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铁道认知实习报告
姓 名：王志强 学 号：10221136 班 级：土木1002 单 位：北京交通大学土建学院 时 间： 2011年11月9日
第一部分 前言
铁路是国家重要的基础设施，大众化交通工具。铁路在综合交通体系中占有重要地位。铁路为经济和社会的全面、协调、可持续发展，发挥着更加有效的促进作用。本次实习过程中，老师向我们详细讲述了一些关于道铁方向的基础知识，让我们对铁路有了一定的认识。
铁路是一种有轨运输工具。从简单意义上来说，车厢由机车驱动，靠车轮在轨道上转动前进。它的诞生，便利了人类的迁徙和政治、经济、军事活动，改变了人类的生活面貌，在人类发展史上产生了深刻的影响。
20世纪80年代，国际隧道协会提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的倡议，得到了广泛的响应。日本也提出了利用地下空间、把国土扩大10倍的设想。各国政府都把地下空间的利用作为一项国策来推进其发展，使地下空间利用获得了迅速的发展。地下空间的利用，已扩展到各个领域，发挥着重要的社会和经济效益。近年来，我国在公路隧道设计、施工等方面取得很多技术创新，包括用扩张卡尔曼滤波器有限元法反分析隧道围岩非确定性动态的研究成果，将非确定性反分析应用于地下工程，为新奥法在隧道动态设计的应用提供了科学方法；大跨扁平隧道设计及施工关键技术研究，是通过各种围岩条件下各施工开挖方案的相似模型实验研究和有限元计算分析，得到双向8车道隧道宜采用的断面；公路隧道送排式纵向通风技术研究成果，已在浙江大溪——湖雾岭等隧道应用，取得良好社会经济效益；长大公路隧道中采用混合型模糊通风控制算法的研究成果可以大大节约隧道运营能源等各方面的成绩。一．实习目的：
1、了解当前铁道施工的基本方法以及铁道施工中需要的基本技术，对地下施工有一个更加系统、专业的了解；
2、结合已学过的一些课程，通过实践巩固并扩大知识面；
3、通过主要工种施工工艺的现场参观与学习，学习施工的基本知识，为学好工程施工及施工组织管理打下基础；
二．实习地点：詹天佑人字形铁路，八达岭京张铁路
三．实习时间：2011年10月
第二部分 专论
（一）詹天佑人字形铁路
京张铁路连接北京丰台，经八达岭、居庸关、沙城、宣化至河北张家口，全长约200千米，于1909年建成，是中国首条不使用外国资金及人员，由中国人自行完成，投入营运的铁路。京张铁路所经地段高山峻岭，又有7000余尺桥梁。特 别是居庸关、八达岭一带，层峦叠嶂，石峭弯多，工程任务十分艰巨。詹天佑率领工程队勘测定线，最终选定造价成本较低的一条线路——由西直门经沙河、南口、居庸关、八达岭、怀来、鸡鸣驿、宣化至张家口。这路线最困难的一段是南口至八达岭一带的关沟段，不单地势险峻，坡度也很大。在八达岭近青龙桥段，为了穿越燕山山脉军都山的陡山大沟，在22千米线路区段内采用了“之”字轨道，列车在用折返方法攀斜；但坡度仍达33.7‰，要由两部机车牵引。铁路上有四条隧道，其中八达岭隧道长1,092米，采用竖井方法挖掘，居庸关隧道长400米。另外有200米长的钢架结构的怀来大桥。
如今这条铁路仍在运营。实习过程中，我们见到了一列从山上行驶下来的动车。并仔细观察了它是如何在轨道上运行的，将老师的讲解与实际相结合，从而有了更加直观的认识。
（二）轨道
轨道是铁路线路的组成部分，这里所指的轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等。作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。在列车运行的动力作用下，它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性，保证列车按照规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行。
1、钢轨
钢轨的作用是直接承受车轮传递的列车及其荷载的重量，并引导列车的运行方向。它必须具备足够的强度、稳定性和耐磨性。若磨损厉害，会影响列车行驶速度。
钢轨断面形状为工字形，由轨头、轨腰、轨底三大部份组成。这个看似简单的工字，受力好、省材料，具有最佳抗弯性能。
钢轨的类型和强度以kg/m来表示。每米钢轨的质量越重，它所承受的荷载越大。我国现行的钢轨标准有50kg/m、60kg/m、75kg/m三种。为了提高线路的通过能力，我国铁路正逐步淘汰小重量钢轨，主要线路一般铺设60kg/m或75kg/m的重型钢轨。
我国钢轨标准长度为12.5m和25m两种，对于75kg/m钢轨只有25m长一种。还有用于曲线内股的缩短轨，对于12.5m标淮轨系列的缩短轨有短40mm、80mm、120mm三种；对于25m轨的有短40mm、80mm、160mm三种。
轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接，称为钢轨接头。接头处轮轨动力作用大，养护维修工作量大，接头是轨道结构的薄弱环节之一。接头的联结形式按其相对于轨枕位置，可分为悬空式和承垫式两种。按两股钢轨接头相互位置来分，可分为相对式和相错式两种。我国一般采用相对悬空式，两股钢轨接头左右对齐，同时位于两接头轨枕间。
2、轨枕
轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，同时，有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，并能便于固定钢轨，有抵抗纵向和横向位移的能力。（1）木枕
轨枕起先采用木材制造，木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。
随着森林资源的减少和人们环保意识的增强，当然也因为科学技术的发展，上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。
另外木枕强度很低，在过渡段容易发生病态。（2）混凝土枕
钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15~20%，因此，尤其适用于高速客运线。
轨枕因应用范围不同，长度也不同。在我国，普通轨枕长度为2.5m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕，长度有2.6~4.85m多种。每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在1520~1840根之间。不言而喻，轨枕数量越多，轨道强度越大。
（3）轨枕间距
轨枕间距与每公里配置的轨枕根数有关。轨枕根数应根据运量、行车速度及线路设备条件确定，并和钢轨及道床等综合考虑，合理配套，以求在最经济的条件下，保证轨道具有足够的强度和稳定性。轨枕密一些，道床、路基面、钢轨以及轨枕本身受力都可小一些。同时，使轨距、方向易于保持，对行车速度高的地段尤为重要。但也不能太密，太密则不经济，而且净距过小，也会在一定程度上影响捣固质量。
我国铁路规定，对木枕轨道，每公里最多为l920根，混凝土枕为l840根；每公里最少均为l440根。轨枕的级差为每公里80根。
符合下列条件之一的地段，正线轨道应加强，每公里铺枕根数外，对混凝土枕每公里增加80根，木枕增加160根，当条件重合时，只增加一次，但不能超过前述允许最大铺设数量。
a．在混凝土枕轨道R≤600m的曲线(包括缓和曲线和圆曲线)或木枕轨道、电力牵引线R≤800m的曲线地段；
b．坡度大于12‰的下坡制动地段； c．长度等于或大于300m的隧道内线路。
3、道床
道床通常指的是轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基面上，大大减少了路基的变形。道碴是直径20~70mm的小块状花岗岩，块与块之间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的荷载比正常状态时要增加50~80%。
（三）道岔作用及结构
道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。道岔分三部分：连接，转折，尖轨。火车方向由扳道叉方向决定，一股道叉，道钉，轨距撑，保持轨距。信号灯，连接电路。夹板：连接钢轨。
它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。双开道岔为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。在我国铁路上，岔枕以使用木枕为主，近年来还设计和试铺了混凝土岔枕及钢岔枕。
木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长。上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。● 道碴
工程会在铺设路轨之前，先在路基铺上一层碎石，再加以压
实，然后才铺上枕木及路轨，这些碎石就称为道碴。使用道碴的好处，在于排水容易及容易调校路轨位置，同时由于道碴把列车及路轨重量分散在路基上，减少列车震动及噪音，令乘客舒适度增加。道碴同时可分散列车驶经时产生的震动及高热，保持钢轨的轨距不变，不致发生出轨事故，并可减少噪音，石头之间的罅隙更可迅速排去雨水。但道碴路轨不及混凝土坚固，碎石又会因列车压力而移位，需定期校正路轨位置，并要补充碎石；而道碴的高排水力亦会令路轨杂草丛生，保养成本较高。● 枕木
枕木又称为木枕，弹性好，重量轻，制作简单，绝缘性能好。扣件与木枕连接简单，铺设和养护维修、运输方便，木枕与碎石道碴之间有较大的摩擦系数。但其缺点是使用年限较短，消耗木材量大。为有效延长使用寿命，枕木一般必须经过注油防腐后使用。枕木失效主要是腐朽、机械磨损和开裂的结果。腐朽是生物作用的过程，而机械磨损和开裂则是列车反复作用和时干时湿的结果。因此在枕木的维护上常常要将这三个方面结合起来进行考虑。● 有碴轨道与无碴轨道
有碴轨道是指有小碎石块组成的道碴。由于有碴轨道隔振效果较好，技术水平要求低，目前中国大部分铁路都是有碴（除了地铁）。
无碴轨道则是没有道碴，但是钢轨必须是无缝钢轨，否则火车震动很大。无碴轨道的优点是噪音小，平稳，能减少工程量，减少开采道渣对自然环境的破坏，但是技术水平要求较高，目前是京津高速铁路采取这种轨道。
● 铁路缓和曲线设计
缓和曲线的设置对铁路的行车有极重要的影响。众所周知，列车进入曲线，为了平衡离心力，需要将外轨设置超高。为了轨道的连续和平顺，必须在直线和圆曲线之间插入一段缓和曲线，其曲率由直线上的零连续变化到圆曲线的曲率，外轨超高也由直线上的零递增到圆曲线上设置的超高。
●铁路信号灯 据老师介绍，信号灯跟现在交通公路上的红绿灯是一个功能，即用来调节车辆的行驶状态的。红灯叫停绿灯通行。但是，由于铁路与公路不同，铁路是限定的股道，火车必须在股道上行驶，火车不能发生迎面相遇而侧身相让的情形，火车轨道是让无可让的。所以，铁路的信号灯，不能象公路信号灯那样，按时间来一红一绿闪亮。铁路信号灯的设置，是一个庞大的系统工程，它的背后是怎样安排所有的火车的仅有的这几条铁路线上高效、安全地行驶的大问题。当这个大安排决定好了以后，才根据这个安排的要求，在站内停靠点、岔道处、桥梁等处，设置信号灯进行提示。● 轨距
轨距是铁路轨道两条钢轨之间的距离（以钢轨的内距为准）。国际铁路协会在1937年制定1435mm为标准轨（等于英制的4呎8½英寸），世上大约百分之六十的铁路的轨距是标准轨。这轨距又称标准轨距或国际轨距。比标准轨宽的轨距称为宽轨，比标准轨窄的称为窄轨。双轨距铁路或多轨距铁路铺有三或四条钢轨，让使用不同轨距的列车都可行驶。
● 道岔
道岔是一种使机车车辆从一股道道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站站、编组站站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。曾经控制道岔是通过人来搬动开关，这不仅效率低而且容易出现失误导致事故的发生。如今控制道岔是由计算机根据路况需要，合理调节道岔，不仅效率高，仅需秒钟就能完成道岔的转化工作，而且不易出现事故。
老师讲到，由于道岔的折岔处受到的动力冲击很大，所以岔心很容易损坏，因此制作岔心的钢材要用高强度的材料，且同时将折岔做成固定折岔。当火车的时速在200公里以上时，要采用新轨扳动法时折岔与新轨密合。间轨的尖端做得很薄，大概有20—50毫米。限位器是控制尖轨尖端伸缩位移的装置，可以将温度力传递给基本轨。
结束语
众所周知，交大是和铁道紧密相连的，电信有特色的铁道信号，机电有铁道机车车辆方向，而说到土木也就是这铁道方向了，所以也能引起足够重视。通过这次学习，让我大体上了解了铁路的一些基本知识，也为以后学习铁道方向的课程打下了坚实的基础。
发展到今天，我国又在积极建设高铁，速度提高了对轨道要求也相应提高。高铁的轨道是无砟轨道，普通列车轨道是有砟轨道；轨道沉降控制要求更高；列车的爬坡率，转弯半径，倾斜角度等有严格要求。电网与列车的受电弓接触要求严格。所以，我们还有更大的挑战在等着我们，但学好普通铁轨是进军高铁的基础，只有在基础结构扎实的情况下，才有可能搞好更高端的技术。
