【正文】 .................................................................................. 67 軌道狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測 .................................................................................. 68 提速道岔監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .............................................................................. 73 系統(tǒng)設(shè)計原則和標(biāo)準(zhǔn) ............................................................................... 73 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式 ............................................................................... 74 監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) .................................................................................. 75 道岔現(xiàn)場監(jiān)測 單元的軟件設(shè)計 ...................................................................... 79 系統(tǒng)分析和軟件設(shè)計原則 ....................................................................... 79 系統(tǒng)初始化及 用戶使用界面設(shè)計 ........................................................... 82 附錄：提速道岔檢測系統(tǒng)部分界面代碼 .................................................................. 91 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計 Ⅵ 1．主界面源代碼： ................................................................................................ 91 2．道岔設(shè)置界面源代碼： ............................................................................... 95 3．實時監(jiān)控界面源代碼： .................................................................................... 98 4．道岔顯示界面源代碼： .................................................................................. 101 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 1 第一章 既有線路提速概述 鐵路實施大提速的必要性 1. 國民經(jīng)濟發(fā)展需要鐵路大提速 我國正處在新一輪經(jīng)濟增長周期，國民經(jīng)濟發(fā)展勢頭迅猛，對 交通 運輸?shù)男枨笈c日俱增，迫切需要鐵路提供強有力的運輸支持。通過連續(xù)六次大面積的提速調(diào)圖，不斷提高鐵路運輸質(zhì)量，進一步縮短了客車旅 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，進一步適應(yīng)了旅客貨主高質(zhì)量的運輸需求，提高人們的生活質(zhì)量。事實證明，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)進步的加快也為實施提速提供了強大的支持。 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。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 提速也是社會進步的重要標(biāo)志。這是中國鐵路落實 科學(xué) 發(fā)展觀、適應(yīng)國民經(jīng)濟持續(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。在高強度的運輸中，不同等級列車的速度、密度、重量對于運輸組織、軌道結(jié)構(gòu)、信號系統(tǒng)和牽引動力等技術(shù)和裝備的要求截 然不同，實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。 在 中國 的鐵路上實施提速工程，是對鐵路原有運輸模式的重大突破，是從“大重量、高密度、中低速度”的運輸模式向“快速度、大重量、高密度”運輸新模式的重大轉(zhuǎn)變。客票收入年均增長率為 20%。北京 — 沈陽、北京 — 上海、成都 — 重慶、廣州 — 深圳、濟南 — 青島等大城市間，都可通過高速公路出行。改進檢修手段，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。文章下面將從提速線路軌道結(jié)構(gòu)類型的選取、軌道強度檢算、曲線撥正計算、縱斷面拉坡設(shè)計、提速道岔優(yōu)化及監(jiān)測等方面進行討論和研究。 平順的運行表面 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行表面。 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。軌道整體結(jié)構(gòu)變形包括彈性變形和永久變形。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。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 9 表 21 無砟軌道和有砟軌道比較 性能無砟軌道 有砟軌道優(yōu)點 缺點 優(yōu)點 缺點可靠度線路平面幾何形狀易于保存不允許地基沉降容易實現(xiàn)沉降的調(diào)整線路平面幾何形狀不易保存有較高的運輸能力 較低的運輸能力有較高的承載能力 較低的承載能力使用壽命 60 年 （ 較長 ）一旦維修 ， 需要較長時間 ， 中斷行車出現(xiàn)問題 ， 容易維修且維修時間較短30 年 （ 較短 ）投資成本較低 較高 較低 較高節(jié)約用地一旦出現(xiàn)損傷 ， 維修費用較高一旦出現(xiàn)損傷 ， 維修成本較低用地較多列車脫軌后損失較小必須設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)過渡段不需要設(shè)置過渡段每 15 年需要更換道砟舒適性可以達(dá)到較高最大時速可以達(dá)到一般最高時速能適應(yīng)較高荷載要求適應(yīng)較高荷載要求低環(huán)境 選線自由需要更高的降噪標(biāo)準(zhǔn)較小降噪處理 選線的自由度小安全性列車在高速運行中無道砟飛起列車在高速運行中會出現(xiàn)道砟飛起便于公路求援車在混凝土板上行駛公路求援車無法行駛 鋼軌的選取原則 鋼軌是 鐵路軌道 的主要組成部件。 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計 10 (5)良好的道岔機加工性能，以獲得良好的道岔質(zhì)量。 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。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)成本和運輸鋪設(shè)費用也相對較低。 TK— Ⅲ型軌枕主要特點。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大。 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。 我國彈條扣件分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型彈性分開式扣件。如果沒有彈性，列車就無法高速行駛。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。 道床的選取 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，保證路基頂面不發(fā)生永久變形。對于新建線路， 對于通過 R=2600m 曲線軌道機車允許速度速度可按 Vmax= R 計算。 （ 4）計算靜彎矩 M )(1 4 2 9 8 7 0 76 6 3 4 60 0 1 1 14 1 mmNPM u ?????? ?? （ 5）計算動彎矩 dM 計算電力機車運行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度公式為 a=△ V/100，可算得速度系數(shù)為 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計 18 10010010010010010021????????????????VVV??? 由計算偏載系數(shù)β p 的公式：β p=179。 )(52240791))()((14298707)1)()(1( 21mmNfMM pjd??????????????? ???? （ 6）計算鋼軌的動彎應(yīng)力 d1? 和 d2? 查規(guī)范可知，新軌的 3231 3 3 9 4 0 0,3 9 6 0 0 0 mmWmmW ?? ，則可得鋼軌的基本應(yīng)力為 )( 3 9 4 0 05 2 2 4 0 7 9 1)( 9 6 0 0 05 2 2 4 0 7 9 12211M p aWMM p aWMdddd????????軌頭軌底 查規(guī)范可知， 25m長的 60kg/m的鋼軌溫度應(yīng)力 MPat 51?? ，則得到鋼軌的基本應(yīng)力為 )()(,d2,d1M P aM P att ???? ???? ?? ??軌頭軌底 U71 新軌的屈服極限 Sσ =405(MPa)，新軌的安全系數(shù) =，允許應(yīng)力為 )(3 1 0 5][ M P a??? 上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于 ][? ，符合鋼軌的強度檢算條 件。b =150mm，代入式中計算軌下截面正彎矩，得： )(8 1 3 7 2 6 27 3 9 9 3)81 5 01 1 7 52 5 5 0()82( 239。 ?? ta n][2 r39。 圖 41 偏角法測量示意圖 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： ZHCBA , , , , ???? ?ZHCBA ????? ????? ?王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計 22 表 41 既有曲線測量資料 —— 曲線一（左轉(zhuǎn)） 置鏡點 測點里程 φ (176。圓曲線的曲率 K 為常數(shù)， K= R/1 。其撥動距離分別為 39。22bb = 39。當(dāng)然對某一測點來說，當(dāng)圖 44 曲線撥正 王遠(yuǎn) :提速線路軌道工程設(shè)計 26 測點外挑時線路增長，當(dāng)測點內(nèi)壓時線路縮短。 嚴(yán)格來說，撥動方向是沿著漸伸線方向撥動的。22ba 與既有曲線漸伸線長 11ba 、 22ba 之差。 表 42 計算漸伸線長度的有關(guān)公式 物理意義 計算通式 內(nèi)切圓曲線的計算式 緩和曲線的計算式 1 曲率 K K RK 1? CK 1? 2 中心角 ? （ rad）為曲率 K 的定積分 ?? lKdl0? RL?? Cl22?? 3 漸伸線長度 E 為中心角 ? （ rad）的定積分 ?? l dlE 0? RLE 22? ClE 63? 符號意義 l — 曲線長 K — 曲率 ? — 中心角（ rad） E — 漸伸線長 —R 圓曲線半徑 —L 計算點的圓曲線長 —C 緩和曲線半徑變更率 0RlC? —0l 計算緩和曲線全長 —l 計算點的緩和曲線長 ?漸伸線長度的實用計算公式 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，其漸伸線長度的實用計算式如表 43 所列。 漸伸線的基本特性如下： ①漸伸線上某一點 (M3)的法線 (M3N3)是曲線 OA 相應(yīng)點 (N3)的切線； ②漸伸線的曲率半徑是漸變的，漸伸線上某一點 (M2)的曲率半徑，是該點 法線與曲線 OA 相應(yīng)切點 (N2)的長度 (M2N2)； ③漸伸線某兩點 (M3， M2)間曲率半徑的增量 (M3N3M2N2)等于曲線 OA 相應(yīng)點 (N3， N2)間弧長的增量 (N3N2)。 ??????? 。275,117539。 3． 計算軌枕上的動壓力 dR 速度系數(shù)：10010010010010010021????????????????VVV??? 偏載系數(shù)：β p=179。可求：β p=179。 （ 2）計算β值 )(00 11 504 14 454 ???????? mmEIk? 式中 J 為 60kg/m軌道對水平軸的慣性矩，為 44103217 mm? 。 圖 21 道床斷面示意圖 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 15 表 22 改建