铁道工程-第一章-绪论

一、什么是交通？什么是运输？二、铁路的发展概况三、铁路运输的性质四、轨道在铁路运输中的地位和作用五、轨道类型与发展六、铁路运营条件与轨道结构的关系第一章绪论内容提要罗马帝国古迹“ViaAppia（“AppianWay”，亚必古道），路面用大块熔岩（lavablocks）铺砌而成。一、什么是交通？什么是运输？交通是指从事旅客和货物运输及语言和图文传递的行业，包括运输和邮电两个方面，在国民经济中属于第三产业。运输是人和物借助交通工具的载运，产生有目的的空间位移，包括铁路、公路、水路、航空和管道等五种方式，邮电包括邮政和电信两方面内容。交通运输是经济发展的基本需要和先决条件现代社会的生存基础和文明标志社会经济的基础设施和重要纽带现代工业的先驱和国民经济的先行部门资源配置和宏观调控的重要工具国土开发、城市和经济布局形成的重要因素，对促进社会分工、大工业发展和规模经济的形成，巩固国家的政治统一和加强国防建设，扩大国际经贸合作和人员往来发挥重要作用。总之，交通运输具有重要的经济、社会、政治和国防意义。每一个国家的经济地理环境和工业化程度不同，运输方式的构成也有差异。例如，在缺乏河流的内陆国家，就几乎没有水路运输；在工业化程度很低的国家，航空运输的比例比较低。就近代运输业发展的一段历史来看，船舶运输是较早使用的一种机械运输方式。1807念，世界上第一艘轮船在北美哈德逊河下水，揭开了机械运输的新纪元。其后，各种运输工具相继问世。1825念，世界上第一条铁路在英国正式通车。1861年，第一条输油管道铺设。1886年，以汽油为动力的汽车在德国问世。1903年第一架飞机飞上了蓝天。在经历了整整一个世纪后，五种新型运输工具奠定了以五种运输方式为基本格局的运输业。现代交通运输分类公路铁路航空水运管道运输方式的分类水上运输陆上运输航空运输管道运输邮政运输沿海近海远洋边境运输省间调剂运港站场集散运输国际铁路联运供港铁路运输国内及港铁路运输古代运输方式人力畜力风帆行船现代运输方式世界第一大油轮82.6万吨的诺克·耐维斯号•一、公路运输设施：公路、公路车站和车辆优点：对于小、中批量商品的近距离运输，运费较便宜，而且经济；可以做到“门到门”（door—to–door)；包装成本低缺点：运输能力低；单位运费高；易遭偷盗；加剧拥挤与污染•二、铁路运输设施：铁路、火车、车站及辅助设备优点：运载能力较大，适用于大宗货物的集中、迅速运输；中、远距离运输时，运费比较便宜；受气候条件的影响较小；在轨道上运输，安全性好缺点：灵活性差；对包装的要求较高；基建成本大•三、水上运输设施：天然水道、港口和船舶优点：高运输能力；低廉的单位运费缺点：速度慢；路线迂回；受天气影响大，可靠性差•四、航空运输设施：航空港、飞行器和航管设施优点：速度快；受地形条件限制小缺点：运输成本高；运载量有限；受气候影响大•五、管道运输管道是一种集运输工具和运输线路于一身的运输方式。采用管道运输，货物凭借高压气泵的压力在管道内移动，到达目的地三种形式：液体管道、气体管道、浆质管道优点：可全天候工作；不需包装；单向运输；单位运营成本低缺点：货物受限；机动灵活性小，初期投资大现代运输方式运输线路运输工具运价时速运量水运陆运空运河道航海线铁路公路航空线船舶海轮火车汽车飞机最低居中居中最高最慢居中居中最快大居中最小指标单位旅客运输总量亿人32810.2铁路亿人16.89.9公路亿人306.310.2水运亿人2.2-0.7民航亿人2.715.8旅客运输周转量亿人公里27779.211.9铁路亿人公里8762.211.2公路亿人公里14913.910.4水运亿人公里71.53.1民航亿人公里4031.619.4绝对数比上年增长%2010年各种运输方式完成旅客运输量及其增长速度8762.214913.971.54031.6铁路公路水运民航指标单位货物运输总量亿吨320.313.4铁路亿吨36.49.3公路亿吨242.514水运亿吨36.414民航万吨557.425.1管道亿吨4.910.3货物运输周转量亿吨公里13732912.4铁路亿吨公里27644.19.5公路亿吨公里43005.415.6水运亿吨公里64305.311.7民航亿吨公里176.639.9管道亿吨公里2197.68.7绝对数比上年增长%2010年各种运输方式完成货物运输量及其增长速度27644.143005.464305.3176.62197.6铁路公路水运民航管道二、铁路的发展概况0轨道交通的产生1.世界铁路的发展历程：初建时期：1825年－1870年筑路高潮时期：1870年—1913年基本稳定时期：1913年－19世纪五十年代恢复振兴时期：19世纪六十年代－现在2.中国铁路的发展概况3.高速铁路4.重载铁路•人类的起源和水有关，两河流域文明、尼罗河文明、黄河文明…。早期的人类，在进入文明时代之前，就有了木筏、独木舟（公元前1万年）。•路上交通的困难：其原因在于早期的人类无法解决陆上交通的最根本困难：运载物体与地面的摩擦力。•滚动摩擦远小于滑动摩擦，轮子的出现带来了路上交通的革命。交通发展历史与人类文明发展历史相依相随法国维希留教授说过：“20世纪欧洲的哲学史，基本上可以视为回应速度变迁冲击的历史，更简单的说，就是一部交通史。美索布达米亚有关轮子最早记录的壁画（公元前2600）（底格里斯和幼发拉底）据推测，陆上交通根基的轮子出现在公元前5000年，在中国则出现在公元前2800年。0.轨道交通的产生轨道交通最早的原型古希腊人和古罗马人武士跃下希腊战车进行战斗。注意连接马和车桥的挽绳。出自约公元前500年的一只希腊花瓶罗马帝国时期战车模型(公元前8世纪雅典几何形花瓶上的战车)轨道交通的产生铁路并非是由一个人独自发明的,它凝聚了许多人的贡献第一条轨道诞生于中世纪的矿山中，由木头铺设而成，轨道固定在横列的木材（枕木）上1600年左右，第一批矿山轨道在英国出现由于科学技术水平的低下，轮子的出现并没有带来翻天覆地的变化，大宗货物的运输还依靠船运。最典型的例子：中国的南北大运河。直到17、18世纪工业革命，动力机械出现了蒸汽机。有了驱动轮子的动力，出现了蒸汽火车，极大地促进了生产力的提高，则在短短200年超越了数千年人类历史的发展。现代的高水平交通工业未来的交通会是什么样子呢？1705年英国人汤姆斯·钮可门及其助手卡利发明了大气式蒸汽机，并于1712获得了稍加改进的蒸汽机的专利权；1769年詹姆斯·瓦特改良钮可门的蒸汽机为“单动式蒸汽机”，1782年瓦特改良蒸汽机为“联动式蒸汽机”,1785年投入使用并得到了广泛的推广，使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求；1804年，理查·特里维西克发明了第一台可实际运作的蒸汽机车；1814年7月25日，斯蒂芬森自己动手制作的第一台机车开始运行，取名“布鲁克（Blucher）”号。这台机车有两个汽缸、一只2.5米长的锅炉，有凸缘的车轮防止打滑，而铁轨平缘的。它可以拉着8节矿车，载重30吨，以每小时6.4千米的速度前进。（问题：噪音大，振动强，随时都有爆炸的可能；开动时，浓烟滚滚，车轮摩擦铁轨时火星四溅，车上的人满面烟尘，被颠的筋疲力尽。蒸汽机车在前进时不断从烟囱里冒出火来，把附近的树木都烧焦了“火车”的由来。（1）轨道交通的产生1825年9月27日史蒂芬孙亲自在达林敦和斯托克顿（32km）之间首次驾驶自己同别人合作制造的“旅行者号”进行铁路运输，并获得成功，这时情况已有了相当大的改善。“旅行者号”牵引着6节煤车，20节挤满乘客的车厢，载重达90吨，时速15英里。这一壮观场面吸引了众多的人前来观看。铁路两旁人山人海：还有人骑着马，打着彩旗走在火车前面开道。随着一声鸣叫，它向全世界宣告了铁路时代的到来。轨道交通的产生1829年建成曼彻斯特－利物浦铁路，用一种命名为“火箭”（Rocket）的机车，以每小时36英里的速度行驶。此后成为欧美各国设计和建筑铁路的顾问。这列火车能以每小时6千米的速度牵引8辆装有30吨煤的货车，这是世界上最早当时最先进的火车。史蒂芬孙也因而被誉为“铁路机车之父”，又由于达林敦和斯托克顿铁路是世界上第一条铁路，史蒂芬孙也被称之为“铁路之父”。城市轨道交通的产生第一条城市间铁路线：1829年，英国曼利物浦→曼彻斯特第一条市郊铁路：1838年，伦敦市郊第一条地铁线：1863年元月开通，伦敦，6Km，蒸汽驱动第一条城市高架铁路：1868年，纽约的格林威治街，蒸汽电力驱动列车的诞生第一条电力驱动地铁：1890年，伦敦。随后，布达佩斯、格拉斯哥开通第一条电力高架线：芝加哥，1895年5月6日运营，它用一台带电机车牵引1～2台无动力拖车美国第一个拥有电驱动地下铁道系统的城市是波士顿——1897年9月特里蒙特街上的电车线运营——该街隧道现仍使用；第二条电驱动地下铁道是在华盛顿修建的。动车组的出现1897年，芝加哥南部当局决定将高架铁路电气化，并与当时的工程技术专家斯卜拉格（Sprague）签订了合同。斯卜拉格做出的一个重要贡献就是发明了多单元动车系统。在这种系统中，每辆车均有电机，但全部由第一辆车的驾驶员操纵。斯卜拉格在纽约的通用电气试验线上致力于这项工作。1897年7月，他在南部官员和工程师之前示范了由6辆车编组的列车。1898年8月，南部线淘汰掉了所有的蒸汽机车。多单元列车的重要性体现为可以在不减少列车牵引力的条件下增大列车编组，因为每辆车具有动力。牵引力是重量与驱动轮数量的函数，在多单元系统，整个列车（而不是机车）的重量都施加于驱动轮对，故对每辆车来说，它可以有更大的加速度，从而可以增加列车平均速度，减少运营费用。动车组的出现对于城市铁路的发展具有非凡的意义，目前世界上几乎所有的地铁均采用了这种驱动系统。1.世界铁路的发展历程初建时期(1)世界第一条铁路建于1825年长21km，从英国大林顿(Darlington)到斯托克顿(Stockton)(2)1825年，欧美比较发达国家纷纷修建铁路。(3)1853年，亚、非、拉地区开始出现了铁路。(4)至1870年，世界铁路营业里程21.0万km。筑路高潮时期(1)铁路的绝大部分集中在英、美、德、法、俄五国。(2)19世纪末叶，帝国主义国家在半殖民地地区开始修建铁路。(3)世界每年平均修建铁路20000km以上。(4)1913年世界铁路营业里程达到110.4万km。1.世界铁路的发展历程基本稳定时期(1)铁路受两次世界大战破坏，到1955年才基本恢复旧貌。(2)铁路受公路和航空运输的巨大冲击。(3)世界铁路营业里程基本保持130万km。1.世界铁路的发展历程恢复振兴时期(1)原因：铁路能源消耗较低；费用低；铁路运输安全稳定；新技术的应用使铁路优势显化，如速度提高、舒适度增强、最小追踪间隔时分减小等。(2)1964年日本东海道新干线的开通，实现了与航空竟争的预期目的。(3)到90年代末，世界铁路营业里程达到140多万km。1.世界铁路的发展历程(1)中国第一条营业铁路——上海吴淞铁路（1876年通车，762mm）；(2)中国自办的第一条铁路——唐胥铁路（1881年通车，1435mm）；(3)中国人自行设计和施工的第一条铁路干线——京张铁路（1905.9.4开工，1909.8.11建成，10.2通车，用银500万两）(4)旧中国铁路（1881-1949）总共计21800km（台除外），发展速度慢，分布极不合理，设备简陋、标准低。2.中国铁路的发展概况詹天佑（1861―1919），广东南海县人，是我国近代科学与工程技术史上的先驱，也是我国近代史上杰出的爱国知识分子。19世纪八十年代，他投身于中国铁路建设事业，曾主持过我国京张、川汉、粤汉等早期铁路的建设，为发展我国早期铁路建设事业呕心沥血，奋斗终生。特别是他主持的京张铁路的建成，震惊中外，显示了我国劳动人民的勤劳与智慧，振奋了民族精神，推动了铁路事业的发展。他