铁路的诞生及运营模式

大型养路机械知识目标了解铁路与大型养路机械发展进程的基本知识掌握大型养路机械发展过程中的基本特征掌握铁路线路常见病害类型及危害能力目标说明铁路线路的组成结构说明线路轨道病害类型及危害后果理解大型养路机械运用对于改善铁道线路维修机制的作用单元一铁路线路与大型养路机械概述学习项目一铁路的诞生及运营模式乔治·史蒂芬生（GeorgeStephenson，1781年6月9日－1848年8月12日）1825年9月27日，世界上第一条行驶蒸汽机车的永久性公用运输设施，英国斯托克顿—达灵顿的铁路正式通车。19世纪50年代是英国铁路修建的高潮时期，1880年主要的线路基本完成，1890年全国性铁路网已形成，路网总长达3.2万公里。一、铁路的诞生（推荐）纪录片：英国铁路纪行（第六季）美国1830年5月24日第一条铁路建成通车，全长21公里，从巴尔的摩至埃利州科特。19世纪50年代，筑路规模扩大，80年代形成高潮。1850-1910年的60年间，共修筑铁路37万余公里，平均年筑路6000余公里。1887年筑路达20619公里，创铁路建设史上的最高纪录。1916年，美国铁路营业里程达到历史上的最高峰，共408745公里。此后，由于其它运输方式迅速发展等原因，不断拆除和封闭线路，铁路线路长度不断缩减。铁路一度被称为“夕阳产业”。我国铁路发展概况1876吴淞铁路清光绪二年(1876年)以英国怡和洋行为首的英国资本集团擅自修建的，翌年清政府赎回拆除。中国的第一条营运铁路上海闸北向北通到吴淞口，窄轨轻便铁路，长14.5公里20年之后，清政府以官款再建淞沪铁路，光绪二十四年（1898年）建成通车。1881唐山矿区至胥各庄10km1909京张铁路詹天佑200km1952成渝铁路新中国第一条铁路505km80-90年代铁路建设重点：提高“三西”（山西、陕西、内蒙古西部）煤炭外运能力和加强沿海港口后方铁路的运输能力,特别是运输“卡脖子”区段通过能力方面。先后建成了京秦、大秦、兖石、新菏、皖赣、青藏铁路哈格段、南疆铁路吐库段等铁路新线。增建胶济、同蒲、石德、陇海东段、京广南段、沪宁等铁路第二线，对丰沙大、石太、太焦、成渝、贵昆等铁路进行了电气化改造。到1990年末,铁路营业里程达到53378公里,复线13024公里,电气化里程6941公里。地方铁路达到4424公里。1997年全国铁路实施提速战略，2007年4月18日铁路第六次大提速标志着我国铁路既有线提速水平已跻身世界先进行列。根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速率达每小时200（250）公里的铁路系统。特点：高平顺性；高稳定性；高精度，小残变，少维修；宽大，独行的线路空间；高标准的环境保护；开通运行之日即以设计速度运行；运行中，实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控。高速铁路世界高速铁路的发展1964年10月1日，最高时速达210公里的日本东海道新干线开通，标志着真正意义的高速铁路诞生。此后，法国、德国、意大利等国相继开工建设高速铁路，促成了高速铁路建设的第一次高潮。到20世纪90年代初，建成3216公里高速铁路。高速铁路运营取得了明显的社会经济效益，促使欧洲在20世纪90年代再次形成了高速铁路的建设热潮。欧洲还批准了泛欧高速铁路网的规划，规划新建线路12500公里，改造既有线14000公里，形成连接欧洲所有主要城市的高速铁路网。到90年代中期，高速铁路在经济、节能、环保等方面的优势得到了各国政府的认可，开始大力发展。高速铁路：•中国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。中国高铁的建设起始于“十一五”规划期间。至2015年末，我国高速铁路营业里程达1.8万公里，以高速铁路为骨架，包括区际快速铁路、城际铁路及既有线提速线路等构成的快速铁路网基本建成，总规模达4万公里以上，基本覆盖50万人口以上城市。中长期铁路网规划到2020年，我国铁路网规模将达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80%以上的大城市。到2025年，铁路网规模达到17.5万公里左右，其中高速铁路3.8万公里左右，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著，更好发挥铁路对经济社会发展的保障作用。到2030年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。二、铁路线路结构与组成及分类铁路线路结构：路基桥隧建筑物轨道轨道基本结构道床增加轨道弹性，阻止轨道纵横移动，便于轨道排水和校正轨道的平面和纵断面。根据材料不同，有碎石道床、沥青道床和混凝土整体道床。钢轨用于引导列车行驶、承受列车荷载，并为车轮滚动提供平滑的运行表面。钢轨按每米的大致质量（kg/m）分类。中国标准钢轨类型有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m、和38kg/m等五种类型。标准钢轨长度为12.5m和25m两种。随着机车车辆轴重和行事速度的提高，中国铁路正线里程铺设60kg/m~75kg/m重轨的比重1997年已占总运营里程的48%。轨枕其作用是承受来自钢轨的作用力并传布于道床，同时利用扣件有效地保持轨道的轨距、方向和位置。按材质不同，轨枕分为木枕、混凝土枕和钢枕。中国铁路普通轨枕长度为2.5m，Ⅲ型混凝土枕的长度为2.6m，每公里铁路铺设的轨枕数根据线路状况、通过的运量和行车速度，一般铺设为1520~1840根。.轨道基本结构联结零件主要功能是联绍钢轨与钢轨及钢轨与轨枕。它分为两种∶联结钢轨的联结零件称为接头联接零件，一般采用两块接头夹板夹住钢轨，再用螺栓拧紧。联结钢轨与轨枕的联结零件称为扣件，混凝土枕多用弹条式扣件，由弹条、轨距块、螺纹道钉、垫片和锚固件组成，也有的采用扣板式扣件的。木枕主要采用普通道钉和垫板固定。道岔是联结两条相邻线路的专用设备。它由转辙器、辙叉及护轨和连接部分组成。道岔的作用是为机车车辆由一条轨道转入另一条轨道提供通道。防爬设备是用来防止钢轨与轨枕之间纵向移动，制止轨道爬行。爬行一般发生在单线铁路的重车方向，双线铁路的列车运行方向，长大下坡道上以及进站制动范围内。线路爬行会引起钢轨接缝不均，轨枕歪斜，甚至造成胀轨跑道，危及行车安全。目前广泛采用穿销式防爬器和防爬撑来防止线路爬行。道床轨枕钢轨联接零件防爬设备道岔轨道的基本结构轨道的基本组成图1—钢轨；2—普通道钉；3—垫板；4、9—木枕；5—防爬撑；6—防爬器；7—道床；8—接头夹板；10—螺栓；11—混凝土枕；12—扣板式扣件；13—弹片式扣件道床轨枕钢轨联接零件防爬设备道岔轨道的基本结构（整体式道床）按用途分：正线、站线、段管线、岔线及特别用途线。按线路等级分：Ⅰ级铁路、Ⅱ级铁路、Ⅲ级铁路。按轨距分：标准轨铁路、宽轨铁路、窄轨铁路。按区间正线数目分：单线铁路、双线铁路、部分双线铁路和多线铁路按钢轨的连接方式分：普通线路和无缝线路按行车速度分：常速铁路、准高速铁路、高速铁路和超高速铁路。三、铁路线路的类型四、铁路运营模式第一类：运输密度大，行车速度高，但轴重较轻，以欧洲各国和日本为代表。第二类：以重载运输为主，机车车辆轴重大，但运输密度小且行车速度不高，北美一些国家和澳大利亚铁路基本属于这一类。第三类：客、货混跑，轴重、密度、速度同时发展，较高的速度要求较高的平顺性，运输要求和修理要求矛盾突出，中国铁路干线基本属于此类运输方式。重载铁路客运铁路五、运营模式对轨道的影响主要运行参数：轴重、速度、运量高速、重载铁路强化轨道结构：钢轨：重型化、强韧化、纯净化强化道岔结构及大号码道岔铺设无缝线路或跨区间无缝线路高强度轨枕、弹性扣件、优良硬质道砟、加大轨枕长度和断面曲线轨道加强无缝线路六、铁路线路维修与大型养路机械弹性变形永久变形上世纪60年代之后，为适应铁路快速、重载以及轨道结构重型化的技术发展，各国铁路竞相采用大型养路机械。到80年代末，发达国家的铁路已基本形成以大型养路机械为主要作业手段的格局。1、国外大型养路机械发展第一阶段：第二次世界大战结束到20世纪60年代初。各国恢复国民经济进程，工业发达国家首先发展的是能替代线路作业中主要工序所需劳力的机械设备，如铺轨、道床清筛、铺碴、道床配型、捣固和拨道等耗费大量人工的项目。第二阶段：20世纪60年代初到70年代末。各国经济全面发展阶段，各种运输方式齐头并进，铁路运输竞争激烈，国际上出现了高速铁路、重载铁路和繁忙铁路，旅客列车时速超过200KM/H，货物列车轴重增加到20T以上，相应要求提高线路结构质量和线路作业要求，此阶段出现了一批成套的大型、小型机械；大量使用现代化信技术、整机结构越来越大、重、自动化程度越来越高；价格越来越贵、管理更为复杂，各国制造业竞争激烈，大型机种3-5年就更新一次，最为瞩目的是出现了高技术装备的机械群。第三阶段：从20世纪80年代初至今。各国运输业间的竞争更加激烈，养路机械更趋大型化、高效化、智能化。三枕连续式捣固和稳定作业的09-3X捣固稳定综合作业车在西方得到广泛使用，四枕连续式捣固、动力稳定于一身的09-4X综合作业车不断得到推广，09-DYNAMIC综合作业车可以集双枕式连续捣固、动力稳定和道床整形于一身，可完成线路整修的全部作业。在干线上一般开设5-10H以上的“天窗”，用大修列车分别回收和铺设钢轨、轨枕，然后再清筛道床，补充道碴，最后用联合作业机组整形、捣固、起拨道、抄平与稳定道床。如“天窗”时间在8-10H及以上，撤除“天窗”后，列车可以按原速放行，不需减速。各发达国家的作业机械化程度达90%左右，养路机械的发展基本上保证了现代化高速铁路、重载铁路、繁忙铁路的安全运营。国外知名公司奥地利普拉赛-陶依尔公司瑞士马蒂萨公司美国哈斯克公司我国铁路养护走向大型机械化是在上世纪80年代之后。进入80年代之后，随着我国铁路运输密度的加大，繁忙干线的维修工作采用传统的方式和手段已无法完成。与此同时，轨道结构的日益现代化也向养路机械的作业质量提出了更高的要求。在这种形势下，我国养路机械化工作不可避免地迎来了变革。2、我国铁路大型养路机械的发展我国铁路大型养路机械的发展历程（一）养路机械前期探索建国以后，我国铁路养路机械经历了一个漫长的发展过程。到20世纪70年代，我国小型养路机械的研制达到一定水平，针对线路各项作业的小型机械基本配套，这些小型养路机械的使用替代了大部分的手工作业，满足了当时线路维修作业的技术要求，显示了养路机械化的作用。但跨入20世纪80年代，由于铁路运输的发展，小型机械存在的作业质量、效率、安全等方面的问题，逐步限制了它的发展。1965年，我国铁路首次从瑞士马蒂萨公司引进轨行式16镐捣固车和中型全断面道碴清筛机各1台，拟作为样机进行仿制。铁道部为此专门投资在沈阳机车车辆厂建立了从事养路机械生产的一个车间。最终生产出了建立在当时工业水平上的国产捣固车。尽管国产捣固车与进口设备差距很大，但是优于小型机械的作业质量和效率依然使它受到现场的欢迎。铁道部对国产捣固车共计划安排生产了60台，至1986年终因产品技术性能落后而停产。对清筛机的仿制工作则由于难度太大而终未如愿。我国铁路大型养路机械的发展历程我国铁路大型养路机械的发展历程70年代，对大、中型养路机械的强烈需求，促使国内部分铁路局先后自行开展了对中型清筛机的研制。但由于研制大、中型养路机械的工作有较高难度，又缺乏设计理论和依据，生产单位工艺能力不足，加之国内配套机电产品质量低下，试制的机械大多不能正常使用。养路机械的发展历史留下的经验和教训是：现代养路机械是一种专业性很强的高科技产品，我国铁路引进国外先进技术，促进养路机械国产化是十分必要的，大、中型养路机械必须走专业化生产的道路。另外，养路机械的发展要适应铁路技术发展，其产品的开发必须与时俱进，这样才能满足线路维修标准的不断提高，特别是在铁路技术日新月异的今天，发展养路机械必须要立足于高起点。我国铁路大型养路机械的发展历程（二）养路机械的跨越式发展国外发达国家养路机械的发展都经历了小、中、大的一个完整过程，到20世纪80年代基本进入了大型化的时代。80年代，随着我国铁路