鐵路基本知識

鐵路基本知識鐵路由蒸汽牽引方式開始，發(fā)展到內(nèi)燃牽引方式和電氣牽引方式，構(gòu)成鐵路系統(tǒng)的主要組成部分有：線路、車輛、機車、車站和信號與通信設備。線路鐵路線路是機車車輛和列車運行的基礎。它直接承受機車車輛輪對傳來的壓力，為了保證列車能按規(guī)定的最高速度安全、平穩(wěn)和不間斷的運行，是鐵路運輸部門能夠質(zhì)量良好地完成客貨運輸任務，鐵路線路必須經(jīng)常保持完好狀態(tài)。鐵路線路是由路基、橋隧建筑物和軌道組成的一個整體工程結(jié)構(gòu)。路基鐵路路基是為了滿足軌道鋪設和運營條件而修建的土木構(gòu)筑物。路基必須保證軌頂設計標高，并與橋梁隧道連接組成完整貫通的鐵路線路。在鐵路線路工程中，路基常見的兩種基本形式是路堤和路斬。當鋪設軌道的路基面高于天然地面時，路基以填筑方式構(gòu)成，這種路基稱為路堤，如圖1-1（a）所示。當鋪設軌道的路基面低于天然地面時，路基以開挖方式構(gòu)成，這種路基稱為路斬，，如圖1-1（b）所示。此外，還有半路堤，半路斬或不填不挖路基，如圖1-1（c）、（d）、（e）所示。橋隧建筑物當鐵路線路要通過江河、溪溝、谷地及山嶺等天然障礙，或要跨越公路、鐵路時，就需要修建橋隧建筑物，以便鐵路線路得以繼續(xù)向前延伸。橋隧建筑物包括橋梁、涵洞、明遂、隧道等。橋梁橋梁主要由橋面、橋跨結(jié)構(gòu)、墩臺及基礎三部分組成，如圖1-2所示。橋面是橋梁上鋪設軌道的部分：橋墩結(jié)構(gòu)是橋梁承受荷載、跨越障礙的部分；墩臺是支撐橋墩結(jié)構(gòu)的部分，包括橋墩和橋臺，設于橋梁中部的支座稱為橋墩，設于橋梁兩端的支座叫做橋臺。橋墩與橋臺的底部為墩臺的基礎。兩個相鄰墩臺之間的空間叫做橋孔。每個橋孔在設計水位處的距離叫孔徑。從橋墩結(jié)構(gòu)底部到設計水位的高度以及相鄰兩墩臺之間的界限空間，叫橋下凈空。橋梁的孔徑和橋下凈空應能滿足排泄洪水、泥石流、流水或船舶通航的要求。每一橋跨兩端支座間的距離，叫做跨度。整個橋梁包括墩臺在內(nèi)的總長度，是橋梁的全長。橋梁按建造材料分為鋼橋、鋼筋混凝土橋、石橋等：按橋梁長度分為小橋、中橋、大橋、特大橋等；按橋梁外形分為梁橋、拱橋、斜拉橋等。涵洞涵洞設在路堤下部的填土中，是用以通過水流的一種建筑物。涵洞主要由洞身（有若干管節(jié)所組成）、基礎、端墻和翼墻所組成，如圖1-3所示。管節(jié)埋在路基之中，它具有一定的縱向坡度（從進口向出口），以便排水。端墻和翼墻的作用，是便于水流進出涵洞，同時還可以保護路堤邊坡，使它不受水流的沖刷。按照建筑材料的不同，涵洞有石涵、混凝土涵、鋼筋混凝土涵、鐵涵等多種。涵洞的截面有矩形、圓形、拱形等不同形式。隧道鐵路隧道大多建在山中，以避免開挖很深的路斬，或修建很長的迂回線。此外，還有建筑在河床、海底或湖底以下的水底隧道和建筑在大城市地下的地下鐵道。在隧道口應修筑洞門，以便保護洞口上方的仰坡和兩側(cè)邊坡的穩(wěn)定；洞頂要修建筑截水溝，用以攔截從山坡下來的流水以保護洞口。在隧道內(nèi)，除了通過特別堅硬的石層以外，一般還要用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土等材料所內(nèi)部襯磚，以便防止四周巖石層塌落、變形和滲水。軌道在路基、橋隧建筑物修建成之后，就可以在上面鋪設軌道。軌道由鋼筋、軌枕、連接零件、道床、防爬設備和道岔等主要部件組成，如圖1-4所示。它起著機車車輛運行的導向作用，直接承受由車輪傳來的壓力，并將其傳遞給路基或橋隧建筑物。鋼軌鋼軌的作用是直接承受車輪的巨大壓力并引導車輪的運行方向，因此它應當具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐磨性。為了使鋼軌具有最佳的抗彎性能，鋼軌的斷面形狀采用“工”字形，如圖1-5所示，軌頭、軌腰和軌底組成。在我國，鋼軌的類型或強度已每米長度的大致質(zhì)量（千克數(shù)）表示，現(xiàn)行的標準鋼軌類型有：75kg/m、60kg/m、50kg/m。鋼軌的長度長一些好，這樣可以減少接頭的數(shù)量，列車運行平穩(wěn)并可節(jié)省接頭零件和線路的維修費用，但是由于加工條件和運輸條件的限制，一根鋼軌的軋制長度是有限的。軌枕軌枕的作用是支撐鋼軌，并將鋼軌傳來的壓力傳遞給道床，同時又可保持鋼軌的位置和距離。軌枕按照制作材料分，主要由鋼筋混凝土枕和木枕兩種。連接零件連接零件包括接頭連接零件和中間連接零件兩類。接頭連接零件是用來連接鋼軌與鋼軌間的接頭的，它包括雙頭夾板、螺栓、螺帽和彈性墊圈等。鋼軌接頭處必須保持一定的縫隙，這一縫隙叫做軌縫。當氣溫發(fā)生變化是，軌縫可滿足鋼軌的自由伸縮。中間連接零件（又稱扣件）的作用是將鋼軌緊固在軌枕上。道床道床是鋪設在路基面上的石砟（道砟）墊層。主要作用是支撐軌枕，把從軌枕上部的壓力均勻地傳遞給路基；并固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向或橫向移動；緩和機車車輛輪對對鋼軌的沖擊。道床的材料應當具有堅硬、不易風化、富有彈性并有利于排水的特點。常用的材料有碎石、卵石、粗砂等。其中以碎石最為優(yōu)，我國鐵路一般采用碎石道床。防爬設備因列車運行時縱向力的作用，使鋼軌產(chǎn)生縱向移動，有時甚至帶動軌枕一起移動，這種現(xiàn)象叫軌道爬行。軌道爬行往往引起軌縫不勻，軌枕歪斜等線路病害，對軌道的破壞性極大，嚴重時還會危及行車安全。因此，必須采用有效措施加以防止。通常的做法是，一方面加強鋼軌與軌枕的扣壓力和道床阻力；另一方面是設置防爬設備（防爬器和防爬撐）。常用的防爬器為穿銷式防爬器。道岔道岔是一種使機車車輛能從一股道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設備，在車站上大量鋪設。圖1-6為最常用的普通單開道岔，它由轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護軌、連接部分組成。客運站和客貨運站等。中間站是為沿線城鄉(xiāng)人民及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務，提高鐵路區(qū)段通過能力，保證行車安全而設的站。它主要辦理列車的到發(fā)、會讓和越行，以及客貨運業(yè)務。中間站設備規(guī)模小，但數(shù)量很多。它遍布全國鐵路沿線中、小城鎮(zhèn)和農(nóng)村，在發(fā)展地方工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，溝通城鄉(xiāng)物資交流中起著很重要的作用。區(qū)段站多設在中等城市和鐵路網(wǎng)上牽引區(qū)段的起點和終點。區(qū)段站的主要任務是為鄰接的鐵路區(qū)段供應及整備機車，為無改編中轉(zhuǎn)貨物列車辦理規(guī)定的技術(shù)作業(yè)，并辦理一定數(shù)量的列車解編作業(yè)和客貨運業(yè)務。編組站是鐵路網(wǎng)上辦理大量貨物列車解體和編組作業(yè)，并設有完善調(diào)車設備的車站。鐵路樞紐是鐵路網(wǎng)的一個組成部分。在鐵路網(wǎng)終端或交匯地區(qū)，由各種鐵路線路、專業(yè)車站以及其他為運輸服務的有關設備組成的總體，稱為鐵路樞紐。鐵路樞紐是客貨流從一條鐵路轉(zhuǎn)運到各接軌鐵路的中轉(zhuǎn)地區(qū)，也是所在城市客貨到發(fā)及聯(lián)運的地區(qū)。除樞紐內(nèi)各種車站辦理的有關業(yè)務外，在貨物運輸方面，有個鐵路方向之間的無改編列車和改編列車的專線以及擔當樞紐地區(qū)車流交換的小運轉(zhuǎn)列車的作業(yè)。在旅客運輸方面有直通、管內(nèi)和市郊旅客的作業(yè)。在貨運業(yè)務方面，辦理各種貨物的承運、裝卸、發(fā)送、保管等作業(yè)；此外，還有供應運輸動力、進行機車車輛的檢修等作業(yè)。鐵路樞紐對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，城市和國防建設以及各種交通運輸工具之間的分工與協(xié)作，都有密切的關系。信號與通信設備鐵路信號設備是鐵路信號、連鎖、閉塞等設備的總稱。它的主要作用是保證列車運行、利于調(diào)車工作的安全和提高鐵路通過能力。同時對增加鐵路運輸經(jīng)濟效益、改善鐵路職工勞動條件也起著重要的作用。鐵路信號是向有關行車和調(diào)車人員發(fā)出的指示和命令。鐵路信號按感官可分為視覺信號和聽覺信號兩大類。視覺信號是以物體或燈光的顏色、形狀、位置、數(shù)目或數(shù)碼顯示等特征表示的信號，例如用信號機、機車信號、信號旗、信號牌、火炬等表示；聽覺信號是以不同聲響設備發(fā)出音響的強度、頻率、音響長短和數(shù)目等特征表示的信號，如號角、口笛、響墩發(fā)出的音響及機車、軌道車鳴笛等發(fā)出信號。我國規(guī)定三種基本顏色表示鐵路信號，即紅色表示停車，黃色表示注意或減速行駛，綠色表示按規(guī)定速度行駛。聯(lián)鎖設備，用于保證站內(nèi)行車和調(diào)車工作的安全和提高車站的工作能力。列車的進、出站和站內(nèi)的調(diào)車工作通常是根據(jù)防護每一進路信號機的顯示狀況進行的，而被防護的進路又是靠操縱道岔來排列，因此，有關信號機和道岔之間，以及信號機與信號機之間應建立起一種相互制約的關系，才能保證車站的安全，我們把這種制約關系叫做聯(lián)鎖。為完成各種聯(lián)鎖而安裝的技術(shù)設備叫聯(lián)鎖設備。閉塞設備，用于保證列車在區(qū)間內(nèi)運行的安全和提高區(qū)間的通過能力。在單線鐵路上，為防止一個區(qū)間同時進入兩列對向運行的列車而發(fā)生正面沖突，以及避免兩列同向運行的列車（包括復線區(qū)段）發(fā)生追尾事故，鐵路上規(guī)定區(qū)間兩端車站值班員在向區(qū)間發(fā)車前必須辦理的行車聯(lián)絡手續(xù)，叫做行車閉塞（簡稱閉塞）手續(xù)。用于辦理行車閉塞的設備叫閉塞設備。閉塞設備必須保證一個區(qū)間內(nèi)，