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1、第一章 绪论1.1铁路线路基础知识概述；自1825年英国修建了世界上第一条铁路以来，铁路运输对推动社会的进步和经济的飞速发展起到了积极重要的作用。它的运输能力大，这使它适合于大批量低值产品的长距离运输；单车装载量大，加上有多种类型的车辆，使它几乎能承运任何商品，几乎可以不受重量和容积的限制；车速较高，平均车速在五种基本运输方式中排在第二位，仅次于航空运输；铁路运输受气候和自然条件影响较小，在运输的经常性方面占优势；可以方便地实现驼背运输、集装箱运输和多式联运。就是这些优点，使得铁路运输成为重要的运输途径。铁路线路主要由路基、桥梁等建筑物和轨道构成。其中轨道一般由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬
2、设备和道岔等组成。轨道的零部件应采用不同的力学材料，这样才有利于取得最佳技术经济性能。钢轨是铁路的重要的组成部分部件，其功能在于为车轮滚动提供阻力最小的表面，并引导列车的运行，直接承受车轮的荷载并将传于轨枕。在电气化铁路或自动闭塞区间，钢轨兼有轨道电路的功能。钢轨下面是轨枕，起到传递力的作用，并且有固定钢轨的作用。轨枕下面是道床，承受来自轨枕的压力并均匀的散布到到路基面上，降低路基面的应力集度。铁路线路是列车运行的基础，是支撑列车的车轮的部位，并且引导列车的前进。因此机车车辆的行走部位的几何形位与轨道的几何形位之间应密切配合。轨道的几何形位的正确稳定是列车安全运行的保证。轨道的几何形位是轨道各
3、部分的几何形状、基本尺寸和相对位置的的综合。轨道的几何形位由轨距、水平、外轨超高和轨底坡组成。轨道可以分为直线段和曲线段。在直线段和圆曲线之间有一条曲率逐渐变化的缓和曲线。轨道可以分为有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道可以吸收部分噪声，所以对周围的环境影响相对较小，但是可能发生道砟溅飞的现象。无砟轨道刚刚相反。线路可以分为无缝线路和一般线路。无缝线路是一项铁路现代化轨道技术，它具有良好的运营功能和明显的经济效益。根据美国的AREA（美国铁路工程学会）的统计得出，无缝线路比普通线路的钢轨寿命延长约40%。而日本铁路部门发现，采用无缝线路的钢轨（50Kg/m型）更换周期由原来的400Mt延长至500Mt
4、。未来的铁路线路发展趋势是无缝线路将代替普通线路。1.2 铁路线路病害的概述铁路工程作为具备线状特性的交通设施，使得铁路必须要跨越不同地质和气候环境下的区域。由于我国自然环境的差异，造成了铁路所经过的许多特殊的地带，比如说膨胀土、砂砾石地带、盐渍土等不良地带。另外，受到气候变化和不同区域地理的影响，再加上铁路建设技术条件和经济条件的限制，线路检查的不严格，导致我国铁路线路病害的多发性，严重影响了我国铁路运输的安全性。因此，我们首先要了解铁路线路的常见病害。铁路线路的病害可以分为三大类，分别是轨道病害、路基病害和沿线的桥梁、隧道等建筑物的病害。轨道病害是最常见的病害，也是最直接影响铁路运营安全性
5、的重要因素，轨道一般是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备和道岔等组成，这些组成都有可能影响铁路的运行的平顺性，进一步就旅客的舒适性。轨道的病害可以分为轨道高低不平顺病害、轨距病害、轨向病害、轨道水平病害、三角坑（扭曲）病害和振动加速度病害。轨道线路可以分为直线部分、圆曲线部分和缓和曲线部分，其中曲线部分更容易产生病害，其中的最常见的病害有方向不良和曲线钢轨的磨耗，还包括超高设置不当、设备薄弱和养护不当、轨底坡不统一等。方向不良的主要病害是“鹅头”和“支嘴”，“鹅头”主要是由于缓和曲线采用直线型超高顺坡，列车经过时，在曲线头部位置产生冲击振动形成。“支嘴”主要是由于钢轨的弹性或硬弯而产生的。
6、这两种病害在小半径曲线时极易产生，所以在小曲线养护维修的时候要特别注意这两种病害的防治。波形磨耗是指轨道顶面出现的波浪状的不均匀磨耗，实质上就是波浪压溃。波形磨耗使列车振动加剧，从而使旅客产生不适感。波形磨耗根据波长的不同而分为两种，在大半径曲线上经常发生的事波纹磨耗（波长在30mm-80mm）,这个甚至可能发生在直线上，在小半径曲线上经常发生的事波浪磨耗（波长在80mm-600mm）。由于曲线是线路上的薄弱环节，且受力十分复杂，所以一般情况下曲线铁路部位产生的病害的几率比其他部位大。轨枕在轨道中主要起到一个固定限制和传力了作用。现在大部分轨道都是混凝土枕，混凝土枕在使用过程中可能会发生横向裂
7、缝、轨下截面压溃、轨枕龟裂、档肩破损、轨枕底边掉块和轨枕腐蚀等病害。道床在线路中起到了一个承上启下的作用，承受上面的列车和轨枕的荷载等，并均匀的传递到下面的路基上，而且还能固定轨枕，道床病害最常见的就是道床板结、翻浆冒泥、道床脏污、道床永久变形、粉化、道碴坍塌。道床板结因严重道床脏污引起排水不畅，石灰岩道碴粉化物溶于水中结成硬块，或因道碴被泥浆固结成干硬整块，就容易造成道床板结。道床板结后逐渐失去弹性，引起轨道刚度急剧增加，当列车经过时会产生较大的动力作用，从而加剧列车走行部和轨道部件的破损，缩短设备的使用寿命，严重时危及行车安全。翻浆冒泥是铁路线路上最常见的病害之一，一般情况下我们把翻浆冒泥
8、分为两种，一种是道床性翻浆冒泥，另一种则是路基性翻浆冒泥。道床式翻浆冒泥的整治花费一般比较小，每公里只需要几万元，而基床性翻浆冒泥的整治每公里则至少要花费近百万元。钢轨和扣件的锈蚀、扣件损伤或者失效、整体性晃车和道岔变形严重都是轨道的常见的病害。路基病害是最近越来越重视的病害，路基病害主要有路基下沉、路基变形、翻浆冒泥、路基滑坡、路基凹陷，路基冻胀、路基水浸等七大病害。路基下沉主要是因为路基土的密实度达不到要求，或者基础较为松软，在雨水、路基荷载、列车经过时产生的振动等的共同作用下，产生较大面积或者局部面积的路基竖向变形。路基变形是由于路基基床里面的土长期处于软塑状态，在列车荷载作用下，路基基
9、床发生剪切性路基破坏而形成的。翻浆冒泥是指在一定的土质条件下，通常是含有分粉粒、粘粒等，在列车产生的反复振动和水的作用下，使得泥土液化，并沿着道床的缝隙往上翻冒形成。路基滑坡是指路基边坡不稳定的土层滑落的现象，通常引起的原因有好多，例如：雨水冲刷作用形成，本身的土质问题等。路基凹陷是指在铁路路基和路基附近有洞穴，这些洞穴的坍塌可能会导致路基基床以及道床的快速下沉，而造成严重的危害性。路基冻胀是由于路基含水量较大时，由于气温的突然降低，使得路基中的水结冰而导致路基膨胀。路基水浸指的是路基的实际浸水情况超过了设计水位的路基，路基被水淹没或者浸泡，造成定程度的下沉或者局部的坍落。沿线建筑物的病害主要
10、是指铁路隧道的病害和铁路桥梁的病害。隧道病害的出现会严重影响线路的行车安全性，所以，许多国家都重点研究了隧道功能状态的评定问题。由于我国铁路隧道的养护维修费用不足和隧道设计状态差等原因，使得我国隧道病害频繁发生，截止到2008年，全国有铁路隧道有4255座隧道发生病害，其病害的发生概率达到了65.5%1，严重的隧道漏水病害和严重的衬砌腐蚀病害占了隧道总发生病害的50%以上。隧道的病害问题主要有衬砌结构的位移、衬砌结构表面剥落、隧道内水害问题、隧道洞口边坡的不稳定等等。造成这些病害的原因很多，其中主要的因素是隧道周围压力过大，导致隧道结构产生不稳定形变。还有设计不当、施工不当、材料老化等都将使隧
11、道病害发生的可能性增大。桥梁在铁路线路中也占了很大的比重，也是病害容易发生的地点。据不完全统计，我国有730座混凝土铁路桥梁发生严重漏水，400多座桥梁存在承载能力不足的病害。桥梁检查过程中应注重防水层、栏杆、止水带、梁体横向连接及防落梁等地方。铁路钢桥的过渡段路基是铁路钢桥病害发生最频繁的地点之一。在一些特殊的地段，也存在一些特别的病害，如青藏高原，路基常年处于冻胀状态，所以要做好路基的处理工作。膨胀土地带、粉土地带、软弱地质地带、盐渍土等，这些都给铁路线路带来不稳定的因素。所以我们要重视地质勘查工作以及前期的路基处理工作。1.3 铁路线路的养护维修1.3.1 铁路线路养护维修的科学与工程意
12、义人生活在社会和自然中，会生病，会衰老；为了提高人的生活品质，延长寿命，人需要增强自己的体质，是自己处于一个健康的状态。而铁路线路这个庞大结构亦是如此。铁路线路长年累月的处于使用的状态，且大部分铁路线路时候经受大自然的考验，加之近年来的铁路大提速，使得铁路线路处于更加“疲惫”的状态，在这些因素的综合作用，使得铁路线路产生一系列的病害，处于“不健康”的状态。为了保证列车能够在线路上正常、平稳、安全、快速的行驶，并且延长铁路线路设备的使用寿命时，我们必须做好线路设备的检测工作、养护工作和维修工作。采用先进的养护维修技术和科学的管理方法加强线路的养护维修工作，是保证铁路安全运行的必选之路。铁路线路养
13、护维修的意义主要有三点：一是保持线路的设备完备和质量均衡，二是使列车能够按照规定的速度持续、安全和平稳的运行，三是可以延长铁路设备的使用寿命。铁路线路的养护维修时铁路运行的必要保障2。1.3.2 国外铁路养护维修的概况自铁路修建以来，铁路运输的飞速发展猛烈的促进经济的增长，经济的瞬猛增长也进一步促进了铁路运输的发展，铁路的高速发展的同时，铁路养护维修也必须同步发展。我国的铁路养护维修工作发展比较晚，而国外一些国家已经在铁路养护养护维系方面有着大量的探索和实践，积累了大量的经验。正确地认识和理解国外的许多实践性成果，与我国的特殊的地质条件、自然条件、铁路标准和线路设备等结合，从中找出适合我国线路
14、养护维修的模式，这是快速提高我国线路养护维修的一种途径。国外铁路养护维修代表国家是德国、法国和日本。1.3.2.1德国德国铁路实行路网公司、基层维护单位的两级机构管理体制，且在养护维修方面采取严格的“检、养、修”分离制度，线路维修以大型机械为主，小型机械为辅，人工作业只存在于日常保养方面。在养护维修的管理方面采取了轨道的科学化管理方法，维修采用了先进的科学技术，通过轨检车的数据分析并且结合线路实际的使用状态合理安排线路养护维修的计划，根据计划进行线路的日常保养、预防性计划维修和紧急维修。铁路线路的大修采用大型机械进行维修，减少了人为因素的干扰，使得铁路维修的质量高、进度快。线路的日常检查以轨检
15、车为主，对于特殊地段，如道岔和需要对轨检车的检查结果做复核的地段等才进行人工检查。线路的检测是线路维修的前提，线路检测的结果决定该实行什么样的维修，而这里的界定线就是线路检查的标准。铁路线路维系机构的养护维修由保养人员和维修人员两部分组成，大的维修任务基本上都是委托第三方进行。设备产权管理和检查养护由路网公司负责，设备维修则委托另外的公司，这样有利于养护维修技术的发展和创新。德国在对固定设备的养护维修管理上采用了综合维修管理信息系统，其中轨道养护采用了SYSTEMDYNAMICS轨道养护、轨道更新计划决策支持信息系统，该系统是基于动态分析系统理论，进行长期的经济、技术相互影响的研究仿真。德国的
16、城际客运专线与既有线连接成网，实行客货共线的运行方式，加之客货列车速度有一定的差值，使得线路列车密度比较大。为了解决列车密度比较大的问题，德国实行白天运行旅客列车，夜间通行货物列车的运行方式，从而使线路资源得到的充分利用。德国铁路线路养护维修最大的特点就是线路养护维修的工作量都少于其他国家的工作量，其原因主要有以下几点：1）德铁的设计理念，德铁的设计理念是基于在正常使用的时间内最大限度地减少基础设施的维修工作量。德国干线铁路大部分为无缝线路，客运列车运行速度接近，且德国车辆设备先进，列车对轨道的冲击力较小，从而延长整个轨道结构的使用寿命。2）德国铁路坚持大修施工的“复旧思想”3。采取钢轨外移桩和激光测量等技术手段在工作全过程中进行监控，保证大修以后设备的技术参数与原有的技术参数一致，从而最大程度地的减少线路养护维修以后由于技术参数的变化对行车产生影响。3）对铁路线路平顺性的重视。德国是所有国家中最重视铁路线路平顺性的国家，它实行了世界上最严格的轨道平顺性的标准，线路大部分的病害都与线路的平顺性有关，而德国的这个特点使线路产生的病害发生的频率极
