高速铁路关键技术课件.ppt

1、 2022-7-28 21:152我国交通运输发展的重要性我国交通运输发展的重要性轨道交通发展概述轨道交通发展概述高速铁路发展概述高速铁路发展概述高速铁路关键技术高速铁路关键技术 桥隧桥隧 力学和钢轨力学和钢轨 道岔道岔 信号信号 接触网接触网 路基路基 无渣轨道无渣轨道 高速列车高速列车 供电系统供电系统 牵引供电自动化系统牵引供电自动化系统 2022-7-28 21:153交通运输在国民经济、社会发展和人民生活中起交通运输在国民经济、社会发展和人民生活中起着重要作用，当今中国迫切需要现代化交通：着重要作用，当今中国迫切需要现代化交通：1）社会稳定的需要）社会稳定的需要 2）国家经济发展的重

2、大需要）国家经济发展的重大需要 缓解运输能力不足的需要缓解运输能力不足的需要 运输成为制约国民经济发展的瓶颈运输成为制约国民经济发展的瓶颈 全面建设小康社会的需要全面建设小康社会的需要 日常出行的要求提高，城市化进程加快日常出行的要求提高，城市化进程加快2022-7-28 21:154 能源安全和环境保护的需要能源安全和环境保护的需要 据统计，我国交通运输装备消耗的石油资源占整据统计，我国交通运输装备消耗的石油资源占整 个石油资源的个石油资源的70，而汽车又占其消耗的，而汽车又占其消耗的70。3）加速产业发展和提高国际竞争力的需要）加速产业发展和提高国际竞争力的需要 带动信息、材料、能源、制造

3、等高新技术的进步和产带动信息、材料、能源、制造等高新技术的进步和产业化进程业化进程 4）建立国家重新体系的需要）建立国家重新体系的需要 交通中真正的核心技术是买不来的交通中真正的核心技术是买不来的2022-7-28 21:155不同的交通工具 轨道交通的作用在过去、现在和将来都是至关重要的。轨道交通的作用在过去、现在和将来都是至关重要的。传统传统火车火车汽车汽车轮船轨道交通飞机旅行者旅行者受限受限太昂贵太昂贵危险危险太慢，服务差太慢，服务差安全、快捷安全、快捷2022-7-28 21:156几种交通运输模式的速度域几种交通运输模式的速度域2022-7-28 21:157不同交通方式的不同交通方

4、式的能耗与污染对比能耗与污染对比综合比较，轨道交通具有综合比较，轨道交通具有绿色、环保、安全、便捷、大容绿色、环保、安全、便捷、大容量、长距离量、长距离等优点，国家已做出大力发展等优点，国家已做出大力发展轨道交通的战略轨道交通的战略决策，在已批准的决策，在已批准的中长期铁路网规划中长期铁路网规划中，确定到中，确定到2020年年将建设将建设300km/h及以上的高速客运专线及以上的高速客运专线1.2万万公里。公里。铁路的能耗和污染不足汽车和飞机的1/42022-7-28 21:158干线轨道交通干线轨道交通城市轨道交通城市轨道交通新型轨道交通新型轨道交通高速客运高速客运重载货运重载货运地地 铁铁

5、轻轻 轨轨单轨电车单轨电车郊区铁路郊区铁路磁悬浮磁悬浮轨道交通轨道交通不断涌现出各种新的原理不断涌现出各种新的原理真空高速管真空高速管道列车道列车轨道交通的分类：三大类轨道交通的分类：三大类2022-7-28 21:159轨道交通系统轨道交通系统线路与轨道线路与轨道：引导列车前进方向，同时承受列车引导列车前进方向，同时承受列车荷载并将其传至地基。荷载并将其传至地基。车辆车辆：由悬挂、转向架、车厢等部分组成，是轨由悬挂、转向架、车厢等部分组成，是轨道交通系统中的重要组成部分。道交通系统中的重要组成部分。供电系统供电系统：包括变电站、沿线供电线路、开关站包括变电站、沿线供电线路、开关站及供电设备等

6、及供电设备等 。控制系统控制系统：整个轨道交通系统的核心，它包括计整个轨道交通系统的核心，它包括计划调度、设备监控、安全保护、维护管理以及基划调度、设备监控、安全保护、维护管理以及基础信息系统等础信息系统等 。构成：可划分为四大要素构成：可划分为四大要素每一构成要素中均不每一构成要素中均不断应用系列信息技术断应用系列信息技术2022-7-28 21:1510因此高速铁路得到快速的发展。社会经济社会经济效益好效益好不受气候不受气候的影响的影响安全可靠安全可靠运行准时运行准时 外部运输外部运输成本低成本低对环境对环境污染小污染小 能源消耗低能源消耗低土地占用土地占用面积小面积小 客货运量大客货运量

7、大 旅行时间短旅行时间短高速铁路高速铁路的优点的的优点的高速铁路的优点：2022-7-28 21:1511 铁路客运高速化铁路客运高速化 1964年世界上第一条高速铁路正式运行年世界上第一条高速铁路正式运行 目前运行速度达到目前运行速度达到300km/h以上以上 我国我国5次提速后，运行速度接近次提速后，运行速度接近200km/h，与世界先进水平相，与世界先进水平相比，我国高速铁路技术还存在较大差距。比，我国高速铁路技术还存在较大差距。货运重载化和快捷化货运重载化和快捷化 澳大利亚、巴西、美国等，重载列车牵引质量超过澳大利亚、巴西、美国等，重载列车牵引质量超过 3万万吨吨，甚至高达，甚至高达5

8、万吨。万吨。我国大秦线，开通我国大秦线，开通5000-10000吨级的重载列车，吨级的重载列车，2004年底年底实现实现2万吨万吨重载重载列车的开行。列车的开行。2022-7-28 21:1512 城际轨道交通公交化城际轨道交通公交化 铁路发达国家，轨道交通公交化日益成为城际间、中心城铁路发达国家，轨道交通公交化日益成为城际间、中心城市与卫星城市之间旅客运输的发展趋势市与卫星城市之间旅客运输的发展趋势 高速磁悬浮交通的崛起高速磁悬浮交通的崛起 磁悬浮列车的研究始于磁悬浮列车的研究始于1932年，目前已发展了年，目前已发展了常导磁悬常导磁悬浮浮、低温超导磁悬浮低温超导磁悬浮和和高温超导磁悬浮高温

9、超导磁悬浮技术。技术。日本日本低温超导磁悬浮低温超导磁悬浮列车创造列车创造581km/h，未商业运行，未商业运行 上海浦东引进德国技术磁悬浮列车以上海浦东引进德国技术磁悬浮列车以430km/h运行运行 城市轨道交通蓬勃发展城市轨道交通蓬勃发展 城轨交通成为现代化城市最基本特征，城轨交通成为现代化城市最基本特征，纽约纽约、巴黎巴黎、伦敦伦敦、慕尼黑慕尼黑、东京东京、莫斯科莫斯科城轨里程数达到城轨里程数达到2500多公里多公里我国我国:北京、上海、广州、天津、深圳、重庆、武汉、成都北京、上海、广州、天津、深圳、重庆、武汉、成都2022-7-28 21:1513u高速铁路高速铁路是指由新一代列车提供

10、的时速在是指由新一代列车提供的时速在200350km甚至更高的铁路快速运营服务。甚至更高的铁路快速运营服务。u世界上最早开始高速铁路建设和运营的是日本，法世界上最早开始高速铁路建设和运营的是日本，法国和德国等欧洲国家在高速铁路建设和运营方面取国和德国等欧洲国家在高速铁路建设和运营方面取得商业上的成功。得商业上的成功。日本日本 19641964年年开始，新干线总长度达开始，新干线总长度达18351835公里公里，高速列车，高速列车客运量为世界之最，客运量为世界之最，20002000年客运周转量为年客运周转量为712712亿人公里亿人公里 法国法国 19831983年年开通第一条现代化高速铁路，现

11、已建成开通第一条现代化高速铁路，现已建成12811281公里公里，高速列车，高速列车TGVTGV运行速度为运行速度为300300350km/h350km/h，最高试验速，最高试验速 度为度为515.3km/h515.3km/h 德国德国 19851985年年开始研究开始研究ICEICE高速列车，高速列车，19911991年投入运营，年投入运营，有高速铁路有高速铁路700700多公里多公里，高速列车最高运行速度达，高速列车最高运行速度达330km/h330km/h2022-7-28 21:15142022-7-28 21:1515在在“十五十五”期间，国家加大了对铁路的投资力度，期间，国家加大了

12、对铁路的投资力度，国家修建新线国家修建新线6000公里，复线公里，复线3000公里，地方铁公里，地方铁路路1000公里；总投资公里；总投资3500亿。亿。将筹建京沪高速铁路；将在全国建立将筹建京沪高速铁路；将在全国建立“八纵八横八纵八横”铁路网主骨架，形成以北京、上海、广州为中心的铁路网主骨架，形成以北京、上海、广州为中心的提速客运网，做到：提速客运网，做到：300500 公里范围内实现公里范围内实现“朝发夕至朝发夕至”12001500 公里范围内实现公里范围内实现“夕发朝至夕发朝至”20002500 公里内实现公里内实现“一日到达一日到达”高速列车的运行速度达到高速列车的运行速度达到2003

13、00 km/h，试验，试验速度将达到速度将达到350 km/h以上。以上。“十一五十一五”期间，国家将建期间，国家将建9800公里公里高速客运专高速客运专线线铁路。铁路。2022-7-28 21:1516“四纵四纵”客运专线客运专线 n北京北京-上海客运专线；上海客运专线；n北京北京-武汉武汉-广州广州-深圳客运专线；深圳客运专线；n北京北京-沈阳沈阳-哈尔滨哈尔滨(大连大连)客运专线；客运专线；n杭州杭州-宁波宁波-福州福州-深圳客运专线深圳客运专线“四横四横”客运专线客运专线n徐州徐州-郑州郑州-兰州客运专线；兰州客运专线；n杭州杭州-南昌南昌-长沙客运专线；长沙客运专线；n青岛青岛-石家

14、庄石家庄-太原客运专线；太原客运专线；n南京南京-武汉武汉-重庆重庆-成都客运专线成都客运专线三个城际客运系统三个城际客运系统 环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区 隧道的空气动力学效应与隧道设计隧道的空气动力学效应与隧道设计 隧道仰拱及铺底的设计隧道仰拱及铺底的设计 隧道工挖技术隧道工挖技术 大跨铁路隧道塌方预防大跨铁路隧道塌方预防 隧道防排水隧道防排水 特长隧道的地质工作特长隧道的地质工作 2022-7-28 21:1518空气动力学效应：隧道内压力波动、出口微空气动力学效应：隧道内压力波动、出口微气压波、隧道内行车阻力等随列车速度和阻气压波

15、、隧道内行车阻力等随列车速度和阻塞比增大而增大。塞比增大而增大。隧道空气动力学的研究成果为高速铁路隧道隧道空气动力学的研究成果为高速铁路隧道设计参数的选择和列车外形、结构强度的设设计参数的选择和列车外形、结构强度的设计提供了重要的依据。计提供了重要的依据。2022-7-28 21:1519缓解和消减空气动力学效应负面影响的措施缓解和消减空气动力学效应负面影响的措施w合理加大隧道净空断面合理加大隧道净空断面w改善列车形状、加大车辆密封性改善列车形状、加大车辆密封性w选择合理的道床类型选择合理的道床类型w修建竖井和横洞等修建竖井和横洞等研究微压波和洞口缓冲结构研究微压波和洞口缓冲结构w列车速度低于

16、列车速度低于300km/h300km/h：不需设置洞口缓冲结构：不需设置洞口缓冲结构w需预留洞口缓冲结构需预留洞口缓冲结构2022-7-28 21:1520总体目标总体目标 保证隧道基底质量，避免基底保证隧道基底质量，避免基底“翻浆冒泥翻浆冒泥”现象。现象。关键技术关键技术w实施仰拱铺底的限裂设计实施仰拱铺底的限裂设计w设计隧道基底特殊部位设计隧道基底特殊部位w改进传统仰拱铺底工艺改进传统仰拱铺底工艺 2022-7-28 21:1521注重施工方法选择的多样性注重施工方法选择的多样性 n特长隧道：特长隧道：TBMTBM法法n中长或短隧道：矿山法中长或短隧道：矿山法n特长大断面隧道：宜采用小直径

17、特长大断面隧道：宜采用小直径TBM(TBM(直径直径3 34 4 m)m)加钻爆法扩大加钻爆法扩大利用辅助坑道实现长隧短打利用辅助坑道实现长隧短打n高速铁路特长、长隧道较多，为了工期和消防高速铁路特长、长隧道较多，为了工期和消防救援以及维护管理的需要救援以及维护管理的需要,需要通过辅助坑道来需要通过辅助坑道来实现长隧短打实现长隧短打合理确定开挖进度指标合理确定开挖进度指标2022-7-28 21:1522选择合理的大跨铁路隧道支护手段选择合理的大跨铁路隧道支护手段 及时封闭断面及时封闭断面选择合理的大跨隧道衬砌时机选择合理的大跨隧道衬砌时机建立量测体系建立量测体系w实现信息反馈实现信息反馈w推

18、广无尺量测技术推广无尺量测技术2022-7-28 21:1523防排水设计是高速铁路隧道的设计的基础防排水设计是高速铁路隧道的设计的基础防水方法为防水方法为“以堵为主以堵为主,限量排放限量排放”防水技术防水技术n选择合理的防水材料选择合理的防水材料 n充分考虑辅助导坑防排水充分考虑辅助导坑防排水 n合理设置中心水沟合理设置中心水沟n引进分区防水技术引进分区防水技术 n对软弱围岩地段对软弱围岩地段,预制排水沟纳入设计预制排水沟纳入设计n重视支护背后注浆技术重视支护背后注浆技术 2022-7-28 21:1524重视和加强勘察设计阶段的地质工作重视和加强勘察设计阶段的地质工作n重视地质钻孔，特别是

19、特殊地质地层分界的定位重视地质钻孔，特别是特殊地质地层分界的定位n做好设计阶段的地质勘察工作做好设计阶段的地质勘察工作n掌握地层构造的三维技术和掌握高精度的地层物掌握地层构造的三维技术和掌握高精度的地层物性技术性技术建立分层次的施工阶段地质预报工作建立分层次的施工阶段地质预报工作n根据隧道长度、工程地质的特性和地质灾害情况根据隧道长度、工程地质的特性和地质灾害情况来确定所应采取的地质预报方法来确定所应采取的地质预报方法n对长隧道、地质灾害地段隧道、大地电磁异常区对长隧道、地质灾害地段隧道、大地电磁异常区要重点开展地质预报要重点开展地质预报n根据目标要求根据目标要求,采取多种预报手段相结合的综合

20、超采取多种预报手段相结合的综合超前预报方法前预报方法w桥梁结构桥梁结构w高性能混凝土高性能混凝土 w桥梁架设设备桥梁架设设备2022-7-28 21:1526桥梁结构不同于普通桥梁结构不同于普通I级铁路的特殊要求级铁路的特殊要求n由于一次性铺设跨区间无缝线路由于一次性铺设跨区间无缝线路,考虑桥上线路考虑桥上线路的安全的安全,为了使钢轨受力不超过规定值为了使钢轨受力不超过规定值,桥梁下部桥梁下部结构的纵向水平刚度必须要满足一定的限值。结构的纵向水平刚度必须要满足一定的限值。n为了满足列车运行平稳和旅客乘坐舒适度的要求为了满足列车运行平稳和旅客乘坐舒适度的要求,桥跨结构的纵横向刚度要求较一般铁路有

21、较大的桥跨结构的纵横向刚度要求较一般铁路有较大的提高。提高。n为了保证线路的平顺性和高速行驶列车的安全与为了保证线路的平顺性和高速行驶列车的安全与舒适舒适,对桥梁的结构形式、桥与路之间的刚度平对桥梁的结构形式、桥与路之间的刚度平稳过渡、桥梁结构的工后沉降等稳过渡、桥梁结构的工后沉降等,需要更加严格需要更加严格的要求。的要求。n以上因素引起桥梁结构形式的变化以上因素引起桥梁结构形式的变化,对于桥梁工对于桥梁工程的施工组织和施工工艺都需要新的要求程的施工组织和施工工艺都需要新的要求,这些这些施工要求反过来影响了桥梁的结构形式。施工要求反过来影响了桥梁的结构形式。2022-7-28 21:1527张

22、法预应力混凝土箱形简支梁张法预应力混凝土箱形简支梁 配式双向预应力混凝土配式双向预应力混凝土T T 形简支梁形简支梁 钢筋混凝土刚构连续梁钢筋混凝土刚构连续梁 钢与混凝土结合连续梁钢与混凝土结合连续梁 钢筋混凝土矩形双柱式桥墩钢筋混凝土矩形双柱式桥墩 钢筋混凝土圆形双柱式桥墩钢筋混凝土圆形双柱式桥墩 钢筋混凝土圆端形板式桥墩钢筋混凝土圆端形板式桥墩双线错置钢筋混凝土圆形桥墩双线错置钢筋混凝土圆形桥墩 钢筋混凝土耳墙式桥台钢筋混凝土耳墙式桥台 2022-7-28 21:1528进一步丰富桥梁结构形式进一步丰富桥梁结构形式 n开发一些适合于特殊工点（如斜交道路、沟渠较开发一些适合于特殊工点（如斜交

23、道路、沟渠较多和道路群较多的工点）的桥涵结构多和道路群较多的工点）的桥涵结构n研究一些更适宜于斜交河流的桥墩形式，减少阻研究一些更适宜于斜交河流的桥墩形式，减少阻水面积水面积研究简支箱梁设计和检测研究简支箱梁设计和检测 n适当提高箱梁设计预应力度适当提高箱梁设计预应力度n进一步研究箱梁的抗裂性计算办法进一步研究箱梁的抗裂性计算办法n研究更加科学经济的检测办法研究更加科学经济的检测办法优化设计刚构连续梁及钢混结合连续梁优化设计刚构连续梁及钢混结合连续梁2022-7-28 21:1529高性能混凝土是在传统混凝土中加入适量的高性能混凝土是在传统混凝土中加入适量的超细矿物掺合料，如硅灰、超细粉煤灰和

24、磨超细矿物掺合料，如硅灰、超细粉煤灰和磨细矿渣等细矿渣等,并掺入适宜的高效复合减水剂并掺入适宜的高效复合减水剂,采采用低水胶比配制而成。用低水胶比配制而成。高性能混凝土应用于高速铁路桥梁工程是技高性能混凝土应用于高速铁路桥梁工程是技术发展的必然趋势术发展的必然趋势 n具有优良的抗压、抗折和抗拉等力学性能具有优良的抗压、抗折和抗拉等力学性能 n具有很好的抗渗、抗冻、抗碳化和抗化学侵蚀等具有很好的抗渗、抗冻、抗碳化和抗化学侵蚀等耐久性能耐久性能2022-7-28 21:1530桥梁架设设备是架设的关键桥梁架设设备是架设的关键,架设设备的架设能力制架设设备的架设能力制约着桥梁结构型式的发展。约着桥梁

25、结构型式的发展。国外高速铁路发展较早国外高速铁路发展较早,架桥设备的发展较快架桥设备的发展较快,种种类亦多。设计过的架桥机架设能力在类亦多。设计过的架桥机架设能力在2020850850吨吨,走走行方式有迈步式、悬臂式、桁架铰接式、导梁式以行方式有迈步式、悬臂式、桁架铰接式、导梁式以及运架一体式。运梁方式有轮轨式及轮胎式。及运架一体式。运梁方式有轮轨式及轮胎式。架设设备需要自主创新，以减少对国外设备的依赖架设设备需要自主创新，以减少对国外设备的依赖性性,降低工程造价。降低工程造价。架设设备应朝着大跨度、大吨位和机械化的方向发架设设备应朝着大跨度、大吨位和机械化的方向发展展,以满足架设大吨位桥梁类

26、型以满足架设大吨位桥梁类型(至少至少32m 32m 双线箱梁双线箱梁)的需要。的需要。架设设备需要研制开发先简支后连续的工艺架设设备需要研制开发先简支后连续的工艺,提出工提出工艺原则和验收标准。艺原则和验收标准。2022-7-28 21:1531JQ 600JQ 600型架桥机型架桥机JQ 600JQ 600型架桥机全貌型架桥机全貌 研制单位：武汉机械研究所研制单位：武汉机械研究所使用范围：使用范围：2020、24m24m双线箱梁双线箱梁 走行方式：迈步式走行方式：迈步式 架设吨位架设吨位/t/t：600 600 外型尺寸外型尺寸/m/m：57.4557.4512.3012.3014.42 1

27、4.42 支腿横向间距支腿横向间距/m/m：5.95 5.95 运梁车类型运梁车类型 ：TE/600 TE/600 轮胎式运梁车轮胎式运梁车 轮胎总数轮胎总数 ：40 40 运梁车轴数运梁车轴数 ：20 20 运梁车轴重运梁车轴重/t/t：34 34 运梁车纵向最小轴距运梁车纵向最小轴距/m/m：1.8 1.8 运梁车横向两组轴距运梁车横向两组轴距/m/m：5.35.3 2022-7-28 21:1532JQ600JQ600下导梁式架桥机下导梁式架桥机JQ600JQ600下导梁式架桥机全貌下导梁式架桥机全貌 研制单位：铁道部大桥工程局研制研制单位：铁道部大桥工程局研制使用范围使用范围 ：202

28、0、24m24m双线箱梁双线箱梁走行方式走行方式 ：下导梁式：下导梁式 架设吨位架设吨位/t/t：600600外型尺寸外型尺寸/m/m：606015153 3 支腿横向间距支腿横向间距/m/m：6.46.4运梁车类型：论轨式运梁车运梁车类型：论轨式运梁车 轮胎总数：轮胎总数：64 64 运梁车轴数：运梁车轴数：32 32 运梁车轴重运梁车轴重/t/t：22 22 运梁车纵向最小轴距运梁车纵向最小轴距/m/m：1.0 1.0 运梁车横向两组轴距运梁车横向两组轴距/m/m：4.04.02022-7-28 21:1533DF450DF450型双悬臂桁架式架桥机型双悬臂桁架式架桥机DF450DF450

29、型双悬臂桁架式架桥机全貌型双悬臂桁架式架桥机全貌 研制单位：大方实业公司研制研制单位：大方实业公司研制使用范围使用范围 ：2020、2424或或32m 32m 单线箱梁单线箱梁 走行方式走行方式 ：迈步式：迈步式 架设吨位架设吨位/t/t：450 450 外型尺寸外型尺寸/m/m：68.668.68.98.99.8 9.8 支腿横向间距支腿横向间距/m/m：腹板中心线上：腹板中心线上 运梁车类型运梁车类型 ：轮胎式运梁车：轮胎式运梁车 轮胎总数轮胎总数 ：112 112 运梁车轴数运梁车轴数 ：28 28 运梁车轴重运梁车轴重/t/t：19.3 19.3 运梁车纵向最小轴距运梁车纵向最小轴距/

30、m/m：1.551.55运梁车横向两组轴距运梁车横向两组轴距/m/m：4.454.45 2022-7-28 21:1534SPJ450/32 SPJ450/32 拼装式架桥机拼装式架桥机SPJ450/32 SPJ450/32 拼装式架桥机全貌拼装式架桥机全貌 研制单位：石家庄铁道学院研制研制单位：石家庄铁道学院研制使用范围使用范围 ：2424、32m32m单线箱梁单线箱梁 走行方式走行方式 ：悬臂走行式：悬臂走行式 架设吨位架设吨位/t/t：450 450 外型尺寸外型尺寸/m/m：808015.215.210.8 10.8 支腿横向间距支腿横向间距/m/m：腹板中心上：腹板中心上 运梁车类型

31、运梁车类型 ：轮胎式运梁车：轮胎式运梁车 轮胎总数轮胎总数 ：144 144 运梁车轴数运梁车轴数 ：18 18 运梁车轴重运梁车轴重/t/t：37.4 37.4 运梁车纵向最小轴距运梁车纵向最小轴距/m/m：1.55 1.55 运梁车横向两组轴距运梁车横向两组轴距/m/m：4.594.59 2022-7-28 21:1535路基是轨道结构的基础，高平顺性、高稳定路基是轨道结构的基础，高平顺性、高稳定性和刚度连续均匀变化的路基是确保轨道高性和刚度连续均匀变化的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。平顺性的前提条件。最早修建的日本东海道新干线最早修建的日本东海道新干线,由于路基的严由于路基的严重下沉

32、重下沉,19651975 年间中断行车年间中断行车200 多次多次,列车平均运行速度降到列车平均运行速度降到100110 km/h 大大低大大低于设计时速于设计时速 220 km/h。为使列车安全、高速、舒适运行，并尽可能为使列车安全、高速、舒适运行，并尽可能地减少养护维修工作量，严格控制地减少养护维修工作量，严格控制路基变形路基变形和和工后沉降工后沉降十分重要。十分重要。2022-7-28 21:1536严格控制路基的严格控制路基的工后沉降工后沉降 严格控制路基的严格控制路基的不均匀沉降不均匀沉降严格控制路基严格控制路基刚度刚度及其纵向变化的及其纵向变化的连续连续均匀性均匀性 2022-7-

33、28 21:1537工后沉降是指路堤建成后铺轨时的路基剩余沉降，工后沉降是指路堤建成后铺轨时的路基剩余沉降，主要包括主要包括路基本体沉降路基本体沉降和和地基沉降地基沉降。当路基沉降量。当路基沉降量偏大或沉降速率过大时，势必要造成轨道养护维修偏大或沉降速率过大时，势必要造成轨道养护维修工作量的增大，一条经常维修的线路是很难保证其工作量的增大，一条经常维修的线路是很难保证其安全性。安全性。因此，路基的工后沉降量应越小越好，经因此，路基的工后沉降量应越小越好，经综合技术经济比选确定综合技术经济比选确定,京沪客运通道路基工后沉京沪客运通道路基工后沉降限值为降限值为5 5 cmcm 国外高速铁路的建设经

34、验证明，路基本体沉降约为国外高速铁路的建设经验证明，路基本体沉降约为路基填土高度的路基填土高度的0.11%0.12%，且能在建成，且能在建成1 年内年内完成。秦沈客运专线的建设也证明了以上结论。完成。秦沈客运专线的建设也证明了以上结论。因因此，在目前路基本体填筑标准的条件下，控制高速此，在目前路基本体填筑标准的条件下，控制高速铁路路基工后沉降的关键是控制地基沉降铁路路基工后沉降的关键是控制地基沉降。2022-7-28 21:1538 确定合理的地基加固处理措施并切实确定合理的地基加固处理措施并切实达到质量标准是保证基础工程设计和施工达到质量标准是保证基础工程设计和施工质量的关键。质量的关键。这

35、项工作要从勘测抓起，这项工作要从勘测抓起，要把要把对地基条对地基条件的认识，尤其是对土的压缩与变形特征件的认识，尤其是对土的压缩与变形特征的认识提高到重要位置上，的认识提高到重要位置上，要把要把土的物理土的物理力学指标、沉降计算公式、施工工艺等落力学指标、沉降计算公式、施工工艺等落到实处，到实处，要在要在处理上把可靠性与经济性结处理上把可靠性与经济性结合起来，合起来，要把要把传统措施与新结构、新材料、传统措施与新结构、新材料、新工艺结合起来，达到降低工程造价又实新工艺结合起来，达到降低工程造价又实现稳固可靠的双重目的。现稳固可靠的双重目的。2022-7-28 21:1539在在100 m范围内

36、的路基不均匀沉降，将范围内的路基不均匀沉降，将直接造成幅值较大的轨道长波高低不平直接造成幅值较大的轨道长波高低不平顺。顺。更短范围内的路基不均匀沉降，将直接更短范围内的路基不均匀沉降，将直接造成路基的稳固和安全。造成路基的稳固和安全。必须严格控制路基的不均匀沉降。必须严格控制路基的不均匀沉降。2022-7-28 21:1540路基刚度与列车的安全、平稳、舒适运行及轨道的路基刚度与列车的安全、平稳、舒适运行及轨道的维修工作量密切相关。相对低刚度的路基，列车运维修工作量密切相关。相对低刚度的路基，列车运行振动频率较低，行车相对平稳；而相对高刚度的行振动频率较低，行车相对平稳；而相对高刚度的路基，列

37、车振动频率较高，舒适度稍差，但易于保路基，列车振动频率较高，舒适度稍差，但易于保持轨道的稳定性，减小轨道维修工作量，也有利于持轨道的稳定性，减小轨道维修工作量，也有利于通过过渡段，实现路基、桥梁通过过渡段，实现路基、桥梁(或涵洞或涵洞)等轨道下部等轨道下部结构刚度的纵向均匀性变化。结构刚度的纵向均匀性变化。纵向刚度均匀性变化是高速铁路路基设计和施工的纵向刚度均匀性变化是高速铁路路基设计和施工的关键，更是高速列车舒适运营的关键，关键，更是高速列车舒适运营的关键，直接危及行直接危及行车安全和乘车舒适性。对轨道基础竖向刚度出现突车安全和乘车舒适性。对轨道基础竖向刚度出现突变的分界处，由于各结构物刚度

38、的不同，列车会产变的分界处，由于各结构物刚度的不同，列车会产生剧烈的跳动，必须设置过渡段，以提高路基刚度生剧烈的跳动，必须设置过渡段，以提高路基刚度的连续性的连续性。2022-7-28 21:1541法国提出工后沉降应小于法国提出工后沉降应小于2cm，并且在最后并且在最后一次捣固和运行第一列高速列车之前，沉一次捣固和运行第一列高速列车之前，沉降应完全稳定。降应完全稳定。德国认为在列车开始运行后，路基工后总德国认为在列车开始运行后，路基工后总沉降不应大于沉降不应大于1cm，每年沉降总量不应超过每年沉降总量不应超过2mm，并应避免在短距离内发生不均匀沉并应避免在短距离内发生不均匀沉降，在桥台附近不

39、应有任何不均匀沉降。降，在桥台附近不应有任何不均匀沉降。日本在第一条高速铁路以后，工后总沉降日本在第一条高速铁路以后，工后总沉降已按已按3cm 控制，对使用连续梁控制，对使用连续梁和无碴轨道和无碴轨道的地段，工后沉降的控制更为严格的地段，工后沉降的控制更为严格 。2022-7-28 21:1542我国我国“高速铁路设计暂行规定高速铁路设计暂行规定”规定路基工规定路基工后总沉降量为后总沉降量为10 cm，沉降速率小于沉降速率小于3 cm/年年，桥台台尾过渡段路基工后沉降不大于桥台台尾过渡段路基工后沉降不大于5 cm，基本沿用日本建设第一条高速铁路时的标准。基本沿用日本建设第一条高速铁路时的标准。

40、通过各方面专家的努力，在通过各方面专家的努力，在“暂规暂规”修改时修改时才将以上相应标准修改为才将以上相应标准修改为5 cm、2 cm/年年、3 cm，对对“暂规暂规”而言，这是个进步，但对高而言，这是个进步，但对高速铁路而言，这个标准还速铁路而言，这个标准还需验证。需验证。钢轨的重要性钢轨的重要性高速铁路对钢轨的要求高速铁路对钢轨的要求钢轨技术发展钢轨技术发展钢轨的技术标准钢轨的技术标准选轨标准选轨标准钢轨的力学问题钢轨的力学问题轮轨滚动接触疲劳轮轨滚动接触疲劳轮轨噪声轮轨噪声轨道力学轨道力学2022-7-28 21:1544钢轨的重要性钢轨的重要性钢轨是轮轨式高速铁路的重要组成部分，在钢轨

41、是轮轨式高速铁路的重要组成部分，在极其复极其复杂的受力条件杂的受力条件下工作下工作钢轨状态的好坏直接影响行车安全，因此对钢轨状态的好坏直接影响行车安全，因此对钢轨质钢轨质量量有极其苛刻的要求有极其苛刻的要求钢轨有些性能之间是矛盾的，要钢轨有些性能之间是矛盾的，要综合比较综合比较才能达到才能达到合理选择钢轨的目的合理选择钢轨的目的 2022-7-28 21:1545高速铁路对钢轨的要求高速铁路对钢轨的要求高的纯净度高的纯净度 材质高洁净有利于提高其抗疲劳性能，材质高洁净有利于提高其抗疲劳性能，保证运行安全性保证运行安全性严格的外形尺寸严格的外形尺寸 可以减少表面接触疲劳伤损，延长钢可以减少表面接

42、触疲劳伤损，延长钢轨的使用寿命轨的使用寿命高度的平顺性高度的平顺性 保证高速列车运行的平稳性和旅客的保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性的重要保证舒适性的重要保证2022-7-28 21:1546钢轨技术发展钢轨技术发展加强关键性能加强关键性能 钢轨技术发展的重点是提高钢轨的强度，耐磨钢轨技术发展的重点是提高钢轨的强度，耐磨性和抗冲击性能。性和抗冲击性能。开发新型优质钢材开发新型优质钢材 为了提高钢轨的耐磨性和抗疲劳性，各国都在为了提高钢轨的耐磨性和抗疲劳性，各国都在开发新型优质钢材。目前世界上高强度钢轨研究的开发新型优质钢材。目前世界上高强度钢轨研究的重点是重点是“贝氏体贝氏体”钢轨，其耐

43、磨性比普通钢轨高钢轨，其耐磨性比普通钢轨高25%。同时还能提高在提速、高速线路上抵抗接触。同时还能提高在提速、高速线路上抵抗接触疲劳损伤的能力，以减少钢轨打磨费用，同时贝氏疲劳损伤的能力，以减少钢轨打磨费用，同时贝氏体钢轨可用于制作道岔中的尖轨和辙叉以大幅度延体钢轨可用于制作道岔中的尖轨和辙叉以大幅度延长道岔的使用寿命长道岔的使用寿命超长无缝钢轨超长无缝钢轨 减少焊接接头的数量，有效的减少噪声、提高减少焊接接头的数量，有效的减少噪声、提高钢轨的使用寿命钢轨的使用寿命2022-7-28 21:1547我国钢轨目前执行的标准比较复杂我国钢轨目前执行的标准比较复杂国标国标20世纪世纪60年代和年代和

44、80年代两次发布年代两次发布铁标铁标铁道部在铁道部在20世纪世纪90年代发布年代发布新铁标新铁标 铁道路在铁道路在2003年发布年发布铁标国标共存铁标国标共存近期将维持国标和铁路行近期将维持国标和铁路行业标准并存的局面业标准并存的局面新国标新国标整合现有钢轨标准，形成一部完整合现有钢轨标准，形成一部完整的国家强制性标准整的国家强制性标准钢轨的技术标准钢轨的技术标准2022-7-28 21:1548选轨标准选轨标准铁道部重新划分对钢轨的技术要求铁道部重新划分对钢轨的技术要求时速在时速在200km/h200km/h以下的客货混运铁路钢轨以下的客货混运铁路钢轨 使用使用434375kg/m75kg/

45、m热轧钢轨热轧钢轨时速在时速在200-300km/h200-300km/h的客运专线的客运专线 使用使用250km/h60kg/m250km/h60kg/m钢轨钢轨时速在时速在300km/h300km/h以上的客运专线顶级钢轨以上的客运专线顶级钢轨 使用使用350km/h60kg/m350km/h60kg/m钢轨钢轨2022-7-28 21:1549钢轨的力学问题钢轨的力学问题 我国从现在到我国从现在到2020年，将是高速重载铁路和城市年，将是高速重载铁路和城市轨道交通发展的高峰时期。虽然它们的优越性不可否轨道交通发展的高峰时期。虽然它们的优越性不可否认，但有许多关键技术问题有待进一步解决，其

46、中与认，但有许多关键技术问题有待进一步解决，其中与轮轨相关的力学问题主要有：轮轨相关的力学问题主要有：轮轨滚动接触疲劳轮轨滚动接触疲劳n高速列车速度高、动车组轴重轻，钢轨垂直和水平高速列车速度高、动车组轴重轻，钢轨垂直和水平磨耗都比较小，钢轨表面的接触疲劳为主要伤损磨耗都比较小，钢轨表面的接触疲劳为主要伤损脱轨机理的研究脱轨机理的研究n限制速度提高的因素之一是脱轨安全的保证限制速度提高的因素之一是脱轨安全的保证轨道力学问题轨道力学问题n轨道工程结构动态特性，决定着车辆安全、舒适性轨道工程结构动态特性，决定着车辆安全、舒适性和车辆和车辆/轨道结构使用寿命轨道结构使用寿命2022-7-28 21:

47、1550轮轨滚动接触疲劳轮轨滚动接触疲劳轮轨磨损破坏现象主要为轮轨接触表面剥离、压溃、轮轨磨损破坏现象主要为轮轨接触表面剥离、压溃、龟裂、波浪形磨损、轮缘磨损和钢轨侧磨及断裂等，龟裂、波浪形磨损、轮缘磨损和钢轨侧磨及断裂等，这些破坏现象和很多因素有关，有些破坏现象的机理这些破坏现象和很多因素有关，有些破坏现象的机理至今尚未搞清楚，对有些问题的破坏机理认识不统一至今尚未搞清楚，对有些问题的破坏机理认识不统一 车轮剥离车轮剥离钢轨擦伤钢轨擦伤钢轨压溃钢轨压溃车轮龟裂车轮龟裂钢轨波磨钢轨波磨钢轨断裂钢轨断裂钢轨侧磨钢轨侧磨2022-7-28 21:1551轮轨滚动接触疲劳轮轨滚动接触疲劳轮轨滚动接触

48、疲劳是铁路运输的老问题，主轮轨滚动接触疲劳是铁路运输的老问题，主要发生在要发生在曲线段、接头处、道岔曲线段、接头处、道岔处。处。人们采取各种方法和措施来人们采取各种方法和措施来阻止和减少阻止和减少它，它，如发展新材料、优化轨型面匹配来减少轮轨如发展新材料、优化轨型面匹配来减少轮轨之间的疲劳之间的疲劳铁路客货量的增大和速度的提高，铁路客货量的增大和速度的提高，轮轨磨擦轮轨磨擦变得越来越严重。变得越来越严重。我国现在每年因更换和维修破坏轮轨，大约我国现在每年因更换和维修破坏轮轨，大约花费花费8080多亿人民币。它不仅大大多亿人民币。它不仅大大增加了铁路增加了铁路的运营成本，而且直接危害行车的安全。

49、的运营成本，而且直接危害行车的安全。2022-7-28 21:1552 高速铁路在列车行驶速度低于高速铁路在列车行驶速度低于300km/h300km/h时，时，轮轨噪音占主要部分。轮轨噪音辐射出的轮轮轨噪音占主要部分。轮轨噪音辐射出的轮轨噪声可以归纳为如下三类：轨噪声可以归纳为如下三类：高频尖叫声高频尖叫声轮轨之间蠕滑引起轮轨之间蠕滑引起冲击噪声冲击噪声轮轨表面波浪型磨耗、擦伤、轨道轮轨表面波浪型磨耗、擦伤、轨道弹性不均匀和轮对过轨缝和道岔处，引起轮轨冲击弹性不均匀和轮对过轨缝和道岔处，引起轮轨冲击振动而产生的噪声振动而产生的噪声滚动噪声滚动噪声主要是轮轨接触表面粗糙度、轮轴主要是轮轨接触表面

50、粗糙度、轮轴偏心和擦伤等引起偏心和擦伤等引起轮轨噪声轮轨噪声2022-7-28 21:1553轨道力学轨道力学轨道轨道支撑并约束支撑并约束车辆的运行，决定着车辆安车辆的运行，决定着车辆安全、舒适性。全、舒适性。列车过道岔时，轮对和轨道之间发生强烈的列车过道岔时，轮对和轨道之间发生强烈的冲击冲击，导致车轮和道岔段上钢轨磨损，导致车轮和道岔段上钢轨磨损高速铁路高速铁路道岔道岔部位严重地部位严重地限制限制了列车的行车了列车的行车速度速度在桥梁和隧道端点在桥梁和隧道端点刚度不均匀刚度不均匀，会导致强烈，会导致强烈振动，甚至脱轨。振动，甚至脱轨。无碴轨道关键技术无碴轨道关键技术w 概况概况w 结构及特点