【正文】 .......................................................................... 13 鋼軌的選取 .............................................................................................. 13 軌枕的選取 .............................................................................................. 13 聯(lián)接零件的選取 ...................................................................................... 13 道床的選取 .............................................................................................. 13 第三章 軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 ........................................................................................ 17 計(jì)算資料 .......................................................................................................... 17 軌道各部件強(qiáng)度檢算 ....................................................................................... 17 機(jī)車通過曲線的允許速度的確定 .......................................................... 17 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計(jì) Ⅵ 鋼軌強(qiáng)度檢算 .......................................................................................... 17 軌枕的彎矩檢算 ....................................................................................... 20 道床頂面應(yīng)力的檢算 .............................................................................. 21 路基面道床壓力的檢算。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。實(shí)施大面積提速調(diào)圖，將進(jìn)一步增強(qiáng)鐵路的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)激烈、變化迅捷的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，不斷調(diào)整、掌握主動(dòng)、適應(yīng)挑戰(zhàn)，為鐵路跨越式發(fā)展創(chuàng)造良好的經(jīng)營(yíng)環(huán)境。通過連續(xù)六次大規(guī)模的提速，鐵路在適應(yīng)市場(chǎng)需求方面取得了重大突破。 同時(shí)，廣深準(zhǔn)高速鐵路的建成，為實(shí)施大規(guī)模提速儲(chǔ)備了技術(shù)，積累了經(jīng)驗(yàn)。提速前，大部分線路使用的是 25 米或 50 米長(zhǎng)的短鋼軌，這既降低了旅客的舒適度，也容易對(duì)鋼軌、車輪、軸承等造成損害。 1995 年 6 月 28 日，鐵道部部長(zhǎng)辦公會(huì)議決定 :“提速是提高旅客列車及貨物列車的運(yùn)行速度，倡導(dǎo)一種高質(zhì)量的服務(wù)精神，積極參與運(yùn)輸市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。目前，全國(guó)各個(gè)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(huì)主義市場(chǎng)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(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變”。各國(guó)鐵路旅客列車的旅行速度，是衡量鐵路運(yùn)輸技術(shù)水平的重要指標(biāo)，在相當(dāng)程度上反映一個(gè)國(guó)家鐵路的水平。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。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(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的制約。因此，鐵路既有線提速空間依然廣闊。以京滬線為例，這條鐵路以占全國(guó)鐵路 2%的營(yíng)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。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。實(shí)施 提速，原先的“重量、密度、速度”的匹配關(guān)系不能適用。中國(guó)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(guó)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。提速后的鐵路客流大幅度攀升。 2. 鐵路大提速使整個(gè)社會(huì)受益 鐵路大提速不僅僅是列車速度的提高，同時(shí)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。 1996 年，公路客運(yùn)量首次 超過鐵路。同時(shí)，廣大旅客貨主對(duì)運(yùn)輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，特別對(duì)快捷性和舒適性提出了更高的要求。更換提速道岔、Ⅲ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(zhǎng)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)。加強(qiáng)人 員培訓(xùn)，提高了職工適應(yīng)提速需要的技能。 提 速線路主要技術(shù)問題及對(duì)策 既有線提速改造是個(gè)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。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。對(duì)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(gè)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(gè)邊工作、邊折損更換、邊變性維修的過程。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(shí)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(dòng)態(tài)不平順是指在列車運(yùn)行中產(chǎn)生的不平 順。這些失敗的教訓(xùn)，很多都是因?yàn)閷?duì)高平順要求認(rèn)識(shí)不夠、對(duì)平順華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 7 性控制不嚴(yán)、采取的措施不當(dāng)造成的。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(dòng)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。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。軌道結(jié)構(gòu)和一般工程結(jié)構(gòu)的顯著差別實(shí)在運(yùn)營(yíng)條件下，要隨時(shí)消除這些永久變形。因此，軌道結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)，要用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和方法進(jìn)行研究。 軌道結(jié)構(gòu)的類型 ? 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(guó)內(nèi)外的已獲得廣泛的應(yīng)用。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。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、 平順 和阻力最小的滾動(dòng)表面。 (3)較強(qiáng)的抗不均勻磨耗性能和鋼軌全長(zhǎng)范圍內(nèi)硬度的均勻性，避免引起 波紋、波浪等不均勻磨耗。 (7)嚴(yán)格的尺寸公差及鋼軌工作邊平順性，減少軌道周期性不平順。 通過技術(shù)鑒定。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。而法國(guó) TGV高速線路為了減少軌道變形、增大強(qiáng)度，采用每根 245kg、長(zhǎng) 的雙塊式混凝土軌枕。我國(guó)近 50 年發(fā)展應(yīng)用的軌枕形式與大多數(shù)國(guó)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。一種是鐵道科學(xué)研究院主研的 TKⅢ型軌枕，另一種是專業(yè)設(shè)計(jì)院主研的 YⅢ型軌枕。由于軌枕長(zhǎng)度增加到 ，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； ，較Ⅱ型軌枕分別提高了 43%和 65%。 提速線路的扣件運(yùn)行速度高、行車密度大，對(duì)軌道平順性有極高的要求，因此對(duì)鋼軌扣件有比一般扣件有更高的要求。 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)生位移的可能性，如果鋼軌產(chǎn)生爬行，會(huì)引起諸多線路病害。軌下墊層起減 振和隔振的作用。 5. 絕緣性好 為保證行車的絕對(duì)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。因?yàn)閺椥钥奂哂锌趬毫Υ?、?lián)結(jié)牢固和良好的彈性等特點(diǎn)。不足以滿足我國(guó)高速鐵路的發(fā)展。高速鐵路有砟軌道對(duì)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。一般要求道砟顆粒盡量大小均勻，以保證 排水暢通。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。 鋼軌的選取 考慮到我國(guó)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(guó)生產(chǎn)的 CHN60 鋼軌斷面的 U71Mn 鋼軌?？奂x?、笮蛷棗l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。枕下道砟厚度為 35cm，墊層道砟厚度為 20cm的Ⅰ級(jí)道砟。軸距 ，機(jī)車構(gòu)造速度 160km/h。 鋼軌強(qiáng)度檢算 動(dòng)車組的兩個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)向架的車輪作為計(jì)算輪，因?yàn)閯?dòng)車組為兩軸轉(zhuǎn)向架，所以都要計(jì)算車輪的當(dāng)量荷載 ?uP ，計(jì)算結(jié)果見 下表。所以隨便選取一個(gè)計(jì)算輪來計(jì)算靜彎矩。 其中△ H 是欠超高，我國(guó)《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(gè)別特殊情況下不大于 110mm。 75= 查規(guī)范可得 R=8000m時(shí)的橫向水平力系數(shù) f=。計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用 D=70000N/mm，由此可以求的β和k 的值： )(0 0 1 4 2 1 1 64),( 1 66 0 07 0 0 0 014454??????????mmEJkM P aK? 2． 計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載 ?ηP 。 75=， )(73993679772 2))()(()1)(1)(1( 21NPaaRR pjd??????????????? ? ????? dR 約為靜輪載的 %，用此計(jì)算值來計(jì)算軌枕彎 矩。 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計(jì) 20 )(5 9 9 1 4 2 87 3 9 9 3])1 1 7 522 6 0 03(45501 1 7 585502 6 0 0122 6 0 031 1 7 54[])23(481234[221122mmNReLeaLaLeMdc????????????????????????? 對(duì)于重型軌枕的計(jì)算 )(7399300739934 55042600)4 4( 1 mmNRaLM dc ??????????? 顯然，軌枕中部支承時(shí)產(chǎn)生的負(fù)彎矩比中部不支承時(shí)的彎矩大 32%。 M P ambeR db ?????? 上述 M Pabb ][ ?? ?? ，滿足條件。道床厚度為 550mm。用偏角法測(cè)量既有曲線，在第一測(cè)段，要測(cè)出每個(gè) 20 m測(cè)點(diǎn)的偏角，即切線方向與置鏡點(diǎn)到各測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；移動(dòng)置鏡點(diǎn)后的各個(gè)測(cè)段，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與置鏡點(diǎn)到每個(gè) 20 m測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；最后一個(gè)置鏡點(diǎn)，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與切線方向的夾角φ ZH 。 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)，把華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 23 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(shí)保持與曲線 OA 相切， A 點(diǎn)的移動(dòng)軌跡為 AM1M2M3? A?，即為曲線 OA 之端點(diǎn) A 的漸伸線。當(dāng)△ ? 極小時(shí)，△ E 可視為圓弧長(zhǎng)，當(dāng)χ2 點(diǎn)無限接近 χ1 點(diǎn)時(shí)，△ l ，△ E 的曲率半徑為 ? ? ? ??? ??????? llE A ? ? ?? ?? ???????? AA AA ldllddldllAAEAAAAA ?? ?? ????? 00 00 因 l 為 ? 的函數(shù)，對(duì)上式第二項(xiàng)進(jìn)行分部積分，得： ?? ??????? ??? AA llAAAAA dldlllE 00 ???? (41) ? OA 曲線的中心角 ? (rad)為 OA 曲線曲率 K在其對(duì)應(yīng)弧段上的定積分 (見圖 7— 3— 3)。 C 為緩和曲線的半徑變更率 ，R 為圓曲線半徑， 0l 為緩和曲線長(zhǎng)度。 撥距的大小和方向 如圖 44 所示曲線撥正，就是把既有曲線上各個(gè) 20m 測(cè)點(diǎn)，如 1b 和 2b 撥正到設(shè)計(jì)曲線的 ‘ 1b 、 39。22bb ，也就是設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng) 39。11bb = 39。22bb ，表示向圓心方向撥動(dòng) (曲線內(nèi)壓 )；△ = －值，如 39。所以，大修工作中，既有曲線撥正是沿法線方向撥動(dòng)。所以假定曲線撥動(dòng)前后長(zhǎng)度不