【正文】 ................ 75 道岔現(xiàn)場監(jiān)測 單元的軟件設計 ...................................................................... 79 系統(tǒng)分析和軟件設計原則 ....................................................................... 79 系統(tǒng)初始化及 用戶使用界面設計 ........................................................... 82 附錄：提速道岔檢測系統(tǒng)部分界面代碼 .................................................................. 91 王遠 :提速線路軌道工程設計 Ⅵ 1．主界面源代碼： ................................................................................................ 91 2．道岔設置界面源代碼： ............................................................................... 95 3．實時監(jiān)控界面源代碼： .................................................................................... 98 4．道岔顯示界面源代碼： .................................................................................. 101 華東交通大學畢業(yè)設計（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。解決鐵路運輸?shù)摹捌款i”問題，近期必須從實際出發(fā)，走內(nèi)涵擴大再生產(chǎn)之路，立足現(xiàn)有基礎擴充運力，盡最大努力挖掘運輸能力，提高運輸效率，擴大運輸能力。加快科技進 步，提高服務質(zhì)量，改善旅客的乘車環(huán)境，是“人民鐵路為人民”的服務宗旨的具體體現(xiàn)。實施大面積提速調(diào)圖，將進一步增強鐵路的市場競爭能力和自我發(fā)展能力，提高鐵路的經(jīng)濟效益，使鐵路在競爭激烈、變化迅捷的市場經(jīng)濟中，不斷調(diào)整、掌握主動、適應挑戰(zhàn)，為鐵路跨越式發(fā)展創(chuàng)造良好的經(jīng)營環(huán)境。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、直達特快列車、大宗貨物直達列車等，進一步適應了旅客貨主高質(zhì)量的運輸需求，提高人們的生活質(zhì)量。通過連續(xù)六次大規(guī)模的提速，鐵路在適應市場需求方面取得了重大突破。 1997年提速調(diào)圖后，直通客運量大幅度增長，旅客周轉(zhuǎn)量持續(xù)攀升，運輸收入不斷創(chuàng)王遠 :提速線路軌道工程設計 2 歷史新高。 同時，廣深準高速鐵路的建成，為實施大規(guī)模提速儲備了技術，積累了經(jīng)驗。事實證明，提速大大加快了技術創(chuàng)新的步伐，每一次大提速，鐵路技術創(chuàng)新都邁上了一個新臺階；同時，技術進步的加快也為實施提速提供了強大的支持。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。在基礎線路改造中，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。 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行速度，倡導一種高質(zhì)量的服務精神，積極參與運輸市場的競爭。 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。目前，全國各個企業(yè)都在按照黨中央提出的要求，實現(xiàn)“從傳統(tǒng)的計劃經(jīng)濟體制向社會主義市場經(jīng)濟體制的轉(zhuǎn)變，從粗放型向集約型的經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變”。 提速是鐵路科技進步的體現(xiàn)。各國鐵路旅客列車的旅行速度，是衡量鐵路運輸技術水平的重要指標，在相當程度上反映一個國家鐵路的水平。 華東交通大學畢業(yè)設計（論文 ） 3 提速也是社會進步的重要標志。它不僅能促進商品的流通和經(jīng)濟的發(fā)展，而且還能影響人類的文明和生活水平的提高。從這個意義上說，鐵路提速確實是我國社會進步的一個重要標志。解決鐵路運輸?shù)摹捌款i”問題，需 要加快鐵路建設，擴大路網(wǎng)規(guī)模，推進技術裝備 現(xiàn)代 化，挖掘運輸潛力，提高運輸效率，擴大運輸能力，盡最大努力減少對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的制約。這是中國鐵路落實 科學 發(fā)展觀、適應國民經(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。因此，鐵路既有線提速空間依然廣闊。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，運輸密度為世界之最，鐵路運輸效率非常高。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，是世界上客貨運輸最繁忙的干線。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、軌道結構、信號系統(tǒng)和牽引動力等技術和裝備的要求截 然不同，實施提速所面臨的情況十分復雜，處理不好不僅會降低效率，還會給行車安全帶來嚴重影響。實施提速，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。 列車的“重量、密度、速度”是擴能提速提效中相互關聯(lián)的三個重要因素。實施 提速，原先的“重量、密度、速度”的匹配關系不能適用。 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。中國鐵路大提速必然打破原有的運輸模式，通過 科學 的管理、先進的技術裝備和高效的運輸組織，探索出一條具有中國特色的、實現(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。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 2020 公里左右的城市，一天即可到達。提速后的鐵路客流大幅度攀升?？推笔杖肽昃鲩L率為 20%。 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，縮小了與世界先進水平的差距。 20 世紀 90 年代以來，我國客運華東交通大學畢業(yè)設計（論文 ） 5 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。 1996 年，公路客運量首次 超過鐵路。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。同時，廣大旅客貨主對運輸質(zhì)量和服務質(zhì)量，特別對快捷性和舒適性提出了更高的要求。通過五次大提速，鐵路在許多方面 有了明顯的改進和提高，使整個社會從中受益。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，延展無縫線路長度，在線路兩側設封閉柵欄，推廣大型養(yǎng)路機械，整治線橋隧病害，使線路基礎得到了明顯加強。改進檢修手段，提高檢修能力和水平，使移動設備的性能和質(zhì)量得到了明顯提高。加強人 員培訓，提高了職工適應提速需要的技能。提速也促進了經(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，運輸 企業(yè) 開始注重研究市場，按照市場需求來配置運力資源、調(diào)整產(chǎn)品結構。 提 速線路主要技術問題及對策 既有線提速改造是個系統(tǒng)工程，運輸、機務、工務、電務等各專業(yè)的改造應綜合考慮、合理匹配。文章下面將從提速線路軌道結構類型的選取、軌道強度檢算、曲線撥正計算、縱斷面拉坡設計、提速道岔優(yōu)化及監(jiān)測等方面進行討論和研究。它支撐和引導列車車輪，直接承受豎向、橫向和縱向力的作用。 穩(wěn)定的軌道結構 在高速鐵路條件下，軌道結構的設備和材料有了比較大的加強，軌道各部件的靜力強大已不是對結構軌道整體結構承受能力起控制作用的因素。對普通鐵路的軌道結構，它和一般的工程結構的顯著差別是在運用條件下能夠進行個別折損部件的更換和整體結構參與變形的矯正 ，軌道結構的工作過程是一個邊工作、邊折損更換、邊變性維修的過程。 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。結構不平順是指由于軌道結構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、軌道鋪設和整道時形成的不平順；附加不平順是指在運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行中產(chǎn)生的不平 順。 是否能實現(xiàn)高平順性的標準是高速鐵路成敗的核心問題，要求高、難度大、涉及面廣。這些失敗的教訓，很多都是因為對高平順要求認識不夠、對平順華東交通大學畢業(yè)設計（論文 ） 7 性控制不嚴、采取的措施不當造成的。 良好的軌道彈性 高速鐵路軌道結構具有良好的彈性是十 分重要的。軌道結構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。 在列車運行何在作用下，軌道結構及其部件產(chǎn)生應力和變性。由于運輸條件的變化和輪軌關系都具有很強的隨機性，軌道在一定的運輸條件下安全地完成規(guī)定任務的概率應該達到規(guī)定的要求。軌道整體結構變形包括彈性變形和永久變形。軌道結構和一般工程結構的顯著差別實在運營條件下，要隨時消除這些永久變形。為保證列車安全、可靠運行，對軌道結構 應具備的狀態(tài)和各部件的關系都規(guī)定了嚴格的技術標準。因此，軌道結構是一個系統(tǒng)，要用系統(tǒng)論的觀點和方法進行研究。由于列車速度的提高給鋼軌結構的作用力與速度的 n 次方成正比，高速鐵路的軌道結構必然比普通鐵路具有更高的安全性、可靠性和平順性。 軌道結構的類型 ? 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)的軌道結構，在國內(nèi)外的已獲得廣泛的應用。但是缺點是軌道橫向抗力較小，容易產(chǎn)生不均勻下沉，橋上道床穩(wěn)定性較差、行車中會使道砟飛散，軌道結構被破壞后，加大維修工作量。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，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。 華東交通大學畢業(yè)設計（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置特殊結構過渡段不需要設置過渡段每 15 年需要更換道砟舒適性可以達到較高最大時速可以達到一般最高時速能適應較高荷載要求適應較高荷載要求低環(huán)境 選線自由需要更高的降噪標準較小降噪處理 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。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、 平順 和阻力最小的滾動表面。 (2)較高的抗疲勞傷損的安全可靠性，防止軌頭內(nèi)側剝離及可能由此引起的鋼軌橫向斷裂。 (3)較強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。 王遠 :提速線路軌道工程設計 10 (5)良好的道岔機加工性能，以獲得良好的道岔質(zhì)量。 (7)嚴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。我國鐵路在 20 世紀 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，明顯不適應運 輸要求。 通過技術鑒定。 軌枕的選取原則 軌枕在軌道結構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。這是因為縱向、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。日本、德國等國家主要采用整體式軌枕。而法國 TGV高速線路為了減少軌道變形、增大強度，采用每根 245kg、長 的雙塊式混凝土軌枕。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)成本和運輸鋪設費用也相對較低。我國近 50 年發(fā)展應用的軌枕形式與大多數(shù)國家一樣采用整體式預應力混凝土軌枕，建 立了一整套關于軌枕設計、制造、鋪設、養(yǎng)護管理等的體系，以及規(guī)程、技術條件、驗收標準、質(zhì)量監(jiān)管等技術保障。 我國Ⅲ型軌枕研制工作起步于 20 世紀