西南交大线路工程期末复习提纲公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

期末考试教室安排线路工程基础课程教学班（任课教师：刘昌清）期末考试考室安排下列：6月26日 下午 地点：1318，1320考前答疑安排下列：时间（暂定）：6月25日 下午15:3017:30地点：第1页第1页线路工程基础期末复习提纲第2页第2页绪 论 我国铁路基本建设程序(P3-4)。我国铁路基本建设程序可概括为七个环节：1)预可行性研究2)可行性研究3)初步设计4)施工图5)工程施工和设备安装6)验交投产与正式运营7)后评估 第3页第3页第一章 轨道结构 1.轨道构成、功用及其工作特点(P19)。构成：轨道是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及防爬设备构成。功用：引导机车车辆运营，直接承受由车轮传来荷载，并把它传布给下部建筑（即路基或桥隧建筑物）。钢轨用于引导机车车辆行驶，并将所承受荷载传布于轨枕、道床及路基。同时，为车轮滚动提供阻力最小接触面。轨枕承受来自钢轨压力，使之传布于道床。同时利用扣件有效地保持轨道几何形位。联结零件用于有效地保持钢轨连续性与整体性。制止钢轨纵横向移动，确保轨距，发挥缓冲减振性能，延缓线路残余变形积累。第4页第4页第一章 轨道结构防爬设备能有效地预防钢轨与轨枕之间发生纵向相对移动，制止轨道爬行。道床是轨枕基础，用以增长轨道弹性和纵、横向移动阻力，并便于排水和校正轨道平面和纵断面。道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时线路设备。工作特点：l荷载随机性和重复性。l结构组合性和散体性。l养护维修经常性和周期性。第5页第5页第一章 轨道结构2.钢轨、木枕和混凝土枕、联结零件和碎石道床特点、结构形式和设计要求(P9-54)。3.轨缝设置目的与条件(P23-24)。目的:为了满足钢轨热胀冷缩和便于更换钢轨需要。条件:(1)当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应不小于或等于零；(2)当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于结构轨缝。4.有砟道床与 无砟轨道（P41-51)第6页第6页第二章 轨道几何形位 1.轨道几何形位基本概念(P56)。定义：轨道几何形位是指轨道各部分几何形状、相对位置和基本尺寸。基本要素：轨向、轨距、水平、轨底坡、前后高下。要求：轨道几何形位应与机车车辆走行部分基本几何形位密切配合。第7页第7页第二章 轨道几何形位2.直线轨道几何形位定义和作用(P59-62)。定义轨距：指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间最小距离。水平：线路左右两股钢轨顶面相对高差。轨向：轨道中心线在水平面上平顺性。前后高下：指轨道沿线路方向竖向平顺性。轨底坡：轨底与轨道平面之间所形成一个横向坡度。作用：轨道几何形位正确是否，对机车车辆安全运营、乘客旅行舒适度、设备使用寿命和养护费用起着决定性作用。第8页第8页第二章 轨道几何形位3.曲线轨距加宽确实定原则(P62-65)。确保占列车大多数车辆能以自由内接形式通过曲线；确保固定轴距较长机车通过曲线时，不出现楔形内接,但允许以正常强制内接形式通过；确保车轮不掉道，即最大轨距不超出允许程度。4.外轨超高作用、设置办法及计算办法(P55-58,式(2-10,11)定义：外轨超高度是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。作用：使机车车辆本身重力产生一个向心水平分力，以抵消惯性离心力作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提升线路稳定性和安全性。设置办法：主要有外轨提升法和线路中心高度不变法两种。第9页第9页第二章 轨道几何形位4.外轨超高作用、设置办法及计算办法(P65-69,式(2-10,11)计算办法:第10页第10页第二章 轨道几何形位客货共线铁路新线设计与施工时（P67）：第11页第11页第二章 轨道几何形位5.缓和曲线作用、计算条件与公式(P69-74,式(2-26,2-28,2-30)。作用 1)缓和曲线连接直线和半径为R圆曲线，其曲率由零至1/R逐步改变。2)缓和曲线外轨超高，由直线上零值逐步增至圆曲线超高度，与圆曲线超高相连接。3)缓和曲线连接小于350m半径圆曲线时，在整个缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线加宽值。第12页第12页第二章 轨道几何形位5.缓和曲线作用、计算条件与公式(P59-64,式(2-26,2-28,2-30)。计算条件1)缓和曲线要确保行车安全，使车轮不致脱轨。2)缓和曲线长度要确保外轮升高(或减少)速度(超高时变率)不超出限值，以满足旅客舒适度要求。3)未被平衡离心加速度改变率(欠超高时变率)不超出限值,以满足旅客舒适度要求。第13页第13页第二章 轨道几何形位6.外轨超高与曲线半径和行车速度三者关系推导与应用(P55,式(2-9)。7.曲线轨道上超高限速计算。第14页第14页第四章 道 岔 1.道岔功用及类型。定义：道岔是使机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道线路连接或交叉设备。是铁路轨道一个主要构成部分。基本形式及其功用 1)连接设备：使机车车辆从一股轨道转入另一股轨道。主要有各类单式和复式道岔。2)交叉设备：使机车车辆从一股轨道越过另一股轨道。主要有直角交叉和菱形交叉。3)连接与交叉组合：具备转入和越过双重功效。主要有交分道岔、交叉渡线和梯线。第15页第15页第三章 道 岔2.单开道岔构成及结构(图3-2)。单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分和岔枕构成，其结构如图3-2所表示。图3-2 单开道岔构成第16页第16页4.单开道岔构成及结构(P81,图3-12)。有害空间：指从辙叉咽喉至实际尖端之间一段轨线中断空隙。道岔号数愈大，辙叉角愈小，有害空间愈大。图3-12 辙叉构成第17页第17页第四章 道 岔3.影响侧向过岔速度原因及和提升侧向过岔速度办法(P95-100)。(1)影响道岔侧向通过速度主要原因l对导曲线上列车未被平衡离心加速度控制。由于导曲线普通不设超高和缓和曲线，且半径较小，列车未被平衡离心加速度较大。l对过岔时因轮轨撞击而造成列车动能损失限制。列车速度越高，动能损失越大，动能损失过大将影响旅客旅行舒适度和道岔结构稳定，减少其使用寿命，因此必须动能损失必须限制在允许范围之内，从而限制了列车速度。l因轨道纵、横向弹性不均匀而产生附加动力作用影响侧向过岔速度。第18页第18页第四章 道 岔影响侧向过岔速度原因及和提升侧向过岔速度办法(P95-100)。(2)提升道岔侧向通过速度主要路径增大导曲线半径。如采取大号码道岔、对称道岔、改进平面设计（比如采取曲线尖轨、曲线辙叉）等都能够达到加大导曲线半径目标。减小车轮对侧线各部位钢轨冲击角。如预防轨距无须要加宽，采取切线型曲线尖轨，尖轨、翼轨与护轨缓冲段选取尽也许相同冲击角，而且使与导曲线允许通过速度相配合。加强道岔结构。确保有足够强度和稳定性，经常保持道岔良好技术状态，在一定程度上有利于侧向通过速度提升。采取变曲率导曲线。对于大号码道岔，可降低轮轨撞击时动能损失和减缓未被平衡离心加速度及其改变率，达到提升侧向过岔速度目标。第19页第19页第五章 无缝线路 钢轨温度力、伸缩位移与轨温改变关系(P140)。lalt （51）tEtEat （52）PttF2.48tF（N）（54）在两端固定钢轨中所产生温度力，仅与轨温改变幅度相关，而与钢轨本身长度无关。对于不同类型钢轨，同一轨温改变幅度产生温度力大小不同。无缝线路钢轨伸长量与轨温改变幅度t，轨长l相关，与钢轨断面面积无关。第20页第20页第五章 无缝线路2.无缝线路中伸缩区、固定区和缓冲区概念(P145)。无缝线路长轨节中部承受大小相等温度力，钢轨不能伸缩，称为固定区。在两端，温度力是改变，在克服道床纵向阻力阶段，钢轨有少许伸缩，称为伸缩区。伸缩区两端调整轨，称为缓冲区。第21页第21页第五章 无缝线路3.钢轨最大温度力、伸缩区长度及轨端位移量计算(P144式(5-8,9,12,13)。第22页第22页第五章 无缝线路4.基本温度力图绘制(P145图5-4)。第23页第23页第七章 路基结构及普通路基设计1.路基工程构成、性质及特点(P193)。路基工程主要由三部分建筑物构成：l路基本体。l路基防护和加固建筑物。l路基排水设备。性质与特点：作为轨道基础建筑物，路基是一个有别于普通钢筋混凝土结构物土工结构物。其特点是：路基主要由松散土(石)材料所构成。完全暴露在大自然之中，对自然条件改变影响十分敏感，抵抗能力差。同时受到轨道静荷载和列车动荷载作用，表现出疲劳特性，且抵抗动荷载能力差。第24页第24页第七章 路基结构及普通路基设计2.路基横断面基本形式及其构成部分(图7-1)。第25页第25页第七章 路基结构及普通路基设计3.路基边坡设计内容、原则和主要办法。内容：路基边坡设计是路基横断面设计主要内容，它包括边坡形状设计和边坡坡度确实定。路堤边坡设计原则：路堤边坡坡度应依据填料物理力学性质，边坡高度和路堤基底工程地质条件等拟定。办法：假如路堤基底情况良好，路堤边坡普通按规范给出数值进行设计。对于特殊填方边坡高度太大路基，则应另行个别设计。第26页第26页第七章 路基结构及普通路基设计路堑边坡原则：路堑边坡应依据土物理力学性质，岩层产状、节理节育程度、风化程度，当地工程地质条件和水文地质条件，结合自然极限山坡和已成人工边坡调查，并考虑将要采用施工办法（人工开挖，机械开挖或爆破）等原因，综合分析而定。办法：路堑边坡设计办法主要有力学计算法和工程地质法两种。第27页第27页第七章 路基结构及普通路基设计1.路基荷载含义、构成、原则，换算土柱法。含义：路基荷载是指作用在路基面上应力。构成：静荷载线路上部结构重量作用在路基面上应力；动荷载列车行驶时轮载力通过上部结构传递到路基面上动应力，中活载。换算土柱法：普通铁路路基设计对路基荷载所作简化假定：（1）把列车（活）荷载作为静荷载处理；（2）把列车（活）荷载和轨道静荷载总重P，简化为与路基土同质土柱，均布地作用在路基面上。第28页第28页第七章 路基结构及普通路基设计2.基床含义、作用及对基床要求。含义：基床是指路基顶面下列3.0m范围内路基体，是列车动荷载主要影响范围，也是铁路路基最主要关键部位，并把它定为基床厚度。作用及对基床要求：1)强度要求2)刚度要求3)优良排水性第29页第29页第七章 路基结构及普通路基设计3.基床病害发生原因、类型、成因（p213)。基床病害发生三个主要原因：基床土质不良、水浸入和列车动荷载。类型：基床病害可分为翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四大类。成因：翻浆冒泥发生于基床土质不符合要求部位。下沉主要因基床填筑密度不够和强度不足所致。挤出主要因基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动。冻害发生于严寒地域。第30页第30页第十二章 铁路能力 1.铁路客货运量意义及相关参数定义。客货运量意义客货运量意义1)客货运量是设计铁路能力依据。2)客货运量是评价铁路经济效益基础。3)客货运量是影响线路方案取舍主要原因。第31页第31页第十二章 铁路能力 相关参数定义1)货运量C是一年内单方向需要运送货品吨数。2)货品周转量CHZ是设计线(或区段)一年内所完毕货运工作量。3)货运密度CM是设计线(或区段)每km平均货品周转量。4)货流比QZ是轻车方向货运量与重车方向货运量比值。5)货运波动系数是指一年内最大月货运量和全年月平均货运量比值。6)各种列车含义。第32页第32页第十二章 铁路能力2.设计年度概念与意义。含义：铁路设计年度普通分为近、远两期；近期、远期分别为交付运营后第十年和第二十年。必要时，也可增长早期，早期为交付运营后第五年。各期运量均应通过经济调查拟定。意义：铁路建筑物和设备，应依据设计年度运量分期加强，使铁路设施能力与运量增长相适应。对于能够逐步改、扩建建筑物和设备，应按初、近期运量和运送性质拟定，并考虑预留远期发展条件。对于不易改、扩建建筑物和设备，应按远期运量和运送性质拟定。第33页第33页第十二章 铁路能力3.列车受力分析和列车运动方程式。作用于列车上力有：1)机车牵引力：轮周牵引力、挽钩牵引力、粘着牵引力2)列车运营阻力：基本阻力，附加阻力（坡道、曲线、隧道）、起动阻力3)列车制动力：空气制动力、电阻制动力列车运动方程式第34页第34页第十二章 铁路能力4.牵引质量计算及到发线有效长和起动限制条件检算。Gyx（Lyx La NJLi）q（t）（1283）第35页第35页第十二章 铁路能力新线设计中简化计算 货品列车牵引辆数n：nG qp（辆）（1285）货品列车牵引净载GJ：GJKJG（t）（1286）式中KJ货车净载系数，取0.72。货品列车长度Ll：LlLJ G q（m）（1287）式中q货车平均每延米质量（t/m），取5.677t/m。第36页第36页第十二章 铁路能力5.列车平行成对运营图含义及构成(P347-348)。6.通过能力和输送能力计算 单线铁路通过能力：单线铁路通过能力：单线铁路每昼夜能够通过列车对数。按平行成对运营图考虑，用运营图周期计算。运营图周期：运营图周期：一对普通货品列车占用区间总时分，用TZ表示，TZ tWtF tBtH，如图126所表示。图12-6 平行成对运营图周期第37页第37页第十二章 铁路能力控制区间：控制区间：运营图周期TZ值最大或通过能力N最小区间。全线（或区段）通过能力，应按控制区间运营图周期计算。客货共线：双线铁路通过能力：客货共线：双线铁路通过能力：双线铁路每一方向每昼夜能够通过列车数（列日）。半自动闭塞：自动闭塞：第38页第38页第十二章 铁路能力折算普通货品列车对数：铁路输送能力铁路输送能力：铁路单方向每年能运送货品吨数。设计线各设计年度输送能力不应小于经济调查得到相应年度货运量。7.铁路等级及主要技术原则含义(P319-324)。第39页第39页第十三章 线路平面和纵断面设计 1.线路平面和纵断面概念及其设计基本要求。基本概念线路中心线：路基横断面上距外轨半个轨距铅垂线与路肩水平线交点在纵向上连线，如图13-1所表示。线路平面：线路中心线在水平面上投影。表示线路平面位置。线路纵断面：沿线路中心线所作铅垂剖面展直后、线路中心线立面图。表示线路起伏情况，其高程为路肩高程。线路空间是由它平面和纵断面决定。第40页第40页第十三章 线路平面和纵断面设计线路平面和纵断面设计基本要求必须确保行车安全和平顺，主要指：不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等。设计时要遵守铁路线路设计规范要求。应当力争节约资金。既考虑减少工程数量、减少工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营开支。设计时应依据设计线和路段详细情况，综合考虑工程和运营要求，通过方案比选取得最经济合理方案。既要考虑线路上车站、桥涵、隧道、路基、道口和支挡、防护等各类建筑物对线路技术要求，还要考虑它们之间协调配合、总体布置合理。通过各专业协调和方案比选来实现。第41页第41页第十三章 线路平面和纵断面设计2.曲线半径对工程和运营影响。3.最小曲线半径计算条件和公式。最小曲线半径既要确保旅客行车通过曲线时旅客舒适条件，又要考虑货品列车通过时不致引起轮轨严重磨耗。其数值应采用其中较大值，并取为50m整倍数。(1)旅客舒适条件最小曲线半径应确保旅客列车以最高速度Vmax通过时，欠超高hQ不超出允许值。第42页第42页第十三章 线路平面和纵断面设计(2)轮轨磨耗条件 在实设超高下，高速旅客列车以速度Vmax通过时，产生欠超高不应超出允许值hQ，以确保旅客舒适度；低速货品列车以速度VH通过时，产生过超高也不应超出允许值hQ，以引起钢轨严重磨耗。其计算式分别为：将两式相加并整理后得：第43页第43页第十三章 线路平面和纵断面设计5.夹直线、圆曲线和缓和曲线关系。第44页第44页第十三章 线路平面和纵断面设计6.最大坡度、限制坡度、加力牵引坡度、坡段长度、坡度差、竖曲线等基本概念。7.竖曲线设置条件及其限制、要素计算 竖曲线设置条件 相邻坡段坡度差当级、级铁路不小于3、级铁路不小于4时，相邻坡段应以圆曲线型竖曲线连接。竖曲线半径、级铁路为10000m，级铁路为5000m。设置竖曲线限制条件v竖曲线不应与缓和曲线重叠v竖曲线不应设在明桥面桥上v竖曲线不应与道岔重叠 第45页第45页第十三章 线路平面和纵断面设计竖曲线几何要素、级铁路：RSH10000m，TSH5i(m)；级铁路：RSH5000m，TSH2.5i(m)。KSH 2TSH（m）（1339）第46页第46页第十三章 线路平面和纵断面设计8.最大坡度折减原因与办法原因：线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度（包括限制坡度与加力牵引坡度）地段，当平面上出现曲线和碰到长于400m隧道时，由于附加阻力增大、粘着系数减少，则需将最大坡度值减缓，以确保普通货品列车不低于计算速度或要求速度通过该地段。（一）曲线地段最大坡度减缓在曲线地段，货品列车受到坡度阻力和曲线阻力之和，不得超出最大坡度坡度阻力，以确保列车不低于计算速度运营。因此设计坡度i应为：iimaxiR（）（1343）第47页第47页（一）曲线地段最大坡度减缓1曲线地段最大坡度减缓注意事项(1)当设计坡度值和曲线阻力之和小于最大坡度值时，此设计坡度不用减缓。(2)既要确保必要减缓值，又不要减缓过多，以免损失高度，使线路额外展长。(3)减缓时，包括曲线长度系未加设缓解曲线前圆曲线长度；包括货品列车长度应取近期长度，因近期长度短于远期长度，按近期长度考虑能满足远期长度减缓要求。(4)减缓坡段长度应不短于、且尽也许靠近于圆曲线长度，取为50m整倍数，且不应短于200m。通常情况下，所取坡段长度还不宜大于货品列车长度。(5)减缓后设计坡度值，取小数点后一位。第48页第48页（一）曲线地段最大坡度减缓2曲线地段最大坡度减缓办法(1)两圆曲线间不小于200m直线段，可设计为一个坡段，不予减缓，按最大坡度设计。(2)长度不小于货品列车长度圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力坡度减缓值为：(3)长度小于货品列车长度圆曲线，曲线阻力坡度减缓值为：第49页第49页（一）曲线地段最大坡度减缓(4)若连续有一个以上长度小于货品列车长度圆曲线，其间直线段长度小于200m。可将小于200m直线段分开，并入两端曲线进行减缓，坡度减缓值按（1324）式计算。也可将两个曲线合并折减，减缓坡段长度不宜不小于货品列车长度，曲线阻力坡度减缓值为：(5)当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分派曲线转角度数，应按两个坡段上曲线长度百分比计算。第50页第50页（二）小半径曲线地段最大坡度减缓 当货品列车以靠近或等于计算速度通过位于长大坡道上小半径曲线时，为了确保货品列车不低于计算速度运营，若粘降后粘着牵引力Fj小于计算牵引力Fj，还需要进行曲线粘降坡度减缓。因此，需要用足最大坡度设计位于长大坡道上小半径地段，其设计坡度应为：iimaxiRi（）(13-47)第51页第51页（三）隧道内最大坡度折减 1影响折减原因(1)隧道空气附加阻力。(2)内燃、蒸汽牵引时，提升列车通过隧道速度，以预防煤烟、废气进入司机室。(3)隧道内粘着系数减少。(4)提升内燃机车通过隧道时速度，避免因散热条件不良，而引起柴油机功率。因此，规范要求：位于长大坡道上且隧道长度不小于400m地段，最大坡度应进行折减。第52页第52页（三）隧道内最大坡度折减2最大坡度折减系数为了简化计算，隧道内最大坡度折减值is，可换算为最大坡度系数x。它和设计坡度i关系是：位于曲线地段隧道，应先进行隧道折减，再进行曲线折减。3折减范围 各种牵引折减范围仅限于隧道长度内，并随折减坡段取值，进整为50m倍数。第53页第53页第十三章 线路平面和纵断面设计9.有害坡、无害坡、克服(拔起)高度概念。有害坡段：列车在其上运营时因受下坡限速限制而需施行制动下坡坡段。无害坡段：列车在其上运营时不需施行制动可使运营速度不超出下坡限速限下坡坡段。最大无害坡度iwh(max)：无论坡道多长，列车在其上惰行时，最后能以限制速度作等速运营而无需制动下坡坡段。克服高度：线路单方向上升高度，又称拔起高度。上行与下行方向应分别计算。10.桥涵、隧道、路基地段及车站平纵断面设计要求。第54页第54页考试题型本次期末考试基本题型为：选择题（单选或多选）（102分）简答题（含绘图示意）（58分）计算、推导和设计（3小题共40分）第55页第55页