任務1　鐵路線路概述

1.鐵路線路認知

鐵路線路是機車車輛和列車運行的基礎。它直接承受機車車輛輪對傳來的壓力，必須經常保持完好狀態，才能保證列車能按規定的最高速度安全、平穩和不間斷地運行，使鐵路物流企業質量良好地完成貨物運輸任務。

（1）鐵路建設與運營

一條鐵路線路（新建或改建）從規劃到運營，必須嚴格按照國家法定程序進行，符合國家技術標準。鐵路建設與運營基本程序包括3個階段、8個步驟。

①前期工作階段。主要進行方案研究、初測和初步設計工作。

②基本建設階段。主要進行定測、技術設計和施工圖設計、工程施工、驗收交付投產。

③后期評價階段。鐵路運營若干年后，由建設單位會同有關部門，對立項決策、設計施工、運營效益等進行系統評價。

（2）鐵路等級和技術標準

①鐵路等級

鐵路等級是鐵路的基本標準，設計鐵路時，首要任務就是確定鐵路等級。設計、建設和設備購買時，鐵路的技術標準和裝備類型都要根據鐵路等級選定。

我國《鐵路線路設計規范》規定，鐵路等級應根據其在路網中的作用、性質、旅客列車設計行車速度和客貨運量確定。我國鐵路劃分為4個等級，即Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級。等級的劃分是根據具體線路在路網中的作用和近期年客貨運量來確定的，具體條件見表2.1。

②鐵路主要技術標準

鐵路主要技術標準包括：正線數目、限制坡度、最小曲線半徑、牽引種類、機車類型、機車交路、車站分布、到發線有效長度和閉塞類型等。這些標準是確定鐵路能力大小的決定因素，一條鐵路的能力設計，實質上是選定主要技術標準。同時這些標準對設計線的工程造價和運營質量有重大影響，并且是確定設計線一系列工程標準和設備類型的依據。

選定鐵路主要技術標準是設計鐵路基本決策，應根據運輸需求和確定的鐵路等級，綜合考慮資源、自然條件等因素，反復論證研究，慎重決定。

（3）鐵路線路的平面和縱斷面

鐵路線路在空間的位置是用它的中心線來表示的。線路中心線在水平面上的投影，叫做鐵路線路的平面，表明線路的直、曲變化狀態。線路中心線（展直后）在垂直面上的投影，叫鐵路線路的縱斷面，表明線路的坡度變化。

從運營角度，線路既直又平最為理想。但現實中，過于平直的線路將導致工期延長、工程造價提高；過于隨山就勢的線路，雖然會降低工程造價、縮短工期，但會降低列車運行速度、舒適度，甚至影響行車安全。

因此，選定線路的空間位置，應該綜合考慮工程和運營的要求，通過方案比較，在滿足運營基本條件的前提下，盡量減少工程量，降低造價。

①鐵路線路的平面

鐵路線路平面由直線、圓曲線以及連接直線與圓曲線的緩和曲線組成，如圖2.1所示。

a.列車受到的阻力類型

列車在線路上運行，總會受到各種阻力。阻力方向與列車運行方向相反。歸納起來，阻力主要有基本阻力和附加阻力兩大類。

基本阻力是指列車在空曠地段沿平、直軌道運行時所受到的阻力，包括車軸與軸承之間的摩擦阻力、輪軌之間的摩擦阻力以及鋼軌接頭對車輪的撞擊阻力等?；咀枇υ诹熊囘\行時總是存在的。

附加阻力是列車在線路上運行時，除基本阻力外所受到的額外阻力，如坡道阻力、曲線阻力、起動阻力等。附加阻力隨列車運行條件或線路平、縱斷面情況而定。

b.圓曲線與緩和曲線

在平面圖上，鐵路曲線包括圓曲線和緩和曲線。

鐵路線路在轉向處所設曲線為圓曲線，其基本要素有：曲線半徑（R）、曲線轉向角（α）、曲線長度（L）、切線長度（T），如圖2.1所示。

線路平面上有了曲線（彎道）后，列車通過曲線時，由于離心力的作用，使外側車輪輪緣和外軌內側的擠壓摩擦增大；同時還由于曲線外軌長于內軌，內側車輪在軌面上滾動時產生相對滑動，從而給運行中的列車造成一種附加阻力，稱為曲線阻力。

列車在曲線上行駛速度越快，所產生的離心力也就越大，為保證列車運行安全、平穩和舒適，必須限制列車通過曲線時的速度。

為了保證線路的通過能力，并有一個良好的運營條件，設計線路時，對區間的最小曲線半徑做了具體規定，見表2.2。

為保證列車安全、平順、舒適地在直線與圓曲線間過渡，以避免離心力的突然產生和消除，通常在直線與圓曲線或不同半徑圓曲線之間設置一段曲率連續變化的曲線，這個曲線稱為緩和曲線，如圖2.2所示。緩和曲線使離心力逐漸增加或減少，不至于造成列車橫向強烈搖擺。

c.線路平面圖

用一定比例尺，把線路中心線及兩側的地形地貌投影到水平面上，就得到線路平面圖，如圖2.3所示。

②鐵路線路的縱斷面

鐵路線路縱斷面由平道、坡道和豎曲線組成。

a.坡道

坡度指坡道線路中心線與水平夾角的正切值，即一段兩端點的高差與水平距離之比，通常用千分率來表示。

限制坡度指在一個區段上，決定一臺某一類型機車所能牽引的貨物列車重量（最大值）的坡度。一般情況下，它往往和區段內陡長上坡道的最大坡度值相當。該值影響一個區段甚至全鐵路線的運輸能力。我國《鐵路技術管理規程》規定了最大限制坡度的數值。

b.豎曲線

變坡點指平道與坡道、坡道與坡道的交點。列車經過時，坡度的突然變化會導致兩車車鉤錯位移動，易發生斷鉤、脫鉤等事故。為了保證列車運行安全與平穩，在Ⅰ級、Ⅱ級鐵路線路，相鄰坡段的坡度代數差的絕對值大于3‰、Ⅲ級線路大于4‰時，應以豎曲線連接，如圖2.4所示。豎曲線是圓曲線，半徑為Ⅰ級、Ⅱ級鐵路10000m，Ⅲ級鐵路5000m。

c.線路縱斷面圖

用一定比例尺，把線路中心線（展直后）投影到垂直面上，并標明平面、縱斷面的各項有關資料，就成為線路縱斷面圖，如圖2.5所示。

③線路標志

線路標志是沿鐵路線路設置的固定標樁，其作用是向行車人員和線路養護維修人員顯示鐵路建筑物、線路設備等的位置或狀態。

鐵路線路標志常見的有公里標、半公里標、曲線標、圓曲線和緩和曲線的始終點標、橋梁標、坡度標等，如圖2.6所示。

2.鐵路線路構成

鐵路線路是由路基、橋隧建筑物和軌道組成的一個整體工程結構。

（1）路基

路基是軌道的基礎，是鐵路線路的重要組成部分。它直接承受軌道的重量，承受機車車輛及其荷載傳來的壓力。

路基工程主要由路基本體、路基防護和加固建筑物、路基排水設備三部分組成，如圖2.7所示。

①路基本體

a.路堤

當路肩設計標高高于天然地面時，路基以填筑方式構成，稱為路堤，如圖2.7（a）所示。

b.路塹

當路肩設計標高低于天然地面時，路基以開挖方式構成，稱為路塹，如圖2.7（b）所示。

②路基防護和加固建筑物

路基坡面地表水流對坡面影響，時間越久洗蝕破壞作用越大，路基邊坡穩定性變差。為了防護坡面，會設置擋土墻等攔擋建筑物，采取種草、植樹、抹面、灌漿、砌石護坡等措施。

③路基排水

為保持路基經常處于干燥、堅固和穩定狀態，路基有一套完整排水設備排除地表水、地下水，如縱向排水溝、側溝、截水溝、滲溝、滲管等，如圖2.7所示。

（2）橋隧建筑物

當鐵路線路要通過江河、谷地、山嶺，跨越公路、鐵路時，需要修建橋隧建筑物，包括橋梁、涵洞、明渠、隧道等。

①橋梁

橋梁主要由橋面、橋跨結構、墩臺及基礎三部分組成，如圖2.8所示。

②隧道

鐵路隧道是線路跨越山嶺時，為避免開挖很深的路塹或修建很長的迂回線，而修建的穿越山嶺的建筑物。隧道是鐵路線路的重要組成部分。

隧道一般由洞身、襯砌、洞門、避人（車）洞等組成。

③涵洞

涵洞設在路堤下部的填土中，是用以通過水流或行人的一種建筑物。

④道口、交叉

鐵路道口和人行過道均應設置道口標志、道口路段標線、司機鳴笛標及護樁，根據需要設置柵欄或其他安全防護設施。

一切車輛、自動走行機械和牲畜，必須在立體交叉或平交道口處通過鐵路。

（3）軌道

軌道鋪設在路基、橋隧建筑物修成之后進行。軌道由鋼軌、軌枕、聯結零件、道床、防爬設備和道岔等主要部件組成，如圖2.9所示。位于鐵路路基上，對機車車輛運行進行導向，承受車輪傳來的荷載，并把它傳遞給路基或橋隧建筑物。

軌道是一個整體性工程結構，經常處于列車運行強大作用力下，其各個組成部分必須具有足夠強度和穩定性，保證行車安全和順暢。

①軌道的組成

a.鋼軌

鋼軌直接承受車輪的巨大壓力并引導車輪的運行方向，具有足夠強度、穩定性和耐磨性。我國采用抗彎性能佳的“工”字形寬底式鋼軌，其由軌頭、軌腰和軌底三部分。

b.聯結零件

聯結零件包括鋼軌接頭聯結零件（鋼軌與鋼軌，夾板、螺栓、螺帽和彈性墊圈等）和中間聯結零件（鋼軌與軌枕，扣件，使鋼軌緊扣在鋼軌上）。

c.軌枕

軌枕作用是支承鋼軌，并將鋼軌傳來的壓力傳遞給道床，保持鋼軌位置和軌距。因此，軌枕應具有必要的堅固性、彈性和耐久性，造價低、制作簡單、鋪設及養護方便。

d.道床

道床的作用是支承軌枕，把壓力均勻傳給路基，并固定軌枕位置，阻止軌枕橫向或縱向移動，緩和機車車輛對鋼軌的沖擊，調整線路的平面和縱斷面，包括碎石道床和整體道床。

e.防爬設備

列車運行時縱向力的作用，使鋼軌產生縱向移動，有時甚至帶動軌枕一起移動，這種現象叫軌道爬行。爬行導致軌縫不勻、軌枕歪斜等線路病害。防爬措施一方面加強鋼軌與軌枕間扣壓力和道床阻力；一方面設置防爬器、防爬撐等。

f.道岔

道岔是一種使機車車輛從一股道轉入或越過另一股道的線路連接設備，大量鋪設。常見的普通單開道岔由轉轍器、轍叉及護軌、連接部分組成。

目前，我國鐵路主要使用9號、12號、18號、30號道岔，允許的側線通過速度分別為30km/h、45km/h、80km/h、140km/h。

②無縫線路

無縫線路也叫長鋼軌線路，就是把若干根標準長度的鋼軌焊接成200～250m軌條，再在現場焊接成為1000～2000m而鋪設的鐵路線路。特點是接頭少、行車平穩、軌道磨耗小、養護工作量小。

③混凝土寬枕和整體道床

混凝土寬枕用鋼筋混凝土制成，外形類似普通混凝土軌枕，但比普通混凝土枕寬、薄一些，也稱軌枕板。

混凝土寬枕外觀整齊美觀，密排鋪設在壓實的清潔的碎石道床上，不易發生坑洼不平和道床臟污。由鋼軌傳來的荷載對寬枕的偏心小、穩定性好。由于支承面積大，與混凝土枕比較，軌道下沉量明顯減小，能減緩道床永久變型的積累，線路平順，減少了維修養護工作量。

整體道床也稱無砟軌道，在堅實基底上由混凝土整體灌注而成的道床，道床內可預埋木枕、混凝土枕或混凝土短枕，也可在混凝土整體道床上直接安裝扣件、彈性墊層和鋼軌，又稱為整體軌道。整體道床具有以下優點：整體性強，軌道幾何形位易于保持，穩定性好；軌道變形很小，發展較慢，有利于鋪設無縫線路及高速行車；減少養護維修工作量，改善勞動工作條件；減少隧道的開挖面積，增加隧道或橋梁凈空（減輕重量）；外觀整潔美觀，堅固耐久。但是工程投資費用高，要求較高的施工精度和特殊的施工方法，對扣件和墊層也有特殊要求，在運營過程中，一旦出現病害，整治非常困難，振動噪聲大。我國主要應用于鐵路隧道、無砟橋梁上。

（4）限界

為了確保機車車輛和貨物運行的安全，防止其在運行中與沿線建筑物或設備相接觸，同時對在線路上運行的機車車輛橫向尺寸也有必要進行一定限制，鐵路規定了各種專門限界。其中與超限超重貨物運輸有關的限界主要包括：機車車輛限界、建筑限界和超限限界等。

①機車車輛限界

機車車輛限界系指機車車輛在設計制造時，各部位距鋼軌平面最高和距線路中心線的垂直面最大尺寸的輪廓圖（如圖2.10所示），它是機車車輛橫斷面極限輪廓。當機車車輛停留在水平直線上，其縱中心線和線路中心線處于同一垂直平面上時，機車車輛（除電力機車的受電弓外）的任何部分均不得超出該限界尺寸。

其最大高度處距軌面4800mm，最大半寬在距軌面1250～3600mm高度范圍內為1700mm。

②建筑限界

鐵路建筑限界系指除了機車車輛和與機車車輛有相互作用的設備（車輛減速器、路簽授受器、接觸電線及其他）外，其他任何建筑物或設備距鋼軌平面最低和距線路中心線的垂直面最小尺寸的輪廓圖。

鐵路超限貨物運輸研究中采用的建筑限界是客貨共線鐵路建筑限界（v≤160km/h）。該建筑限界1959年作為國家標準頒布時稱為建筑接近限界，1983年改稱標準軌距鐵路建筑限界，分為基本建筑限界（如圖2.11所示）、隧道建筑限界、橋梁建筑限界。

基本建筑限界最大高度處距軌面5500mm，最大半寬距線路中心線所在垂直平面為2440mm。

由于隧道及橋梁的結構、施工特點以及線路的維修、養護、巡查等要求，導致隧道、橋梁建筑限界均比基本建筑限界要大。

③超限限界

作為貨物裝車后是否超限以及超限的嚴重程度的判定標準，鐵路規定了的各級超限限界。

a.一級限界：一級超限貨物裝載的最大輪廓圖如圖2.12（a）所示，超過此限界即為二級超限。其最大高度處距軌面4950mm，最大半寬在距軌面1250～3600mm高度范圍內為1900mm。

b.二級限界：二級超限貨物裝載的最大輪廓圖如圖2.12（b）所示，超過此限界即為超級超限。其最大高度處距軌面5000mm，最大半寬在距軌面1250～3600mm高度范圍內為1940mm。

3.鐵路線路維修

鐵路線路在機車車輛、列車的動力作用下，在雨、雪、風沙和溫度變化的自然條件侵蝕下，會產生變形和損害，發生各種病害，如鋼軌磨損、軌枕腐朽、損壞、道床臟污、路基松軟、下沉、翻漿、軌道爬行以及軌距、水平、方向、高低變化，積累起來將削弱軌道強度和穩定性，將加劇沖擊振動，影響列車高速、平穩運行，甚至威脅行車安全，嚴重的會引起脫軌、顛覆事故。因此，必須加強線路的養護與維修，保證線路經常處于完好狀態，保障列車按規定速度安全運行，延長線路使用壽命。

線路養護與維修由鐵路局工務處承擔領導。工務段是基層生產單位，負責領導、實施線路維修工作。此外，還有線路、橋隧大修隊，負責管內線路、橋隧大中修，無縫線路鋪設。

線路養護與維修主要包括線路的經常維修和線路的大、中修。

（1）線路經常維修

線路經常維修的基本任務是經常保持線路狀態的完好，包括綜合維修（計劃維修）、緊急補修、重點病害整治和巡道工作等。

①綜合維修

按周期對線路進行綜合性能修理，改善軌道彈性，調整幾何尺寸，整修更換零部件，以恢復線路的完好狀態。我國規定所有正線、到發線、道岔和主要站線、專用線每年必須做一次計劃維修。綜合維修是預防病害、保持線路經常良好的重要方法。

②緊急補修

當出現超過容許誤差的線路質量時，進行緊急補修。

③重點病害整治

徹底消除線路上長時間存在、工作量大的某些病害，如全面整治接頭、爬行、路基翻漿冒泥等。

④巡道工作

巡道工人負責巡視管內鋼軌、道岔以及聯結零件等狀態；查看路基是否有沉陷、塌方、水害等情況以及線路標志、信號完好情況；發現問題，及時處理。

⑤基本作業

基本作業包括起道、撥道、改道、調整軌縫、搗固、清篩道砟等。

（2）線路中修

中修的目的是消滅上次線路大修以后由于列車運行而積累下來，但經常維修又不能消除的病害。中修主要是加強道床。

（3）線路大修

線路大修的目的在于消滅由于列車通過而積累下來的一切永久變形，使大修后的線路質量完全恢復到原有標準或達到更高的標準。

線路大修工作要根據專門的勘測調查和設計文件進行，必須全面規劃、按步驟解決。

線路大修內容有：矯正并改善線路的平面和縱斷面；全面更換、抽換、修理鋼軌；更換、補充軌枕；清篩、更換道床、補充道砟，全面起道并搗固、改善道床斷面；整治路基和安裝防爬設備等。

（4）線路作業機械化

線路作業費時費力，養路作業機械化成為發展方向。目前，我國大型養路機械搗固車、清篩機、動力穩定車和配砟整形車等運用良好。

進行線路維護時，在列車運行圖上專門安排設備綜合維修“天窗”，車務、工務、電務等部門協調配合，保證維修安全。