮?shù)，對上式第二項(xiàng)進(jìn)行分部積分，得： (4-1) OA曲線的中心角 (rad)為OA曲線曲率K在其對應(yīng)弧段上的定積分(見圖733)。 （為OA曲線計(jì)算點(diǎn)的半徑） （為OA曲線計(jì)算點(diǎn)的曲率，） (4-2) 圓曲線與三

50、次拋物線型緩和曲線的曲率 令OA曲線表示曲線路段的軌道中心線，則OA曲線由緩和曲線和圓曲線構(gòu)成。圓曲線的曲率K為常數(shù)，K=。緩和曲線的曲率K為變量，隨計(jì)算點(diǎn)距ZH(或HZ)點(diǎn)的長度而變化，K=，。為緩和曲線的半徑變更率，為圓曲線半徑，為緩和曲線長度。 漸伸線長度計(jì)算式 根據(jù)圓曲線和緩和曲線的曲率K，按照公式(4-1)、公式(4-2)可推導(dǎo)出圓曲線和緩和曲線的漸伸線長度計(jì)算公式，如表4-2所示。表4-2 計(jì)算漸伸線長度的有關(guān)公式物理意義計(jì)算通式內(nèi)切圓曲線的計(jì)算式緩和曲線的計(jì)算式1曲率2中心角（rad）為曲率的定積分3漸伸線長度為中心角（rad）的定積分符號意義曲線長曲率中心角（rad）漸伸線長圓

51、曲線半徑計(jì)算點(diǎn)的圓曲線長緩和曲線半徑變更率計(jì)算緩和曲線全長計(jì)算點(diǎn)的緩和曲線長漸伸線長度的實(shí)用計(jì)算公式綜合分析各段曲線的曲線特性，圓曲線兩端加設(shè)緩和曲線，其漸伸線長度的實(shí)用計(jì)算式如表4-3所列。表4-3 漸伸線長度的實(shí)用計(jì)算公式測點(diǎn)范圍漸伸線長度計(jì)算公式符號意義ZHHY=測點(diǎn)里程-ZH里程HYYH=測點(diǎn)里程-ZY里程YHHZ=測點(diǎn)里程-ZY里程=測點(diǎn)里程-YH里程HZ以后=測點(diǎn)里程-QZ里程其中，曲線半徑（m），緩和曲線長（m），轉(zhuǎn)角（rad），。4.2.3 撥距的大小和方向如圖4-4所示曲線撥正，就是把既有曲線上各個20m測點(diǎn)，如和撥正到設(shè)計(jì)曲線的、點(diǎn)上。其撥動距離分別為和，也就是設(shè)計(jì)曲線漸伸

52、線長；或與既有曲線漸伸線長、之差。點(diǎn)的撥動距離=一點(diǎn)的撥動距離=一圖4-4 曲線撥正所以，撥動距離=設(shè)計(jì)曲線的漸伸線長既有曲線的漸伸線長即 = +值，如，表示向圓心方向撥動(曲線內(nèi)壓)；= 值，如，表示向切線方向撥動(曲線外挑)。嚴(yán)格來說，撥動方向是沿著漸伸線方向撥動的。但是因?yàn)閾軇恿亢苄。诩扔星€附近很小的范圍內(nèi)，完全可以認(rèn)為漸伸線方向與既有曲線的法線方向重合。所以，大修工作中，既有曲線撥正是沿法線方向撥動。撥距計(jì)算時，假定曲線撥動前后曲線長度不改變。當(dāng)然對某一測點(diǎn)來說，當(dāng)測點(diǎn)外挑時線路增長，當(dāng)測點(diǎn)內(nèi)壓時線路縮短。但是同一曲線內(nèi)，有的測點(diǎn)外挑，有的測點(diǎn)內(nèi)壓，而且每個測點(diǎn)撥動量都不會很大。所

53、以假定曲線撥動前后長度不變，是可以滿足撥距計(jì)算的精度要求的。撥距計(jì)算中，都是用20 m弦長來代替其所對的曲線長。因?yàn)榍€半徑對20 m短弦來說要大得多，所以20 m短弦與其相對的曲線長是相差無幾的，用20 m短弦代替其所對的曲線長，不會影響計(jì)算精度。4.2.4 撥距計(jì)算的步驟1. 計(jì)算既有曲線各測點(diǎn)的漸伸線長度；2. 選定設(shè)計(jì)曲線半徑；3. 計(jì)算設(shè)計(jì)曲線各測點(diǎn)的漸伸線長度；4. 求出撥動距離，。4.3 既有曲線漸伸線長度的計(jì)算 在曲線外業(yè)測量中，已測出既有曲線上每個20 m測點(diǎn)的偏角，這些偏角是計(jì)算既有曲線漸伸線長度的出發(fā)數(shù)據(jù)。4.3.1 計(jì)算公式的推導(dǎo)1. 基本公式 既有曲線已經(jīng)錯動，但其線型仍和設(shè)計(jì)曲線接近，仍可按緩和曲線與圓曲線的性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)表731中漸伸線長度的計(jì)算式，可知其基本公式：（1）圓曲線的漸伸線長度為： 式中，為測點(diǎn)的偏角，。（2）緩和曲線的漸伸線長度為： 式中，為測點(diǎn)偏角，。（3）據(jù)此可知，既有曲線不論是圓曲線還是緩和曲線，測點(diǎn)的漸伸線長度均為：=該測點(diǎn)偏角的弧度數(shù)×該測點(diǎn)距置鏡