1、铁路运输设备模块模块2 铁路线路铁路线路模块模块2 铁路线路铁路线路2.1 铁路线路概述2.2 路基与桥隧建筑物2.3 轨道2.4 铁路线路平面和纵断面2.5 铁路限界、线间距和曲线加宽2.6 高速铁路礼仪2.1铁路线路概述铁路线路概述行驶列车和机车车辆的路叫作铁路线路，简称线路。列车是载体，线路是承载列车的基础。铁路线路直接承受车辆轮对传来的巨大作用力，引导列车运行，是机车车辆和列车运行的基础。铁路线路良好的状态是保障列车安全、平稳、不间断运行的前提，是铁路运输系统完成客货运输任务的基础。铁路线路出现故障，将会影响行车安全，甚至引发重大事故，造成严重损失。导导学学礼仪2.1.1铁路线路的概念
2、及技术标准铁路线路的概念及技术标准广义的铁路线路包括线路的平纵断面、路基、轨道、桥梁、隧道及建筑材料等，是铁路沿线除供电、接触网、信号设备及通信设备以外的所有基础设施。狭义的铁路线路通常指由路基、桥隧建筑物和轨道三大部分组成的，为列车提供安全可靠走行轨道的一个整体工程结构.铁路线路主要技术标准包括正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型等。这些标准是确定铁路能力大小的决定性因素，一条铁路选用的标准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响，同时又是确定设计线的工程标准和设备类型的依据。礼仪2.1.1铁路线路的概念及技术标准铁路线路的概念及技
3、术标准铁路设计的总体目标是以较低的投资实现所要求的运输能力，同时创造良好的运营条件，降低运营费用。此外，还应注意减少污染和美化环境，满足公众对客货运输的需要，创造良好的社会效益。设计线路时应根据实际情况提出各种可能的方案进行筛选，并对筛选出的几个方案进行技术、经济对比，从中选出最佳方案。在铁路设计的不同阶段，方案比选所涉及的范围有所不同。例如，作为网性线路方案比选的接轨点或线路走向比较一般在较广的范围内进行，涉及技术、经济、环境、社会等方面；而局部线路方案如河谷左右岸的选定、线路绕行还是设置桥隧等，其比选则在较小的范围内进行，只涉及工程、运营特征的比较，甚至可能只涉及工程数量的比较。线路重大方
4、案比较的最终结论取决于对各方案在经济、技术、社会、环境等多因素的综合评价，其中包含经济与非经济指标、定量与定性因素。礼仪2.1.2铁路线路的等级划分铁路线路的等级划分铁路线路建设成本较高，不同等级的铁路建设成本差别较大，因此在规划建设中应合理地确定铁路的等级及主要技术标准。根据我国铁路线路设计规范（GB 500902006）的规定，新建和改建铁路（或区段）的等级应根据它们在铁路网中的作用、性质，以及旅客列车设计行车速度和远期的客货运量确定。礼仪2.1.2铁路线路的等级划分铁路线路的等级划分我国的铁路包括高速铁路和普速铁路两大类。国际铁路联盟根据铁路线路允许运行的最高时速将铁路分为普通铁路、快速
5、铁路和高速铁路。普通铁路的速度为100160 km/h；快速铁路的速度为160200 km/h；高速铁路中既有线改造速度不小于200 km/h，新建线不小于250 km/h。礼仪2.1.2铁路线路的等级划分铁路线路的等级划分我国的普速铁路共划分为级、级、级和级4个等级。礼仪2.1.3铁路线路的种类铁路线路的种类铁路线路分为正线、站线、段管线、岔线和特别用途线。（1）正线。正线是连接车站并贯穿或直股伸入车站的线路。正线可分为区间正线和站内正线，连接车站的部分为区间正线，贯穿或直股伸入车站的部分为站内正线。（2）站线。站线包括到发线、调车线、牵出线、装卸线等。到发线是供列车进站到达、停车作业、客运
6、乘降、出发等的线路。为完成以上的功能，到发线上要有专门的设备，包括出站信号机(必有)、站台、横越设备(天桥、地道、平过道等)，可根据作业需要选用。在通常情况下，客车到发线设备完善，而货车到发线满足不了乘降作业，因此客车到发线常常也是货车到发线，货车到发线不能用作客车到发线。调车线又称编组线，是供列车进行解体、编组作业并停放车列或车组的线路。牵出线是供车列、车组转线、转场用的线路，为尽头式，其端部设有土挡。装卸线是供装卸作业用的线路，线旁要设货物站台、仓库、货场等，线路长度较短。站线还包含办理其他作业的线路，如站内救援列车停留线、机车走行线、机待线、机车整备线、检修线、存车线、禁溜线、驼峰迂回线
7、等。礼仪2.2.1路基路基路基是为铺设轨道供列车运行而修建的土工建筑物，它直接承受轨道的重量和轨道传来的机车车辆及其荷载的压力，还受各种人为因素和自然因素的侵袭，是铁路线路的重要组成部分。路基要求坚实而稳固，能承受沉重的压力，并经常保持完好状态，使列车能按规定的最高速度安全、平稳、不间断地运行。路基是轨道的基础，也叫作线路下部结构，路基的稳定与坚固性直接关系到线路的质量和列车的正常运行及安全，尤其是高速列车在运行时更需保证路基质量良好。礼仪2.2.1路基路基（1）路基应基面平顺，有足够的宽度，路基面上方应形成与铁路限界规定相符的安全空间，以满足列车运行与线路作业安全的要求。（2）路基应具有抵御
8、各种自然因素影响的坚固性和稳定性。坚固性是指路基本体具有足够的强度，不发生超过允许的沉落。稳定性是指路基边坡和基底应保持固定的位置，不发生危及正常运营的变形。（3）路基应排水良好。水的活动往往是造成路基病害的重要原因，为保证路基的坚固和稳定，路基必须具备良好的排水性。（4）路基的设计、施工和养护应当符合经济、合理的原则。1.路基应满足的要求礼仪2.2.1路基路基p 路基本体（包括路基面、路肩、路基基床、边坡等）p 路基排水设施（包括地面排水设施和地下排水设施）p 路基防护设施（包括护坡设施、冲刷防护设施等）p 加固设施（包括支撑加固设施和防风、防雪、防沙设施）2.路基的组成部分礼仪路基本体路基
9、本体礼仪路基本体路基本体礼仪路基本体路基本体礼仪路基排水设施路基排水设施路基排水设施是为了保证路基不被水浸泡和冲刷，防止路基松软、下沉而修建的。路基排水设施分为地面排水设施和地下排水设施，两者要互相配合，形成排水网，使地面水和地下水排泄畅通。路堤的地面排水设施多采用纵向排水沟，它设在路堤天然护道外侧，以排除路堤范围内的地面水和截排从田野流向路堤的地面水。护道设在边坡坡脚，宽度不小于2 m，以防护路堤本体。就近取土填筑的路堤，取土坑在护道外开挖；在地面横坡坡度小于110的平坦地段，取土坑宜在路堤两侧开挖。当地面横坡坡度大于110时，取土坑应设于迎水一侧，兼用于排除路堤地表水。取土坑的大小取决于填
10、筑路堤的用土量，底宽小于10 m的取土坑应设在倾向田野2%4%的横坡上；当底宽大于10 m时,取土坑可设在两侧向中间倾斜的2%4%的横坡上，取土坑的深度不应超过地下水位。礼仪路基排水设施路基排水设施路堑的地面排水设施为设在路堑路肩外侧的侧沟，其底宽不小于0.4 m，深度取 0.6 m。岩土侧沟可挖成槽形，底宽和深度不小于0.4 m。侧沟纵坡不应小于2%。路堑开挖的土石方弃于堑顶，则成弃土堆，其内侧至堑顶边缘应有25 m的隔离带。位于堑顶上坡一侧的弃土推应连续填筑，形成挡水堤，外设天沟来引水。位于堑顶下坡一侧的弃土堆应分段填筑，使地面水由段间排出。当堑顶上坡方向一侧无弃土堆时，应设天沟，以截排从
11、堑顶流向路堑的地面水。天沟与堑顶边缘的距离一般不小于5 m，其横断面与侧沟相同。截水沟设在边坡平台上及天沟外侧，以排除坡面水和周围的地面水。当水沟纵坡很大时，可修建跌水或急流槽来减缓水流。礼仪路基排水设施路基排水设施地下排水设施的作用是截流、疏干和降低地下水并把地下水排到路基以外。常用的地下排水设施有明沟和槽沟、边坡支撑渗沟、渗沟、渗水隧洞、排水平孔。明沟和槽沟修建在地表面，兼排地表水和土（岩）层中上层滞水及埋藏很深的潜水。明沟断面通常用浆砌片石筑成梯形，而槽沟断面采用浆砌片石修成矩形。边坡支撑渗沟用于疏干边坡和排除自边坡渗出的上层滞水或泉水，并对边坡起支撑作用，它可以用片石做成拱形或树枝形，
12、适用于边坡不陡于11的土质路堑边坡。礼仪路基排水设施路基排水设施渗沟用于降低地下水位和排除地下水，有深度为26 m的浅埋渗沟和深度在6 m以上的深埋渗沟。有管渗沟的渗水管采用带渗水孔的陶管或混凝土管，无管渗沟采用碎石砌成。为拦截或引排埋藏较深、流量较大的地下水，渗水隧洞常与立井或渗井和渗管配合使用，引排导致大型滑坡的地下水。排水平孔是在路基土体或滑坡体上设置向上倾斜1015的排水钻孔，钻孔可平行布置或扇形布置，设在地下水低水位以下，以疏干和排除地下水。礼仪路基防护设施和加固设施路基防护设施和加固设施路基防护设施和加固设施是用来防止自然因素对路基本体的破坏及边坡坍塌，保持路基稳定的设施。路基防护
13、设施和加固设施根据其用途不同可分为坡面防护设施、冲刷防护设施、支撑加固设施，以及防风、防沙和防雪设施。坡面防护设施。冲刷防护设施。支撑加固设施。防风、防沙和防雪设施。礼仪2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物桥隧建筑物是桥梁、隧道和涵洞等的总称，供铁路线路跨越江河、沟谷或其他交通线等天然和人为障碍。有一定承载力的架空建筑物称为桥梁。埋设在路堤内的过水建筑物称为涵洞。隧道是供铁路线路克服高程障碍，穿过山岭或江河、海底而修筑的建筑物。桥隧建筑物只有与路基连成一体才能形成线路，因此它实际上是路基本体的重要组成部分。山区铁路桥隧的长度一般约占线路总长的40%，即使平原丘陵地区，其长度也占10%30%；桥隧建筑
14、物的造价比路基高得多。在修建铁路线路时，大桥和长隧道往往成为线路通车的控制工程。礼仪2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物铁路桥梁是铁路跨越河流、湖泊、海峡、山谷或其他障碍物，以及为实现铁路线路与铁路线路或道路的立体交叉而修建的构筑物。铁路桥梁按用途可分为铁路桥、公路铁路两用桥等。铁路桥梁工程一般包括桥址勘测、桥梁设计、桥梁施工和桥梁养护与维修等步骤。1.铁路桥梁2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物（1）铁路桥梁的种类。铁路桥梁主要由桥跨结构、桥墩、桥台、基础和桥梁防护构筑物等组成，如图所示。桥跨结构通常又称梁部，其功能主要是承载桥上线路和连接两段桥台。铁路桥梁按照桥跨结构及受力特点的不同，可分为梁桥、拱桥
15、、刚架桥、悬桥及各种组合体系桥。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物梁桥。梁桥在竖向载荷的作用下只产生竖向反力，其结构如图所示。梁桥桥跨为梁，只受挠、受剪，不受到轴向力。梁桥又分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。拱桥。拱桥在竖向载荷的作用下有竖向反力和横向反力，无铰拱桥还产生支座弯矩，其结构如图所示。桥跨为拱，以受压为主，也受挠、受剪。拱桥可以分为实体拱拱桥和桁拱拱桥。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物刚架桥。刚架桥的特点是桥跨结构与桥墩、桥台刚性连接成一体，其结构如图所示。刚架桥在竖向载荷的作用下有竖向反力和水平反力，无铰刚架桥还有支撑弯矩。刚架桥以受挠为主，也受剪和受拉或受压。从造型上看，刚架桥可以分
16、为门形刚架桥和斜腿刚架桥。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物悬桥。悬桥以缆索跨过塔顶，锚定于河岸上作为承重结构，在缆索上悬挂吊杆，以吊起桥面，其结构如图所示。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物组合体系桥。组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。例如，系杆拱桥是梁桥与拱桥的组合体系；斜拉桥是梁桥与悬桥的组合体系，其结构如图所示。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物（2）高速铁路桥梁。高速铁路桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。其中，高架桥用于穿越既有交通路网、人口稠密地区及地质不良地段，通常墩身不高，跨度较小，桥梁往往长达10多千米；谷架桥用于跨越山谷，通常跨度较大，墩身较高。由于高速铁路的运营密度及
17、对舒适性、安全性的要求均高于普通线路，因而高速铁路列车对桥梁结构的动力作用更大。在这个前提下，高速铁路桥梁在设计和施工中形成了自己的特色。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物高速铁路桥梁具有以下特点：桥梁比例大，高架长桥多。以中小跨度为主。刚度较大，整体性好。纵向刚度大。结构便于检查与维修。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物2.铁路隧道隧道是铁路线路用来克服山岭高程障碍或遇江河、海峡不适宜修建桥梁时，在山岭、河底、海底修建的人工建筑物。其中，在山岭修建的称为山岭隧道，在河底、海底修建的称为水底隧道。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物隧道具有以下作用：隧道可使铁路线路在较低的高程位置穿过山岭，避免开挖大量土石
18、方去修筑深路堑。隧道可使铁路线路在江河水下通过，避免在修建大桥时因通航高度受限而妨碍大吨位船舶航行，以及发生船只与桥墩相撞事故。隧道可避免线路迂回山岭，缩短线路长度，加大线路曲线半径，降低纵向坡度，使列车运行平顺。隧道可增加列车牵引质量和提高行车速度，从而提高运输能力，节省运营费用。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物隧道的分类：隧道按长度不同可分为短隧道（全长500 m及其以下）、中隧道（5003 000 m）、长隧道（3 00010 000 m）和特长隧道（10 000 m以上），按位置不同可分为傍山隧道、越岭隧道、水底隧道和地下隧道，按衬砌结构不同可分为直墙式衬砌隧道、曲墙式衬砌隧道、曲边墙加
19、仰拱衬砌隧道等，按隧道内铁路线路数不同可分为单线隧道、双线隧道和多线隧道等。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物隧道的结构：隧道由洞身、衬砌、洞门和附属建筑物组成，如图所示。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物洞身。洞身是隧道结构的主体部分，是列车通行的通道，其净空应符合标准轨距铁路建筑限界（GB 146.21983）的要求，其长度由两端洞门的位置决定。衬砌。衬砌是承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。拱圈位于坑道顶部，呈半圆形，为承受地层压力的主要部分。边墙位于坑道两侧，承受来自拱圈和坑道侧面的土体压力，可分为垂直形边墙和曲线形边墙两种。托梁位于
20、拱墙和边墙之间，其作用是防止拱圈底部在挖空时发生松动而开裂，用来支承拱圈。仰拱位于坑底，其形状与一般拱圈相似，但弯曲方向与拱圈相反，用来抵抗土体滑动和防止底部土体隆起。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物洞门。洞门位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统组成。附属建筑物。附属建筑物是指为工作人员、行人及运料小车避让列车而修建的避人洞和避车洞，为防止和排除隧道漏水或结冰而设置的排水沟和盲沟，为机车排出有害气体的通风设施，以及电气化铁道的接触网、电缆槽等。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物（4）隧道施工新技术。20世纪世界上隧道施工仍以钻爆法为主，欧
21、美和日本等国都在试验、研究改进钻爆法的新技术。例如，采用全自动数控钻孔台车控制钻孔的位置和方向，以减少钻臂移动时间；采用预切槽法沿隧道轮廓线切出槽缝，然后进行爆破，以降低超挖量和炸药消耗；采用集钻孔、装药、爆破、支护和装碴作业于一体的连续作业自动化机械系统，自动调整钻孔的位置、方向和深度，实现连续作业，以提高挖掘速度。此外，超长隧道采用全断面隧道掘进机（掘进速度为11.5 m/h），水底隧道和地下隧道用盾构法掘进。其他新型开挖技术如高压喷流、热力融解、原子能利用及控制爆破、遥感技术等都在积极试验和推广采用中。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物（5）水底隧道。大吨位船舶航行的水域、铁路运量和运输密度
22、很大的水域或在城市内河流两岸建筑物密集区，经过技术、经济比较，可考虑修建水底隧道。水底隧道一般由岸边敞口段、岸边暗挖段和水底暗埋段3部分组成，如图所示。水底隧道的最大容许纵坡不应大于该线的限制坡度。必须指出，水底隧道与建桥比较，造价高、施工难度大、周期长，必须进行技术、经济比选方能决定是否修建。2.2.2桥隧建筑物桥隧建筑物（6）高速铁路隧道。高速铁路线路最小曲线半径较大，所以高速铁路的选线设计，必然会出现大量的隧道工程。高速铁路隧道的特点主要与列车空气动力学相关。当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开，空气的黏性及隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能像在隧道外那样及时、顺畅
23、地沿列车两侧和上部形成绕流。于是，列车前边的空气受到压缩，列车后方则形成一定的负压区，进而产生一个压力波动过程。这种压力波动以声速传播至隧道口，形成反射波回传、叠加，产生一系列复杂的空气动力学效应。高速铁路隧道工程的研究涉及隧道的洞口形式、隧道及列车的横断面面积、列车头部形状、车辆密封性、隧道结构的耐久性、洞内设施及轨道类型等一系列问题。2.3轨道轨道轨道作为铁路线路的重要组成部分，是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件和防爬设备等主要部件组成的一个整体性的工程结构。轨道由两条平行的钢轨组成，直接承受列车荷载并引导列车运行。钢轨固定地放在轨枕上，轨枕之下为道床，联结零件在钢轨与钢轨之间及钢轨与轨
24、枕之间起着联结作用。在铁路干线的直线区段，我国铁路的标准轨距为1 435 mm，其误差不得超过-2+6 mm。左右轨面水平的高低差不得大于 4 mm。前后高低及线路方向用10 m长的弦量测，误差不得大于4 mm。2.3轨道轨道在曲线轨道上，必须根据曲线半径加宽轨距，我国标准轨距铁路的最大容许轨距为 1 450 mm。为了平衡车辆在曲线轨道上行驶时的离心力，轨道外轨须高于轨道内轨（简称超高），最大超高量不得大于 150 mm。在直线与曲线轨道连接处须设置缓和曲线，使曲线的曲率和超高逐渐变更，以保证运输的安全与舒适。车轮踏面有向线路中心120的斜度，因此钢轨轨面也需相应地内倾，以防钢轨轨面磨耗不匀
25、和轨腰弯曲。为此，在铁路线路的直线段上，铺设钢轨时轨底要有一定的坡度（轨底坡），一般为140或120。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点根据行车速度、机车车辆轴重和铁路每年通过的最大运量的要求，铁路线路设计规范（GB 500902006）按轨道的强度将正线轨道分为特重型、重型、次重型、中型和轻型5种，如表所示。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点（1）有砟轨道。有砟轨道是带有散体道床的一种轨道结构，用不同力学性质的材料如碎石、矿渣、卵石、粗砂等构筑而成，是一种传统的轨道类型，具有合理的受力传递功能，从而保证了路基的完好无损。有砟轨道被广泛
26、地应用于世界各国铁路。有砟轨道由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成，如图所示。有砟轨道具有建设费用低、噪声传播范围小、建设周期短、破坏时修复时间短、自动化及机械化维修效率高、轨道超高和几何状态调整简单等优点，其在国内、外已获得广泛应用。但在列车荷载的反复作用下，散体道床将产生较大的变形和各种病害，从而使轨道的几何形状产生较大变化，不利于高速与重载列车的运行。为修复这些变形与破损，需增加轨道的维修工作量和维修次数。因此，在维修工作条件较差的地段（如隧道和地下铁道等），最好不采用有砟轨道结构。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点为了克服有砟轨道的上述缺陷，人们发明了新型的有砟轨道结构，主
27、要有两种，即混凝土宽轨枕（轨枕板）轨道和沥青道床轨道。p 混凝土宽轨枕（轨枕板）轨道用混凝土宽轨密铺在道床上。轨枕宽55 cm，其长度和厚度与普通混凝土轨枕相同，枕间空隙用沥青混凝土封塞。宽轨枕支撑面积大且较重，可使道床应力和振动加速度明显减小，轨道纵横向阻力增大，致使轨道稳固、线路变形减少且可保持轨道表面清洁、美观。其缺点是造价较高，在繁忙干线上换铺困难。混凝土宽轨枕（轨枕板）轨道用于隧道和车站中。p 沥青道床轨道即用沥青或其他聚合物材料将道床的散粒道砟固结成一个整体并封闭道床表面，以减少道床变形和防止雨水浸入。它具有纵横向位移阻力大、弹性好，并且便于再加工和修复等优点。2.3.1轨道的类型
28、及特点轨道的类型及特点（2）无砟轨道。无砟轨道是在坚实基底上直接浇筑混凝土或钢筋混凝土或沥青混凝土以取代传统的道碴层的轨道结构。这种轨道无散体道碴层，因此有时也称为整体道床轨道。无砟轨道消除了道砟道床的固有缺陷，线路稳固，轨道变形小，维修工作量少，在列车荷载作用下可长期保持轨面的平顺性，有利于高速及重载列车的运行，因而其发展速度较快。从总体结构来看，可把各种结构形式的无砟轨道归纳为两类，即整体轨道和板式轨道。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点p 除钢轨、扣件、轨枕以外，整体轨道的组成部分包括镶嵌轨枕层、承重层和基底。变换各层结构及轨枕类型就会派生出各种形式的整体轨道。例如，轨枕可以是整
29、根轨枕，也可以是两个轨枕块；轨枕块下可垫有弹性垫层，也可以在轨枕块上套上弹性靴套或套加弹性垫层；镶嵌轨枕层可以是混凝土、钢筋混凝土或沥青混凝土；承重层多为钢筋混凝土，但也可换成钢筋沥青混凝土；基底可以是桥面板或隧道基底。p 板式轨道是用预制钢筋混凝土板（轨道板）代替轨枕与道床而直接支撑钢轨的轨道结构。轨道板支承在路基或在桥隧建筑物基底上浇筑的混凝土基础板上，为便于调节轨道变形和缓冲列车荷载，在轨道板与基础板之间填充水泥沥青砂浆垫层。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点无砟轨道的结构由钢轨、扣件、轨道板、CA砂浆、混凝土底座及凸形挡台组成。无砟轨道结构与有砟轨道结构的根本区别在于，无砟轨道
30、结构中用塑性变形小、耐久性好的混凝土或沥青材料代替了有砟轨道结构中容易磨耗、粉化和破碎的道砟材料。相对于有砟轨道，无砟轨道结构的优点包括：稳定性、平顺性、耐久性良好；结构高度低、自重轻，可降低隧道开挖面积，减少桥梁二期恒载；道床整洁、美观，可消除列车运行时的道砟飞溅；轨道变形缓慢，可减少养护与维修工作量。其缺点是初期投资费用高，刚度较大，轨道弹性较差，振动及噪声较大。2.3.1轨道的类型及特点轨道的类型及特点由于无砟轨道存在刚性较大、施工复杂、造价较贵、一旦出现病害整治困难等缺点，在相当长时期只在隧道与地下铁道的一些特殊地段使用。随着无砟轨道结构的改进和施工技术的完善，无砟轨道在高速线路上得到
31、了广泛的应用。日本自东海道新干线以后的新干线均以铺设无砟轨道为主；德国在经历多年的有砟轨道运营后，也提出以无砟轨道为发展趋势的意向。法国、中国台湾等高速线路都大比例地应用无砟轨道，荷兰、西班牙、意大利、韩国等国也都积极进行无砟轨道的试验与试铺。从一些高速铁路国家的综合运营经验来看，轨下基础稳定是铺设无砟轨道的基本条件，设计时速在300 km及其以上的高速铁路采用无砟轨道结构较有砟轨道结构更具优越性。我国在客运专线的建设中积极推广和研究开发无砟轨道，根据无砟轨道结构的特点和线下基础的设计要求，在桥梁、隧道和路基稳定的地段采用无砟轨道。2.3.2钢轨钢轨钢轨常用碳素钢或中锰钢制造，其断面为工字形，
32、用以承受机车车辆的车轮荷载，并将承受的荷载传给轨枕，同时为车轮的滚动提供连续、平顺的表面和引导车轮运行。在电气化铁路和自动闭塞信号线路上，钢轨还可兼作电路导体。钢轨的种类通常以每米钢轨的重量表示。我国铁路的钢轨有每米60 kg、50 kg、45 kg、43 kg等种类。不同种类的钢轨适用于不同的铁路线路，主要依据线路上运行的机车车辆的轴重、行车速度、线路运输量等选用，如轻型铁路可采用每米重量较小的钢轨，重型铁路可采用每米重量较大的钢轨。2.3.2钢轨钢轨高速铁路设计规范（TB 106212014）规定，正线轨道应采用100 m定尺长60 kg/m的无螺栓孔新钢轨，其质量应符合相应速度等级的钢轨
33、相关要求，断面尺寸如图所示。选择钢轨断面实质上是合理分配金属材料在轨头、轨腰和轨底的比例，主要考虑钢轨的刚度、稳定性、耐磨度和轮轨关系。2.3.3轨枕轨枕轨枕是铺设在道床与钢轨之间，用以承受从钢轨传来的力和振动并传给道床，同时用以保持钢轨轨距和方向的轨道部件。轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力传递给道床，并且吸收部分振动能，因此轨枕必须具备一定的柔韧性和弹性。每千米铁路线路上铺设的轨枕数是根据铁路运量和行车速度等运营条件确定的。机车车辆运行速度高和运输量大的线路铺设的轨枕数多，轨道强度大。我国铁路在直线线路上每千米一般铺设轨枕1 840根、1 760根或1 600
34、根。轨枕的应用范围不同，长度也不同。在我国，普通轨枕长度为2.5 m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕长度有2.64.85 m 多种。2.3.3轨枕轨枕轨枕按材料性质分为木枕（枕木）、混凝土枕（砼枕）和钢枕三种。p 木枕（枕木）。木枕的优点是弹性好，易于铺设，与钢轨的联结比较简单，绝缘性能好；缺点是使用寿命短（如易腐朽、易机械磨损及劈裂）。木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，质量轻，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（油枕），其使用寿命大大延长，为15年左右。木枕尺寸随木材种类、产量及所承受荷载的不同而不同。p 混凝土枕（砼枕）。它的优点是稳定性好，使
35、用寿命长，养护维修费低；缺点是质量大，弹性及绝缘性能差，在轨底部分须设缓冲绝缘垫层，等等。在无缝线路上，钢筋混凝土枕比木枕的稳定性高15%20%，因此混凝土枕尤其适用于高速客运线。p 钢枕。钢枕的优点是抗腐菌侵蚀，抗白蚁和虫蛀；缺点是易受化学性腐蚀，不绝缘，维修费用高。因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，所以没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。2.3.4道床道床在有砟轨道中，用碎石、卵石或砂等道砟材料组成的轨道基础称为道床。它将轨枕的荷载均匀地传递到路基上，防止轨枕的纵向和横向移动，并为轨道提供良好的排水、通风条件，以保持轨道干燥，使轨道具有足够的弹性。道床不仅要能够承受轨枕
36、传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。道床材料一般用坚韧的玄武岩或花岗岩碎石。碎石有不同的形状和大小，能互相挤紧，防止松动。我国铁路道床所用碎石粒径有3种规格：2070 mm的用于新建道床和道床的大修及维修，1540 mm的用于道床维修，320 mm的用于道床垫碴起道。道床材料也常用规定级配的筛选卵石、天然卵石、矿渣或砂子等，但这些材料修筑的道床质量较差。粗砂、中砂一般仅做垫床之用，垫床一般只在繁忙干线的碎石道床与路基面之间铺设。2.3.4道床道床道床的厚度和宽度是根据铁路等级确定的，我国铁路道床厚度为2550 cm。道床可以是单层的或双层的，铁路正线上一般采用双层道床
37、，下面的一层称为垫层，可以防止翻浆冒泥，其厚度一般不小于20 cm。不易风化的砂石路基可以不铺垫层。道床顶面的宽度取决于轨枕长度。我国铁路在使用混凝土枕的线路上规定道床宽度为3.1 m。碎石道床的边坡坡度为11.75。自20世纪60年代以来，将沥青砂浆灌注在普通道床里把道砟固结起来，或用沥青混凝土压实层做道床底部，再用沥青胶砂作为调整层的沥青道床，逐渐在一些运输繁忙的铁路线上试用。由于这种道床有利于提高道床的承载能力和线路稳定性，并有利于道床防水和防脏，减少了线路维修工作量，因此受到各国铁路部门的重视。2.3.5道岔道岔道岔是连接两股相邻轨道的专用设备，为机车车辆由一股轨道转入另一股轨道提供通
38、道。道岔是一种使机车车辆从一股轨道转入另一轨股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设，主要由转辙器、辙叉和连接轨道组成。有了道岔，线路可以充分发挥通过能力。即使单线铁路，在铺设道岔并修筑一段大于列车长度的叉线后也可以对开列车。由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。2.3.5道岔道岔道岔的基本形式有3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轨道向两侧分岔
39、。三开道岔如同形，同时衔接3股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合。菱形交叉由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。如果将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来，就是交叉渡线。交叉渡线不仅能开通较多的方向，而且占地不多，所以经常在车站采用。2.3.5道岔道岔单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分组成，如图所示。转辙器由两根基本轨、两根尖轨及各种联结零件组成，其作用是引导车轮从一条线进入另一条线。转辙器与辙叉间的连接线路称为连接部分。辙叉是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备，主要由翼轨、心轨和
40、联结零件组成。2.3.6联结零件联结零件1.中间联结零件中间联结零件指钢轨与轨枕的扣件，包括普通道钉、螺纹道钉、刚性或弹性扣铁、垫板、垫层、防爬器及轨距杆等。中间联结零件具有足够的强度和耐久性，并具有一定的弹性，能保持钢轨和轨枕的可靠联结与相对固定的位置，并能减缓线路残余变形积累速度。中间联结零件本身应构造简单，以便于装配、卸除和调整轨道的轨距及水平度等。木枕和钢轨的联结一般采用普通道钉，木枕与钢轨间的铁垫板也用普通道钉固定，它安装方便，应用广泛。2.3.6联结零件联结零件采用混凝土轨枕的轨道，其轨枕与钢轨间须设置弹性垫层以减少冲击力，其联结零件有扣板、弹片及弹条等，用螺栓联结。钢枕在顶面上支
41、承钢轨部分的两侧，各留有螺栓孔，将螺栓插入孔内并固定在钢枕上，再在螺栓上部装上扣铁以扣住钢轨，从而实现钢枕和钢轨的牢固联结。扣件除要求具有足够的扣压力以确保线路的纵、横向稳定之外，还要求弹性好，以保证良好的减震、降噪性能；扣压力保持能力好，以降低日常维修工作量；绝缘性能好，以提高轨道电路工作的可靠性，延长轨道电路的长度，降低轨道电路的投资。2.3.6联结零件联结零件我国采用弹性扣件已有20多年的历史，已成功地开发了弹条型扣件、弹条型调高扣件、弹条型扣件及弹条型扣件等，以上扣件已全部通过部级鉴定并推广使用。弹条型扣件是为高速、重载铁路而研制的无螺栓式扣件，由弹条、预埋铁座、绝缘轨距块和橡胶垫板组
42、成，利用预埋于轨枕中的铁杆来保持轨距，承受横向力并固定弹条，以弹条扣压钢轨，绝缘轨距块作为绝缘部件并用于调整轨距。弹条型扣件适用于直线或半径不小于350 m的曲线铺设60 kg/m钢轨和型无挡肩混凝土轨枕的轨道。弹条型扣件扣压力大、弹性好，取消挡肩，避免了轨距扩大，减小了养护工作量，非常适用于铁路高速化后的大型养路机械作业。此外，为了适应高速铁路的发展需要，我国还研制了针对高速铁路无挡肩无砟轨道的WJ7型扣件。WJ7型扣件由T形螺栓、螺母、平垫圈、弹条（分W1型和X2型）、绝缘块、铁垫板、绝缘缓冲垫板、轨下垫板（分橡胶垫板和复合垫板）、锚固螺栓、重型弹簧垫圈、平垫块和定位于混凝土轨枕或轨道板的
43、预埋套管组成，如图所示。2.3.6联结零件联结零件2.3.6联结零件联结零件2.接头联结零件轨道上相联结的钢轨的接头处留有轨缝，以防钢轨受热膨胀。联结两根钢轨的零件称为接头联结零件，主要有夹板、螺栓和弹簧垫圈。夹板又称鱼尾板，因最早设计制作的夹板截面形状如鱼尾而得名。夹板上一般有4个或6个螺栓孔。螺栓用于联结夹板和钢轨，拧紧螺栓后可把两个轨端夹紧，使接头处钢轨能承受车轮的作用力。弹簧垫圈是用于增加螺母与螺栓螺纹间的压力，防止螺母因列车通过时引起的振动而松退的零件，如图所示。2.3.6联结零件联结零件钢轨接头除普通接头外，还有各种特殊接头，如联结两种不同断面钢轨的异形接头,轨道电路需要绝缘而使用
44、绝缘材料的绝缘接头,以及伸缩接头或伸缩调节器等。对于各种接头的轨缝，各国都有相应的规定，我国铁路普通接头的轨缝最大不应超出16 mm。2.3.7新型轨道新型轨道随着铁路运量的增加和机车车辆轴重及行驶速度的提高，相继出现了许多新型轨道，如无缝线路、宽轨枕线路、整体道床线路和板式轨道等。p 无缝线路又称焊接长钢轨线路，是一种把普通钢轨焊接起来不留轨缝的线路。焊接钢轨每根长度不小于200 m，实际应用的一般为8001 000 m或更长一些。p 宽轨枕线路又称轨枕板线路，是用预应力混凝土轨枕板密排铺设在经过压实的道床上，板缝间用沥青或其他材料填封所修筑的线路。p 整体道床线路是用混凝土（一般配有钢筋）
45、直接灌注在稳定、坚实的路基上，不使用普通轨枕及碎石道床的新型线路。p 板式轨道是一种新型无砟轨道，是在钢筋混凝土大板下用乳化沥青水泥砂浆作为调整层（也可加铺一层高分子弹性材料作为垫层）构成的轨道。2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面在进行工程设计时，铁路线路在空间的位置是以其中心线来表示的。线路中心线是指过距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线，如图所示。线路中心线在水平面上投影的轨迹称为线路平面，由直线和曲线组成，表明线路的直、曲变化状态。线路中心线纵向展直后，其路肩标高在垂直面上投影的轨迹称为线路纵断面，由不同坡度的坡道组成，表明线路的坡度变化。2.4
46、铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面国内外铁路的长期运营实践证明，线路的平面、纵断面对行车速度影响很大。合理选择线路的圆曲线半径和坡度是铁路线路设计的关键。从运营观点来看，线路的平面、纵断面要求尽量平顺；但从工程观点来看，这样做往往是不经济和不现实的。因此，在设计时应根据铁路线路允许的列车最高行车速度和运输能力要求，合理选择线路的最小曲线半径和限制坡度，以此作为设计铁路线路平面、纵断面的主要技术标准。2.4.1线路平面线路平面线路平面标准包括最小曲线半径、夹直线、缓和曲线、超高、欠超高、过超高等。1.最小曲线半径2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面最小曲线半径是线路平面设计时允许
47、选用的曲线半径最小值，是限制列车最高速度的主要因素之一，对工程费和运营费都有很大影响。因此，合理选择最小曲线半径是线路设计的重要任务之一，它与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度有关。铁路线路的曲线半径应根据地形、铁路等级、列车通过曲线时最大允许速度等因素，由大到小选用。我国铁路正线的圆曲线半径一般是4 000 m、3 000 m、2 500 m、2 000 m、1 500 m、1 200 m、1 000 m、800 m、700 m、600 m、550 m、500 m、450 m、400 m、350 m和 300 m 共16种。当地形较平坦、线路位置及曲线半径的选择受地形限
48、制较少时，应尽量选择较大的半径，以保证良好的运营条件。在地形困难的地段，最小曲线半径应能满足规定的列车最高行车速度的要求，其关系式为2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面根据中国铁路总公司铁路技术管理规程的规定，新建客货共线铁路区间正线的最小曲线半径如表所示。2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面客运专线铁路区间线路的最小曲线半径为2 800 m，在困难情况下为2 200 m。高速铁路的最小曲线半径应保证满足旅客列车最高行车速度300 km/h以上的要求。世界几个主要国家高速铁路的最小曲线半径为：法国的TGV大西洋干线6 000 m；德国的 ICE 7 000 m；日本的东海道
49、干线2 500 m，其他干线4 000 m。只有一个曲线半径的曲线称为单曲线。由两个及其以上曲线半径组成的曲线称为复心曲线。两个及两个以上向同一方向弯曲组成的曲线称为同向曲线，如图所示；两个及两个以上呈形弯曲组成的曲线称为反向曲线，如图所示。2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面2.夹直线在相邻两曲线端点间插入的直线段称为夹直线，如上图中的f。车体的转向架在由具有渐变超高的缓和曲线进入直线或圆曲线时，受惯性与动力作用会继续振动、摆动1.52个周期才能平稳运行。设置夹直线的目的是使列车由第一曲线至第二曲线时运行平顺，车辆振动不致影响旅客的舒适
50、，保持线路的稳定，以利于维修。因此，夹直线应尽量长些，特别是当其两端为反向曲线时，由于曲线附加阻力增大，列车摇晃加剧，夹直线应更长些。铁路线路设计规范（GB 500902006）规定，夹直线的最小长度根据设计行车速度不同，一般地段为50130 m，困难地段为3080 m。2.4铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面3.缓和曲线为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线（或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置的一个曲率半径逐渐变化（R）的曲线称为缓和曲线。缓和曲线介于夹直线与圆曲线之间，是一个过渡区域，如图所示。设置缓和曲线的目的如下：（1）缓和离心力对列车的作用。（2）抵消部分离心力，
