鐵道工程設計素材

鐵道工程設計素材第1頁/共102頁第2頁/共102頁一、主要存在問題

受到列車荷載影響較大的范圍內(基床以上部分)線路結構抵抗變形能力差異，即軌道綜合模量(剛度)平順過渡的問題(舒適度問題)；剛性橋臺與土工結構的柔性路基間工后沉降差引起軌面彎折的限值問題。第3頁/共102頁第4頁/共102頁二、過渡段設置目的

1、使線路剛度逐漸變化，將臺階式跳躍沉降變?yōu)檫B續(xù)的斜坡式沉降，以達到降低列車與線路的振動，減緩線路結構的變形，保證列車安全、舒適、高效運行的目的。2、過渡段長度、剛度如何匹配等國內外均沒明確的結論，過渡段長度從0～60m不等。第5頁/共102頁

增加軌道剛度第6頁/共102頁第7頁/共102頁增加路基剛度第8頁/共102頁UseofHotMixAsphalt第9頁/共102頁

Useofcantileveredslab第10頁/共102頁三、路橋過渡段的工程措施第11頁/共102頁

工程上常用的措施:

1.在軌道剛度較小一側增大路基基床的垂向剛度，以減少路基的沉降。

2.在軌道剛度較小一側增大軌道的垂向剛度。

3.在軌道剛度較大一側降低軌道的垂向剛度。

4.改進橋頭路面結構。

第12頁/共102頁日本新干線的路橋過渡段設置措施第13頁/共102頁德國高速鐵路的路橋過渡措施

第14頁/共102頁國外常用的方法1、加筋土法第15頁/共102頁第16頁/共102頁2、碎石類優(yōu)質材料填筑法

日本德國使用力學性能較好的輕型材料（如EPS，人工氣泡混凝土等）填筑過渡段是近年國內外研究開發(fā)和應用的一種減輕結構物自重的工藝方法。該法可顯著減少臺背填料自身的壓縮變形，降低對地基豎向加載作用及對橋臺結構的水平土壓力，使地基變形減小，并可與地基處理進行綜合考慮，降低地基處理費用，減小地基處理范圍和縮短施工工期。第17頁/共102頁3、過渡板法注意：①由于列車荷載更大，速度更快，過渡段將更長更厚，這對過渡板的受力非常不利，一旦破損，更換將及其困難。②該處理方法對軌道剛度均勻過渡有利，但不能減少路堤及地基沉降，必須配以其他處理措施才能有效控制由此引起的軌面彎折變形。第18頁/共102頁第19頁/共102頁我國過渡段的處理措施1、路橋過渡段圖2－44普通鐵路過渡段第20頁/共102頁200公里客貨共線鐵路過渡段第21頁/共102頁200～250公里新建客運專線過渡段第22頁/共102頁2、路堤與橫向結構物的過渡段

客貨共線鐵路路堤與橫向結構物過渡段第23頁/共102頁第24頁/共102頁課程設計2第25頁/共102頁鐵路軌道單開道岔幾何設計與布置第26頁/共102頁單開道岔

側線我國90％以上為單開道岔側線主線第27頁/共102頁圖中，a,b為道岔的前長和后長，為轍叉角第28頁/共102頁道岔號數(shù)（轍叉號數(shù)）

Thenumberofturnout

N=cot

轍叉（道岔）號數(shù)越大，轍叉角越小，固定轍叉的有害空間越大。道岔號數(shù)越大，允許列車通過的側向過岔速度越高。在高速鐵路上，為了獲得更高的側向過岔速度，需要采用大號碼道岔。

第29頁/共102頁轍叉部分有害空間轍叉角轍叉咽喉轍叉趾距轍叉跟距第30頁/共102頁轍叉類型從平面上看：直線轍叉和曲線轍叉

直線型轍叉曲線型轍叉第31頁/共102頁單開道岔，軌距加寬的部位：

基本軌前接頭處軌距S1；尖軌尖端軌距S0；尖軌跟端直股及側股軌距Sh；（一）單開道岔軌第32頁/共102頁標準道岔各部位的軌距尺寸（mm）

S

S

第33頁/共102頁（二）道岔各部分軌距加寬遞減尖軌尖端軌距加寬：允許速度不大于120km／h的道岔按不大于6‰的遞減率遞減至基本軌接頭。直尖軌在全長范圍內均勻遞減，曲尖軌按標準圖或設計圖辦理。對口道岔尖軌尖端軌距遞減：兩尖軌尖端距離小于6m時兩尖軌尖端距離大于6m時道岔前端與另—道岔后端相連時，允許速度不大于120km／h的線路第34頁/共102頁北京交通大學軌道教研室35

（一）轉轍器部分的間隔尺寸二、道岔各部分間隔尺寸

保證在最不利的條件下，即輪對一側的車輪輪緣緊貼直股尖軌，另一側車輪輪緣能順利通過而不撞擊1.尖軌的最小輪緣槽寬tmin

第35頁/共102頁

直線尖軌:跟端輪緣槽

跟端支距:第36頁/共102頁2.尖軌動程d0

尖軌動程為尖軌尖端非作用邊與基本軌作用邊之間的擺動幅度，規(guī)定在距尖軌尖端380mm的第一根連桿中心處量取?！惰F路線路修理規(guī)則》規(guī)定：尖軌在第一連接桿處的最小動程，直尖軌為142mm，曲尖軌為152mm，

AT型彈性可彎尖軌12號普通道岔為180mm，提速道岔為160mm；18號道岔允許速度大于160km／h時，為160mm，否則為160mm或180mm；第37頁/共102頁（二）導曲線支距單開道岔，以直股基本軌工用邊為橫坐標軸，導曲線上各點距此軸的垂直距離稱為導曲線支距。導曲線支距按道岔標準圖或設計圖設置，在曲導軌與基本軌工作邊之間測量，可根據(jù)需要設置6mm的超高，并在導曲線范圍內按不大于2‰順坡。

導曲線支距正確與否對保證導曲線的圓順起著十分重要的作用。

第38頁/共102頁導曲線支距計算第39頁/共102頁

（校核）導曲線后插直線長

第40頁/共102頁41

（三）轍叉和護軌部分的間隔尺寸轍叉及護軌部分需要確定的間隔尺寸主要是：轍叉咽喉輪緣槽寬查照間隔D1及D2

護軌輪緣槽寬翼軌輪緣槽寬轍叉有害空間第41頁/共102頁1.轍叉咽喉輪緣槽寬

第42頁/共102頁43

2.查照間隔D1及D2

D1（護軌作用邊至心軌作用邊的查照間距

）

應保證車輪輪對在最不利的條件下，最大輪對一側輪緣受護軌的引導，而另一側輪緣不撞擊轍叉心。第43頁/共102頁44

D1、D2尺寸涉及到車輪是否安全通過或撞擊叉心問題，必須加以保證，每次都要檢查，因此稱“查照間隔”。查照間隔

D2：護軌作用邊至翼軌作用邊的查照間隔

D2：保證最小車輪通過時不被楔住

。第44頁/共102頁《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定：標準為42mm。側向軌距為1441mm時，側向輪緣槽標準寬度為48mm，容許誤差為+3、-1mm。3.護軌輪緣槽的寬和長第45頁/共102頁46

第46頁/共102頁47

4.轍叉翼軌平直段輪緣槽寬

為使具有最小輪背內側距的輪對自由通過轍叉的平直段，應有

：第47頁/共102頁5.有害空間

第48頁/共102頁單開道岔的總布置圖第49頁/共102頁第50頁/共102頁道岔設計一般分為兩種一種是給出鋼軌的類型、側向容許通過速度、機車的類型等條件進行道岔的設計。另一種是在生產實際中大量遇到的情況，已知鋼軌的類型和道岔號數(shù)、導曲線半徑、轉轍器類型、轍叉類型及長度，來計算道岔布置總圖。單開道岔總圖計算，包括以下幾項主要內容：道岔主要尺寸計算、配軌計算、導曲線支距的計算、各部分軌距的計算、岔枕布置、繪制道岔布置總圖、提出材料數(shù)量表。第51頁/共102頁道岔主要尺寸O道岔中心

轍叉角R導曲線半徑道岔中心第52頁/共102頁

需要計算的尺寸如下：道岔前長a（道岔前軌縫中心到道岔中心的距離），道岔后長b（道岔中心到道岔后軌縫中心的距離）－－施工重要尺寸（定出道岔的位置、長度）道岔理論全長Lt（尖軌理論尖端至轍叉理論尖端的距離）道岔實際全長LQ（道岔前后軌縫中心之間的距離）導曲線后插直線長K（當R為已知時）或導曲線外軌半徑R（當K已知時）導曲線后插直線段K是為了減少車輛對轍叉的沖擊作用，避免車輪與轍叉前接頭相撞，而使轍叉兩側的護軌完全鋪設在直線上。第53頁/共102頁道岔的配軌一組單開道岔，除轉轍器、轍叉及護軌外，一般有8根連接軌，分4股，每股2根。所謂配軌就是計算這8根鋼軌的長度并確定其接頭的位置。配軌時應考慮如下一些原則：轉撤器及轍叉的左右基本軌長度，應盡可能一致，以減少基本軌備件的數(shù)量，并有利于左右開道岔的互換；連接部分的鋼軌不宜過短，小號碼道岔一般不小于4.5m，大號碼道岔不小于6.25；配軌時應保證對接接頭，盡量使岔枕布置不發(fā)生困難，同時要考慮安裝軌道電路絕緣接頭的可能性；充分利用整軌、縮短軌、整軌的整分數(shù)倍的短軌，做到少鋸切，少廢棄，選用鋼軌利用較高的方案。

第54頁/共102頁課程設計3第55頁/共102頁鐵路軌道強度計算與分析第56頁/共102頁1、計算資料(1)重型軌道結構組成

鋼軌：60kg／m，U71新軌，25m長的標準軌；軌枕：J—2型混凝土軌枕1760根/km；道床：碎石道碴，面碴25cm，墊碴20cm；路基：砂粘土；鋼軌支點彈性系數(shù)D：檢算鋼軌強度時，取30000N／mm，檢算軌下基礎時，取70000N／mm。(2)DF4內燃機車，軸重、軸距及構造速度2023/5/257——準靜態(tài)計算方法第57頁/共102頁計算圖示2023/5/258圖6-20DF4內燃機車軸距和輪載第58頁/共102頁步驟1、靜力計算計算剛比系數(shù)2023/5/2591000000/1760＝570mm

第59頁/共102頁機車車輛圖2023/5/2601800mm1800mm1800mm1800mm>12000mm第60頁/共102頁步驟2：列表計算2023/5/261計算輪位計算值輪位12311150001150001150009681201800360002.1244.2481-0.16450.0064115000-189227332115000115000115000771571800018002.12402.124-0.16451-0.164518922第61頁/共102頁鋼軌彎矩2023/5/262

準靜態(tài)計算第62頁/共102頁檢算鋼軌動彎應力2023/5/263第63頁/共102頁各種類型鋼軌截面慣性矩與截面系數(shù)2023/5/264——2軌底——1軌頭第64頁/共102頁溫度應力鋼軌重量鋼軌長度7560504312.534.542.550432541.55160702023/5/265無縫線路的溫度應力Mpa第65頁/共102頁步驟3:軌枕壓力計算計算剛比系數(shù)2023/5/266第66頁/共102頁軌枕彎矩計算所采用的D值采用不同的D值原因：對鋼軌有墊板，對軌枕道床無墊板具體數(shù)值：P201表6-22023/5/267軌枕和墊板類型特重型、重型次重型、普通型鋼軌軌枕、道床及基床鋼軌軌枕、道床及基床混凝土枕，橡膠墊板30000700002200042000寬軌枕，橡膠墊板50000120000－－混凝土軌枕軌道的D值第67頁/共102頁2023/5/268計算輪位計算值輪位123111500011500011500011181001800360002.6285.2561-0.0255-0.00224115000-2932-25821150001150001150001091361800018002.26802.268-0.02551-0.0255-2932115000-2932第68頁/共102頁計算軌枕上動壓力2023/5/269（N）第69頁/共102頁計算軌枕彎矩2023/5/270第70頁/共102頁道床頂面應力檢算：2023/5/271第71頁/共102頁路基頂面應力計算2023/5/272第72頁/共102頁課程設計4第73頁/共102頁鐵路會讓車站與高鐵車站設置第74頁/共102頁會讓車站設置在單線鐵路上1．作業(yè)：主要辦理列車的到發(fā)、會車、讓車，僅辦理少量的客貨運業(yè)務2．設備：到發(fā)線，通信、信號設備及旅客乘降、辦公房屋第75頁/共102頁會讓站：設置在單線鐵路上（1）橫列式會讓站：設一條到發(fā)線時第76頁/共102頁會讓站：設置在單線鐵路上（2）橫列式會讓站：設二條到發(fā)線時第77頁/共102頁會讓站：設置在單線鐵路上（3）縱列式會讓站特點：兩到發(fā)線縱向排列，并向逆運轉方向錯移一個貨物列車到發(fā)線的有效長度。第78頁/共102頁車站線路種類車站應設有正線，根據(jù)車站作業(yè)的需要還需配置各種用途的站線。

正線：連接區(qū)間并貫穿或直股伸入車站的線路。

段管線：鐵路機務段、車輛段、工務段、電務段等專用并管理的線路。

特定用途線：為保證安全而設置的安全線和避難線。

站線包括了到發(fā)線、牽出線、調車線、貨物線及站內指定用途的其他線。

到發(fā)線：供接發(fā)旅客和貨物列車的線路。

貨物線：用于貨物裝卸作業(yè)的貨車停留線路。第79頁/共102頁調車線、牽出線：用于車列解體和編組并存放車輛的線路。岔線：在區(qū)間或站內接軌，通向路內、外單位的專用線路。站內指定用途的其他線路主要有機車走行線、機待線、車輛站修線、駝峰迂回線及駝峰禁溜線等Ⅱ－正線；1，3－到發(fā)線；5，6，7，8－調車線；9，10－站修線；11，13－牽出線；12－貨物線；機1－機車走行線。第80頁/共102頁高速鐵路車站

1.高速站與既有站分設的布置圖（1）高速越行站：辦理中速旅客列車待避高速旅客列車。正線Ⅰ、Ⅱ辦理高速列車通過，到發(fā)線3、4辦理中速列車待避第81頁/共102頁1.高速站與既有站分設的布置圖（2）高速中間站：第82頁/共102頁1.高速站與既有站分設的布置圖（3）始發(fā)、終到站：（4）高速通過站：第83頁/共102頁2.高速站與既有站合設的布置圖（1）高速車場與既有站在同一平面并列合設第84頁/共102頁課程設計5第85頁/共102頁鐵路信號設置目的及其功能特點第86頁/共102頁一、信號的基本概念：1、鐵路信號：是向有關行車人員和調車人員發(fā)出指示和命令；鐵路信號設備：是鐵路信號、聯(lián)鎖設備、閉塞設備的總稱。它的主要作用是保證行車與調車安全和提高鐵路的通過能力。2、鐵路信號三種不同顏色：紅色：停車黃色：注意或減速行駛綠色：按規(guī)定速度運行第87頁/共102頁3、分類：按人體感官辨別不同分

(1)視覺信號：信號機，機車信號，信號旗、牌，火炬等；

(2)聽覺信號：號角、響墩、機車鳴笛等。

第88頁/共102頁按設置位置分

(1)固定信號：臂板信號機、色燈信號機（一般設在線路左側）、機車信號

(2)移動信號：信號牌、信號旗。第89頁/共102頁二、固定信號機設置：

固定信號機按結構：分為臂板信號機、色燈信號機

幾種主要信號機的設置：

(1)進站信號機：作用：用來防護車站安全，指示列車能否由區(qū)間進入車站及進入車站的相關條件。設置地點：設在進站線路最外方道岔尖軌尖端（逆向道岔）不少于五十米的地點。

顯示意義：

一個紅色燈光——不準列車越過該信號機。

一個黃色燈光——準許列車經道岔直向位置，進入正線準備停車。

兩個黃色燈光——準許列車經道岔側向位置，進入站內準備停車。

一個綠色燈光——準許列車按規(guī)定速度經正線通過車站。

一個紅色燈光及一個月白色燈光——準許列車在該信號機前方不停車，以不超過20公里/小時的速度進站，并須準備隨時停車。信號燈含義第90頁/共102頁(2)出站信號機：作用：用來防護區(qū)間的安全，指示列車能否由車站設置地點：進入區(qū)間。設在每一發(fā)車線路警沖標內方的適當?shù)攸c。顯示意義：一個紅色燈光：不準列車越過該信號機。

一個綠色燈光：準許列車按規(guī)定速度經正線通過車站第91頁/共102頁

(3)預告信號機：作用：將主體信號機的顯示狀態(tài)提前告訴司機。設置點：應設在距主體信號機不少于800米的地方。顯示意義：一個綠色燈光：表示主體信號機在開放狀態(tài)。

一個黃色燈光：表示主體信號機在關閉狀態(tài)。第92頁/共102頁

(4)通過信號機：作用：指示列車能否進入它所防護的閉塞分區(qū)或所間區(qū)間。設置點：設在自動閉塞區(qū)段的閉塞分區(qū)分界處或非自動閉塞區(qū)段的所間區(qū)間分界處顯示意義：（自動閉塞）一個綠色燈光：準許列車按規(guī)定速度運行，表示運行前方至少有兩個閉塞分區(qū)空閑。一個黃色燈光：要求列車注意運行，表示運行前方有一個閉塞分區(qū)空閑。

一個紅色燈光：列車應該在信號機前停車。

（非自動閉塞區(qū)間）一個綠色燈光：準許列車按規(guī)定速度運行。一個紅色燈光：不準列車越過該信號機。第93頁/共102頁（5）調車信號機作用：指示調車機車進行作業(yè)。

設置點：經常進行調車作業(yè)的線路上或非聯(lián)鎖區(qū)到聯(lián)鎖區(qū)的入口處。顯示意義：一個白色燈光：準許越過該信號機調車。一個藍色燈光：不準越過該信號機調車。第94頁/共102頁（6）進路信號機：指示列車能否由一個車場開到另一個車場。（7）駝峰信號機：指示駝峰調車機的推送速度及去峰下禁溜線進行調車。設在峰頂平臺上。（8）復示信號機：指示前方看不到的信號。第95頁/共102頁三、色燈信號機

色燈信號機：不管白天還是夜間都是用不同顏色的燈光來顯示信號的。按照結構的不同，以分為透鏡式和探照

式兩大類。透鏡式信號機是一組透鏡給出一個顏色的燈光。如果要顯示多種顏色信號燈光時就要有多組透鏡，所以又稱它為多燈式信號機。

探照式色燈信號機是一組透