第一章 铁路运输概述

铁路运输发展史第一章绪论Contents交通工具的发展铁路运输概念与特征要求：了解交通运输发展过程，掌握铁路运输概念、特点，铁路运输系统的构成。铁路运输系统构成第一节概述一、交通工具的发展历程原始社会由于生产力的发展，出现了畜牧业和农业的分工，开始了产品交换，产生了局部范围内的小量运输。后来出现了手工业和农业的分工，产生了货币，商品交换量迅速增加，运输的范围和数量也相应扩大和增长。社会分工越来越细，逐渐形成专门从事旅客和货物运输的运输业。运输从古代的人力拖拽到今天的航空运输,都经历了漫长的道路。舟、车、路的出现远古人类从事狩猎、采集活动，及频繁的迁徙活动，都是凭借人的体力。古代人们大都是沿河而居的。随着火和石斧的应用，适应捕鱼和渡河的需要，便创造出最早的水上交通工具——独木舟。考古学家所发现的最早的埃及船只是在Abydos的Khasekhemwy王陵附近地区发现的一只陪葬船，长度23米。所有部件完全由绳索捆绑在一起，没有使用钉子。该船建造于5000年前，估计属于埃及第一朝代的国王。世界上最古老的船只是荷兰的Pesse独木舟(8200-7600BC)人类早期在运输方面的另一件大事是懂得驯养牛、马、骆驼和大象等动物,并用它们代替人力运送货物,还供人骑乘。古代苏美尔人最早制成用牲口拉的车。中国商周时期甲骨文、青铜器铭文中有表示车的象形字，反映出中国当时的车已有辕和可供乘坐的车厢，并且已经掌握了“驾马伏牛”的技术。车出现后，为了加快运送速度和提高负荷量，便产生了修筑道路的要求。古代的埃及、波斯、印度、罗马，都修筑过坚固的石砌道路。中国在春秋战国时期，战争频繁，修筑了许多通行战车的道路。在秦岭地区开辟了著名的“金牛道”。(公元前316年，秦惠王将金牛赠送给蜀王，西蜀五丁引金牛成道,是穿越巴山沟通秦蜀的一段道路)秦始皇统一六国后，大修驰道，颁布“车同轨”的法令，使车辆可畅行全国。同时又设置驿道，颁布有关邮驿的法令，建立起传递官府文书和军事情报的邮传系统。汉朝开辟了经西域通往西方的道路，中国精美的丝绸可由这条路运往波斯以至罗马，这条通道被后人称为丝绸之路。机动船和机车的问世18世纪下半叶蒸汽机的发明，导致了产业革命。从19世纪初开始，蒸汽机相继应用于船舶和在铁路上运行的车辆上，于是机动船和机车问世了。从此，开辟了近代运输的新纪元。1807年，美国发明家R.富尔顿在前人研究的基础上，首次在“克莱蒙脱”号船上用蒸汽机驱动装在两舷的明轮，在哈得孙河上试航成功。航速为4公里／时。1819年“萨凡纳”号船最初作横渡大西洋航行至英国,使用蒸汽动力航行的只有85小时。除机械动力外,还靠风帆行驶。19世纪30年代，完全以蒸汽机为动力的“威廉”号船横渡大西洋取得成功。船上有25台双端锅炉和4台单端锅炉，它们的动力来自159台煤炭熔炉，24小时不断提供强大动力的蒸汽。动力系统由3套主机组成，其中2套为4汽缸往复式蒸汽机，另外1套为蒸汽轮机。主机功率超过51000马力，因此泰坦尼克号的最大时速可以达到23节。泰坦尼克号玛丽皇后号1825年，英国发明家G.斯蒂芬森制造的蒸汽机车在英国斯托克顿——达灵顿铁路上行驶成功,揭开了铁路运输的序幕。铁路运输的出现，是世界交通史上的重大事件。随后，欧美各国相继兴起修筑铁路的高潮。1876年，英国商人修筑了中国第一条铁路的淞沪铁路。1881年中国修建了唐胥铁路。完全由中国人自己筹办的第一条铁路，是杰出的工程师詹天佑主持设计和施工并于1909年建成通车的京张铁路。英资怡和洋行投资兴建，是从吴淞码头到上海的窄轨铁路，全长14.5公里1876年7月3日江湾段通车营业，引起轰动。8月3日，因碾死一名士兵，沿途居民阻止列车继续运行。10月24日，清政府出银28.5万两买下，并于次年10月予以拆毁。实际意义上的第一条铁路。由唐山到胥各庄（今唐山市丰南区），长9.7公里。1888年展筑至天津，全长130公里，命名为津唐铁路。部分国家修建第一条铁路的时间表国家修建时间（年份）国家修建时间（年份）英国1825印度1852意大利1839加拿大1836美国1830澳大利亚1847瑞士1844俄罗斯1837法国1832南非1860西班牙1848奥地利1838比利时1835日本1872秘鲁1851荷兰1839德国1835中国1876衣、食、住、行是人类的基本活动，交通是人们的基本需要，人类社会发展进步与交通运输息息相关。技术是推动交通发展进步的核心。社会经济的发展必然要求交通的匹配。二、铁路运输的概念与特征1、铁路运输——是指车辆在机车的牵引下沿着铁路运行，实现旅客或货物空间位移的过程。铁路运输的发展历史：近200年。发展趋势：高速铁路和重载运输方向发展。高速铁路：新建设计开行250公里/小时及以上动车组列车，初期运营速度不小于200公里/小时的客运专线铁路。特点：除具有一般铁路运输的特点外，还有速度快、舒适程度高等特点。主要形式：*日本新干线*法国TGV*德国ICE模式*英国APT模式*中国CHR(ChinaRailwayHigh-Speed)复兴号重载运输:年运量为2000万吨的线路、单元或组合列车达到或超过5000吨，列车中车辆轴为25吨重，符合条件之二，即为重载。轴重指的是每根车轴允许分摊的最大整车重量。比如说铁路货车，两个转向架4根轴，空载重量一般为20吨，满载情况下为100吨，你要以满载情况下的重量作为轴重计算依据，100除以4等于25吨。2、铁路运输的特征运输能力大，运输成本较低速度比较快安全可靠通常需要依靠其他运输装备的配合，才能实现门到门的运输对铁路路线的依赖性强建设周期长，初期投资大污染性较低受气候限制小缺点：投资大，设备庞大不易维修，货损较高，营运缺乏弹性。三、铁路运输系统构成固定设施铁路线路铁路车站运输工具车辆机车控制系统信号控制系统生产管理系统（一）铁路线路1、铁路线路概念是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个带状整体工程结构。它是由轨道结构及支撑它的路基、涵洞或桥梁、隧道等组成。2、铁路等级中国铁路等级，传统铁路时代简单明了，高铁时代较复杂。（1）综合等级：高铁级、国铁Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、IV级等；地铁Ⅰ级Ⅱ级。各个大级里面又有小的分类：依据单线复线、燃力电力等。高铁快铁都是电气化铁路，普铁（时速160公里以下）分为电气型和燃气型。（2）时速等级：高铁（250公里以上）—快铁（160-250公里）—普铁是三大档次。（3）客货等级：客运专线、客货共线、货运专线。根据中国《铁路线路设计规范》，铁路按其在铁路网中的作用、性质和运输客货运量，进行分级。GB50090-99规定:分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级铁路。GB50090-2006规定：分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV级。Ⅰ级铁路:铁路网中起骨干作用的铁路，或近期年客货运量≥20Mt（百万吨）者;Ⅱ级铁路:铁路网中起联络、辅助作用的铁路，或近期年客货运量20Mt且≥10Mt者;Ⅲ级铁路:为某一区域或企业服务的铁路，近期年客货运量10Mt且≥5Mt者。IV级铁路：为某一地区或企业服务的铁路，近期年客货运量5Mt者。年客货运量为重车方向（运量大的方向)货运量与由客车对数折算的货运量之和。1对/日旅客列车按1.0Mt年货运量折算。3、铁路线路的结构（1）组成：路基、桥涵、隧道和轨道组成。（a）路基路基是为满足轨道铺设和运营条件而修建的土工构筑物。作用：直接承受轨道的重量及其上的载荷。要求：有足够的强度和足够的宽度。结构形式：•路堤：即路基面高于天然地面，以填筑方式构成。•路堑：即路基面低于天然地面，以开挖方式构成。（b）桥隧建筑物桥梁——交通上用来跨越河流、山谷、线路等障碍的建筑物。组成：由桥跨结构、桥墩（桥台）和基础三部分组成。分类：梁式桥基本类型拱式桥按受力体系钢架桥悬吊桥组合形式：斜拉桥杆系拱桥涵洞与隧道涵洞——设在路堤下部的填土中，用以通过水流的一种建筑物。组成：由洞身、基础、端墙和翼墙组成。作用：便于水流和人流通过。隧道：修筑于山岭、河床、海峡或湖底，使得公路、铁路线方便地跨越障碍的建筑物。（c）轨道组成：由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。钢轨组成：轨头、轨腰和轨底组成。类型：75kg/m，60kg/m，50kg/m，43kg/m。长度：25m，12.5m。另有若干标准缩短轨(曲线缩短轨长度有比12.5m标准轨短40、80、120mm的三种，有比25.0m标准轨短40、80、160mm的三种)。作用：导向和承受车轮压力。要求：足够的强度、刚度和硬度。铁路轨道结构图（d）轨枕作用：传力，保持钢轨位置和轨距。类型：木枕：材料钢筋混凝土枕结构普通钢筋混凝土轨枕宽钢筋混凝土轨枕隧道、桥头、车站轨枕（e）联结零件分为两类：接头联结零件和中间联结零件。接头联结零件：有鱼尾板、螺栓、螺帽和弹簧垫圈等。作用：用于钢轨接头处，将两根钢轨连接起来。中间联结零件：木枕用的道钉和垫板，钢筋混凝土轨枕用的扣件作用：将钢轨紧扣在轨枕上。鱼尾片（f）道床作用：支撑和固定轨枕，减小其上动载荷对路基的冲击。要求：具有坚硬，不易风化，富有弹性和排水性好的结构材料筑成。如碎石、卵石、粗砂。（g）防爬设备轨道爬行——因列车运行时纵向力作用，使钢轨产生纵向移动，甚至带动轨枕一起移动的现象。出现的地方：列车纵向作用力大的地方。如单向铁路的重车方向，长大下坡道上，进站前的制动距离内。危害：引起轨缝不匀，轨枕歪斜，影响行车安全。防止措施：*增加钢轨与轨枕间抓扣压力和道床阻力*设置防爬设备（h）道岔它是铁路线路和线路间连接和交叉设备的总称。作用：车辆平稳地由一条线路转向另一条线路。常用形式：单开道岔、双开道岔、三开道岔以及多开道岔。选用原则：一般根据侧向通过的列车速度的要求，选择适宜型号的道岔。不超过50km/h的用12号，超过50km/h的用18号，超过80km/h的用30号（常用9，12，18号）。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨（2）铁路的主要技术参数1）轨道上钢轨的相互位置直线部分的轨距与水平轨距：是钢轨轨头顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。常用形式：标准轨距（1435mm）、宽轨距和窄轨距。水平：要求保持水平，轨顶面高差不超过4mm。2)曲线部分的轨距和水平曲线部分的轨距需加宽，为提高车辆的横向稳定性，需进行超高处理。3)限界限界——为了确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备，而对机车车辆和接近线路的建筑物、设备所规定的不允许超越的轮廓尺寸线。其中：机车车辆限界是机车车辆横断面的最大极限，它规定了机车车辆不同部位宽度、高度的最大尺寸和底部零件至轨面的最小距离。建筑接近限界是一个和线路中心线垂直的横断面，它规定了保证机车车辆安全远行所必需的横断面的最小尺寸。4)线路标志在铁路沿线设置的指示或提醒列车运行的标志的总称。设置位置：应埋设在计算里程方向的线路左侧。类型：主要有：公里标、半公里标、曲线标、圆曲线和缓和曲线始终点标、桥梁标、坡度标、管界标、站界标等。作用：反映铁路线形情况，引导司机及维护人员正确操作。线路上各种各样的标志设于桥梁两端桥头处，标明桥梁编号、中心里程和长度设于坡度变坡点处，标明坡度值及长度铁路局、工务段、线路工区、供电段的管界标：管辖地段分界处，两侧标明所向单位名称警冲标：两会合线路线间距为4m的中间（二）铁路车站1、区间与分界点区间——车站将每一铁路线路划分成的若干个段落，每一段落则称为区间。车站就成为相邻区间之间的分界点。由于车站上除了正线以外，还配有其他线路（到发线、牵出线等），所以我们把各种车站称为有配线的分界点。此外，还有无配线的分界点，它包括非自动闭塞区段的两车站间设置的线路所和自动闭塞区段的两车站间划分为若干个闭塞分区处所设置的通过色灯信号机。区段通常是指两相邻技术站间的铁路线段，它包含了若干个区间和分界点。车站：我们把设有配线办理列车到发、会让、越行、解编及客货运业务的地点称为车站。车站是分界点的一类，分界点还包括线路所和通过色灯信号机。站间区间——车站与车站之间的区间。间