高速铁路及无缝线路

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1、项目三 高速铁路与无缝线路,cit500,根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速率达每小时200（或250）公里的铁路系统。 特点：高平顺性；高稳定性；高精度，小残变，少维修；宽大，独行的线路空间；高标准的环境保护；开通运行之日即以设计速度运行；运行中，实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控。,一、高速铁路的定义及特点,世界高速铁路的发展 1964年10月1日，最高时速达210公里的日本东海道新干线开通，标志着真正意义的高速铁路诞生。,法国、德国、意大利等国相继开工建设高速铁路，促成了高速铁路建设的第一次高潮。到20世纪90年代初，建成3216公里高速铁路。高速铁路运营取得了明显

2、的社会经济效益，促使欧洲在20世纪90年代再次形成了高速铁路的建设热潮。欧洲还批准了泛欧高速铁路网的规划，规划新建线路12500公里，改造既有线14000公里，形成连接欧洲所有主要城市的高速铁路网。到90年代中期，高速铁路在经济、节能、环保等方面的优势得到了各国政府的认可，开始大力发展。,法国第一条高铁 1983 巴黎至里昂德国第一条高铁 1991 曼海姆至斯图加特（全国共4条高铁，800km）,世界各国高铁营业里程（2010）,中国高速铁路：中国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。,中国高速铁路的建设始于2004年的中国中长期

3、铁路网规划 引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌 研制了时速350公里和250公里两种速度等级的高速动车组2015年底，中国高速铁路营业里程达1.9万公里（而快速铁路网达4万公里），中国已经拥有全世界最大规模、最高运营速度的高速铁路网。“四纵”干线基本成型。中国高速铁路运营里程约占世界高铁运营里程的50%，稳居世界高铁里程榜首。,高铁规划,2004年中长期铁路网规划提出，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，建设高速铁路1.2万公里以上。 2008年修订的中长期铁路网规划（2008年调整）确定到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，建设高速铁路1

4、.6万公里以上。 2011年十二五规划提出，建成“四纵四横”客运专线，建设城市群城际轨道交通干线，建设兰新铁路第二双线、郑州至重庆等区际干线，基本建成快速铁路网，营业里程达到4.5万公里，基本覆盖50万以上人口城市。,“四纵四横”客运专线,中国高铁发展历程,预备阶段1998.5 广深铁路电气化提速改造完成，设计最高时速为200公里 1998.6 韶山8型电力机车于京广铁路的区段试验中达到了时速240公里的速度，创下了当时的“中国铁路第一速”，是为中国第一种高速铁路机车。,中国高铁发展历程,过渡阶段2008年8月1日，中国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁路京津城际铁路通车运营。

5、2009年12月26日，世界上一次建成里程最长、工程类型最复杂时速350公里的武广高铁开通运营。 2010年2月6日，世界首条修建在湿陷性黄土地区，连接中国中部和西部时速350公里的郑西高速铁路开通运营。 2012年12月1日，世界上第一条地处高寒地区的高铁线路哈大高铁正式通车运营。 截至2012年底，高速铁路总里程达9356公里。,2010年12月3日京沪高铁（枣庄至蚌埠）创造了481公里/小时的纪录,发展阶段 2013年，宁杭、杭甬、盘营高铁以及向莆铁路相继开通，高铁总里程达到12000公里，“四纵”干线基本成型。 2014年11月25日，中国北车CRH5A型动车组进入“5000公里正线试

6、验”的最后阶段。这是国内首列实现牵引电传动系统和网络控制系统完全自主创新的高速动车组 2014年，我国铁路新线投产规模创历史最高纪录，铁路营业里程突破11.2万公里。高速铁路营业里程超过1.6万公里，稳居世界第一。 中西部铁路建设掀起高潮，营业里程达到8万公里，占全国铁路营业总里程的62.3%。,三、高速铁路的优势与维修管理模式,1、高速铁路的优势速度快，省时间，安全系数高，乘坐空间大，舒适方便 现代高科技成果，线路平顺性好，阻力小，行车平稳 轨道全封闭技术 无缝线路技术 运输能力大，污染小,2、高速铁路的维修管理模式专门用于旅客快速运输的新建线路：日本、法国，白天行车，夜间维修 新建高铁双线

7、，客货共线：意大利 新建与部分既有线混合运行：德国 客货 既有线路上使用摆式列车运行：欧洲 美国大型养路机械组：状态检修，预防维修,摆式列车是一种车体转弯时可以侧向摆动的列车。相较于普通列车，摆式列车通过一般弯道时会以更高速度行驶，可以节省行驶时间。,摆式列车,四、无缝线路、温度力、温度应力与锁定轨温,1、无缝线路,有缝线路的弊端：车轮跨越轨缝接头产生很大的撞击声，引起列车振动，乘客不适 车轮冲击钢轨端部，产生巨大冲击力 钢轨和车轮磨损 轨下基础低陷和夹板折断 不利行车安全,发展概况： 1926年，德国铺设了世界最早的一条无缝线路，当时长轨条长120m。 我国于1957年开始铺设，现最长一条长

8、轨条达303km，在我国的沪宁线上。,无缝线路,将标准长度的钢轨焊接成为长钢轨的轨道。我国一般采用25 m的钢轨先在焊轨厂焊成250500 m的长轨条，然后再运到铺轨地点，再焊成1 0002000 m的长轨条或按设计长度进行铺设。,行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提高；,节省了接头材料，降低了维修费用；,减少了行车阻力，提高了行车速度；,延长了线路设备和机车车辆的使用寿命。,优点,冬夏产生较大的温度应力，不易保持必要的强度和稳定性。,缺点,无缝线路分类,按结构划分： 温度应力式无缝线路 放散温度应力式无缝线路,按其长钢轨长度划分： 跨区间无缝线路 全区间无缝线路 普通无缝线路（区段无缝线路）,

9、基本原理： 利用线路上强大的阻止钢轨移动的阻力来锁定线路，限制钢轨的自由伸缩。尽管钢轨的温度发生了变化，但并不发生钢轨长度的自由伸缩，只是钢轨的应力，随着温度的变化而发生了变化。,温度应力式无缝线路由一对焊接长轨条和两端各24对标准轨组成。钢轨用扣件锁定，长短轨间和短轨间均用夹板连接，预留轨缝。无缝线路上的焊接长钢轨被充分锁定，在温度变化的情况下，其两端长度各不足100m的范围内少有伸缩外，其中间部分全然不能伸缩，因而在钢轨内夏季产生温度压力，冬季产生温度拉力。,组成：固定区、伸缩区、缓冲区,钢轨的自由伸缩量 钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。 自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数成正比 据测

10、定，1m长的钢轨，当轨温变化l时，其自由伸缩量为0.0118mm。,2、温度应力,L=*L*t,钢轨的限制伸缩量无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩（锁定指钢轨扣件的锁固状态）。由于已被强力锁定，自由伸缩量的相当一部分不能实现，自由伸缩量不能实现的部分转化为钢轨的应力。限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的长轨条的限制伸缩量，在轨温变化相同度数时都是一致的。,温度应力： 无缝线路上，由于轨温变化引起的，因钢轨伸缩受到限制而形成的钢轨内部应力。,据测算，经锁定的钢轨，当轨温升降1时，每平方厘米钢轨断面上产生的压应力或拉应力是247.8N(N，牛顿，力的单位，1kg=9.8N10N)。

11、 温度应力的计算公式是：,温度应力t =250t,式中 t温度应力(N)；t轨温变化度数()。,3、温度力,无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力。 温度力大小与钢轨长度无关，理论上无缝路线可以铺的无限长。 无缝路线的钢轨，随轨温的变化承受巨大的温度力。,温度力Pt =温度应力*F=250*t*F,4、锁定轨温,无缝路线锁定时的轨温 零应力轨温 锁定轨温过高冬天易被拉断 锁定轨温过低夏天容易胀轨、跑道,五、无缝线路养护维修,1、作业安排 气温低-安排锁定轨温较低或薄弱低端的综合维修 气温高-安排锁定轨温较高地段的综合维修 高温季节 -尽量不安排综合维修 -必须综合维修或成段保养，应力放散后重新锁定

12、 可安排矫直钢轨硬弯、钢轨打磨、焊补等不动道床作业 低温季节 -钢轨拉伸器配合更换钢轨或夹板,五、无缝线路养护维修,1、作业安排无缝线路综合维修计划，以每段长轨条或单元轨条为单位安排作业，跨工区的长轨条或单元轨条，由两工区协同安排。 跨区间及全区间无缝线路，以一次铺设锁定的轨条长度为一个单元轨条。,2、维修要求,测定轨温，观测钢轨位移，分析锁定轨温变化、按实际锁定轨温，根据作业轨温条件进行维修。 线路维修制度： 维修作业半日一清、临时补修作业一撬一清 作业前、作业中、作业后测量轨温 注意事项： 备好道砟 起道前线拨正线路方向 起拨道机不得安放在铝热焊缝处 列车通过前，起拨道应做好顺坡、顺撬 扒

13、开的道床及时回填夯实,3、应力放散,无缝线路应力放散,通过温度控制或长度控制来实现。 温度控制就是在合适的轨温范围内使钢轨伸缩，抵消钢轨内部的温度力，然后再重新锁定线路 长度控制是靠外力强迫钢轨伸缩，当伸缩量达到预定数值时，立刻锁定线路。 放散方法：滚筒放散、列车碾压、撞轨等方法,滚筒放散是把钢轨扣件松开，把滚筒放在轨枕上，滚筒作为支点支撑钢轨，使轨底与垫板之间的滑动摩擦变为轨底与滚筒间的滚动摩擦，以减小放散阻力，待轨温达到预定锁定轨温时，取下滚筒，锁定线路。 该放散方法需要中断行车，施工时间长，额外配备滚筒，但应力放散均匀，锁定轨温准确。,4、防胀防断,预防胀轨 预防长轨条折断,防止胀轨跑道

14、的措施,1、严格按章作业 合理安排养护维修工作，在作业中要严格遵守维修规则中的各项规定，决不能超温作业，充分做好作业前的准备工作和作业后的观察工作。 2、加强线路的防爬锁定，防止产生“应力集中” 全面拧紧扣件，及时补充缺少的扣件和防爬设备，做好道床的夯拍工作，以提高道床的纵向阻力。对易产生应力集中处所，可适当增加防爬设备。,3、加强设备整修，提高线路阻力 道床必须保持饱满，坚实、清洁、无翻浆冒泥、无坍塌松散现象。道床断面应符合标准，并加强夯拍，对线路薄弱地段应重点补充道碴。 增加道床横向阻力可采用增加道床肩宽，特种道床断面和轨枕两端部设置挡板等辅助措施。对暗坑、吊板处所应加强捣固，消灭失效枕木

15、群。,4、正确掌握锁定轨温 对于锁定轨温不明不准者，应有计划地安排在设计锁定轨温范围进行应力放散。凡更换过调节轨地段、不在设计锁定轨温范围进行的铝热焊或锯轨、低温条件下拆开过接头、曲线地段改变过半径等，都应有计划地进行应力放散或调整。 5、及时整治方向不良 矫直硬弯钢轨，尤其对薄弱地段的原始弯曲，应注意在入夏前加以整治，维修养护中采用少拨道多改道的办法，及时消灭方向不良处所，注意捣固，加强夯拍。,6、加强检查和观测 高温季节应增加检查班次。严格执行“三测”（测轨温、测轨缝、测爬行）制度，把观察轨向作为重点，发现轨向不良，用长10米弦检查轨向偏差，当平均值达到10mm时，必须设置慢行信号，并采取

16、夯拍道床、填满枕盒道碴和堆高碴肩等措施。当两股钢轨的轨向偏差平均值达到12mm时，在轨温不变情况下过车后线路弯曲变形突然扩大，必须立即设置停车信号，及时通知车站，并采用钢轨降温等紧急措施，消除故障后放行列车。,无缝线路长钢轨折断,钢轨折断的原因 钢轨折断多发生在冬季。 钢轨在冬季除承受着巨大温度拉应力外，还要受到列车动弯应力及其他附加力作用，当这些力之和超过钢轨强度时，就要发生折断。,防止钢轨折断的措施,对高温锁定的无缝线路，在设计锁定轨温范围进行应力放散。 提高焊接质量，加强钢轨探伤。 整治焊缝病害。对高低接头、错口接头、马鞍形接头等缺陷接头，要用磨、焊、垫、捣等方法综合整治。 加强防爬锁定，防止钢轨过分收缩和钢轨折断后轨缝拉开太大。 提高线路质量，加强养护维修。消灭空吊板及暗坑，修整道床，补充道碴，保持线路弹性，放正焊缝两侧轨枕，整好混凝土枕胶垫。,