軌道工程》重點整理題型：選擇（10X10，=100填空（15題，20X1，=200名詞解釋（5X3/=150簡答（6題，5X6，+1X5，=350計算（2題，60+140=200第一章緒論1、歐美鐵路運輸1838年，第一條市郊鐵路在倫敦市郊開通；1863年，第一條地鐵線（6km，蒸汽驅動）在倫敦開通；1868年，第一條城市高架鐵路（蒸汽在紐約的格林威治街開通；1890年，第一條電力驅動地鐵在倫敦開通；1895年5月6日，第一條由布達佩斯、格拉斯哥開通的電力高架線在芝加哥運營，它用一臺帶電機車牽引1?2臺無動力拖車。1897年，芝加哥南部當局決定將高架鐵路電氣化，并與當時的工程技術專家斯卜拉格（Sprague簽訂了合同。斯卜拉格做出的一個重要貢獻就是發明了多單元動車系統（動車組。這種系統中，每輛車均有電機，但全部由第一輛車的駕駛員操縱。同年7月，斯卜拉格在南部官員和工程師之前示范了由6輛車編組的列車。1898年8月南部線淘汰掉了所有的蒸汽機車。2、我國鐵路運輸（1） 中國第一條營業鐵路——上海吳淞鐵路（1876年通車，762mm）；（2） 中國自辦的第一條鐵路——唐胥鐵路（1881年通車，1435mm）；（3） 中國人（詹天佑自行設計和施工的第一條鐵路干線——京張鐵路（1905.9.4開工，1909.8.11建成，10.2通車，用銀500萬兩；（4） 舊中國鐵路（1881-1949）總共計21800km（臺除外），發展速度慢，分布極不合理，設備簡陋、標準低。3、五大交通運輸特點（1）公路運輸設施：公路、公路車站和車輛優點：①對于小、中批量商品的近距離運輸，運費較便宜，而且經濟可以做到“門到門”包裝成本低缺點：①運輸能力低；②單位運費高；③易遭偷盜；④加劇擁擠與污染（2） 鐵路運輸設施：鐵路、火車、車站及輔助設備優點：①運載能力較大，適用于大宗貨物的集中、迅速運輸中、遠距離運輸時，運費比較便宜受氣候條件的影響較小在軌道上運輸，安全性好為中長距陸上運輸骨干地位缺點：①靈活性差；②對包裝的要求較高；③基建成本大（3） 水上運輸設施：天然水道、港口和船舶優點：①高運輸能力；②低廉的單位運費缺點：①速度慢；②路線迂回；③受天氣影響大，可靠性差（4） 航空運輸設施：航空港、飛行器和航管設施優點：①速度快；②受地形條件限制小缺點：①運輸成本高；②運載量有限；③受氣候影響大（5） 管道運輸：集運輸工具和運輸線路于一身的運輸方式，貨物憑借高壓氣泵壓力在管道內移動。包括液體、氣體和漿質三種形式。優點：①可全天候工作；②不需包裝；③單向運輸；④單位運營成本低缺點：①貨物受限；②機動靈活性小，初期投資大4、磁懸浮列車運行速度：目前試驗速度已達500km/h以上。5、 重載鐵路特征：經常定期開行或準備開行總重三8000噸的單元或組合列車；(單元：一臺機車牽引幾個車廂。組合：機車+幾個車廂+機車+幾個車廂一一串起來。)在長度不小于150km的線路區段上，年運量超過4000萬噸；軸重(或計劃軸重)為27t及以上者。6、 鐵路運輸的生產量客運密度、貨運密度、運輸密度7、 鐵路建設的基本程序預可行性研究可行性研究初步設計施工圖工程施工和設備安裝驗交投產，正式運營后評估8、 鐵路運營三要素：軸重、速度、運量軸載：包括車體、車體內的裝載物、轉向架等整輛車的重量分配給每一軸的荷載速度：在單位時間內列車移動距離的長度。運量：在單位時間內在該段線路所有通過列車牽引質量的總和。第二章鋼軌1、軌道結構基本組成(填空)鋼軌、軌枕、連接零件、軌道加強設備、道床、道岔2、鋼軌功能為車輪提供連續、平順和阻力最小的滾動表面，引導機車車輛前進。鋼軌要承受來自車輪的巨大垂向壓力，并以分散形式傳遞到軌枕。提供連續，平順和阻力最小的滾動面。在電氣化鐵道或自動閉塞區段，還兼做軌道電路之用，為軌道電路提供導體。3、鋼軌類別分類依據：世界鐵路通常按所用軌道每延米質量來分類。中國鋼軌：43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m(44.653、51.514、60.64、74.414kg/m)通俗叫法：43軌、50軌、60軌、75軌(按長度分：12.5m、25m,標準縮短軌、長尺鋼軌)4、 鋼軌基本要求(基本了解)具有足夠的強度(剛度)和耐磨性具有一定的抗疲勞強度和沖擊韌性具有足夠的硬度且均勻性良好足夠光滑又有一定粗糙度的頂面良好的道岔機加工性能和可焊性化學成分便于進行熱處理高速鐵路鋼軌的高平直度5、 鋼軌的最佳斷面形狀：工字型截面6、鋼軌頭部：大而厚，并具有與車輪踏面相適應的外形原因：(1)改善輪軌接觸條件、提高抵抗壓陷的能力；(2)具有足夠的支撐面積(磨耗)7、鋼軌腰部（基本了解）（1）軌腰必須具有足夠的厚度和高度，具有較大的承載能力和抗彎能力。（2）軌腰的兩側為直線或曲線，而以曲線最常用，以有利于傳遞車輪軌鋼軌的沖擊動力作用和減少鋼軌軋制后因冷卻而產生的殘余應力。50、60和75軌軌腰圓弧半徑分別為350、400和500mm。（3）軌腰與軌頭、底的連接，須保證夾板能有足夠的支承面，并使截面的變化不致過分突然，以免產生過大的應力集中。為此，軌腰與軌頭-＞復曲線，如60軌采用了半徑為25和8mm的復曲線進行連接；軌腰與軌底-＞單曲線，半徑為14-20mm。8、鋼軌材質（1）使鋼軌具有高可靠性的前提：鋼軌材質具有較高的純凈度和合理的化學成分。提高鋼軌材質的純凈度是減少鋼軌疲勞折損、提高鋼軌可靠性、延長使用壽命的有效途徑之一。（2）主要元素：鋼軌鋼的主要元素是碳和鐵，并根據強度和硬度的要求增加其他化學元素。碳（C,一般含量為0.65%,但一般不超過0.82%）增多可提高抗拉強度、耐磨性和硬度；過多,變脆,塑性指數（伸長率、斷面收縮率和沖擊韌性）降低。錳（Mn,0.6-1.0%，如含量超過1.2%，則稱為高錳鋼）提高強度和耐磨性,增加韌性,并去除有害的氧化鐵和硫類雜質。如果超過1.2%,硬度、抗沖擊性、耐磨性雖有較大提高,但錳對鋼軌焊接有不利影響。硅（Si,含量一般為0.15-0.30%）使鋼軌致密,提高耐磨性；降低焊接性能磷和硫（一般要求磷和硫的含量都小于0.04%）含磷過多（超過0.1%）,將使鋼軌變脆,出現冷脆性,嚴寒地區,鋼軌斷裂；硫不溶于鐵，不論含量多少，均生成硫化鐵，在985°C時，呈晶態結晶析出，這種晶體性脆易溶，出現熱脆性（800-1200C），軋制或熱加工工程中，鋼軌斷裂，出現大量廢品。9、鋼軌分類按鋼成分：碳素鋼、合金鋼、熱處理鋼按金相組織：珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼按力學性能：普通鋼軌、高強度鋼軌、耐磨鋼軌10、鋼軌的七個力學指標強度極限Ob、屈服極限os、疲勞極限。「、伸長率6s、斷面收縮率V、沖擊韌性ak、硬度11、軌端淬火對鋼軌淬火可以提高鋼材的硬度，改善鋼材的機械性能。12、鋼軌損傷（1） 種類：鋼軌磨耗、接觸疲勞傷損、剝離及軌頭核傷、軌腰螺栓孔裂紋等（2） 軌腰螺栓裂紋發生的主要原因：鉆孔時在螺栓孔周邊產生有肉眼不能發現的發裂，在荷載的作用下加速裂紋發展；由于鋼軌接頭養護中存在的高低臺階、錯牙、軌端低塌、鞍型磨耗及道床板結，列車通過時產生的高頻力P］和準靜態力P2對螺孔應力的影響極大。降低螺栓孔裂紋發展速度的措施：有效措施：控制萌生期是關鍵一般措施：提高鋼軌接頭區軌道結構的彈性，降低輪軌沖擊荷載P1和P2,螺栓孔應力可減小30％左右；提高螺栓孔表面的加工光潔度和在孔口倒棱；對螺栓孔表面進行硬化、防銹等處理，提高螺栓表面的強度。（3）防止、減緩核傷發生和發展的主要措施：凈化鋼軌，控制夾雜物的直徑；②提高鋼軌的接觸疲勞強度;提高軌道的彈性，加強軌道的養護維修，特別是對鋼軌接頭養護維修，減少動力沖擊作用。（4） 軌頭磨耗：垂直磨耗和側面磨耗（5） 波形磨耗一般出現位置：列車速度較高的鐵路上，主要發生波紋型磨耗，且主要出現在直線和制動地段；在車速較低的重載運輸線上主要發生波浪型磨耗，且一般出現在曲線地段；動力作用是鋼軌波磨形成的外因，鋼軌材質性能是波磨的內因。（6）高速鐵路鋼軌的主要傷損類型：軌頭龜裂隱傷（又稱踏面裂紋或踏面壓潰）蜂窩狀裂紋減緩鋼軌傷損的措施：凈化軌鋼，控制雜物的形態采用淬火鋼軌，發展優質重軌，改進軌鋼力學性質改革舊軌再用制度，合理使用鋼軌按軌鋼材質分類鋪軌13、鋼軌接頭（1） 型式按其相對于軌枕位置：懸空式、承墊式按兩股鋼軌接頭相互位置：相對式、相錯式我國一般采用相對懸空式，即左右兩股鋼軌接頭應對齊，同時位于兩接頭軌枕中間。（2） 構造：夾板、螺栓、螺母、彈簧墊圈等3）預留軌縫的目的：適應鋼軌熱脹冷縮的需要預留軌縫的條件：當軌溫達到當地最高軌溫時，軌縫應大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防溫度壓力過大而脹軌跑道；當軌溫達到當地最低軌溫時，軌縫應小于或等于構造軌縫，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或剪斷。4）列車通過接頭產生沖擊動力與三方面因素有關：軌縫、臺階、折角。臺階是接頭處兩根鋼軌的端部不在同一水平面上。折角是由于接頭下沉形成的。第三章有砟軌道1、扣件分類按扣壓方式分：分開式、不分開式按扣件的彈性：全彈性、半彈性、無彈性按有無擋肩：有擋肩、無擋肩按照使用對象：木枕、混凝土枕、鋼枕混凝土軌枕扣件分類：扣板式扣件、彈條式扣件(I型、II型、III型)2、道床主要功能：①將荷載擴散到路基上，保護路基；提供抵抗軌排縱、橫向位移的阻力；排水；緩沖減振；便于養護維修。橫斷面三個主要特征：道床厚度、頂面寬度、邊坡坡度臟污的定義：位于道砟顆粒級配范圍外的成分都是臟污成分。面砟的材料一般為級配碎石。3、特殊地段的軌道過渡段路橋過渡段路基處理：①臺后填土加筋碎石優質材料填筑使用高強度、變形小的優質材料填筑(EPS)過渡段軌道處理：①在較軟一側增大鋼軌豎向剛度在較硬一側減小鋼軌豎向剛度設置輔助軌提高軌道結構框架剛度第四章無砟軌道1、有砟軌道相較于無砟軌道的優勢鋪設方便、造價低、容易維修2、在用無砟軌道取代有砟軌道時應遵循的基本原則無砟軌道結構應有足夠的強度，并要求支點彈性良好且均勻；結構簡單，施工方便；良好電絕緣性能；易于調整軌道的幾何形位。3、對無砟軌道的要求具有較高的軌道穩定性具有適宜的軌道彈性構造簡單，堅固耐久軌道發生變形能夠調整基底局部下沉易于修復造價經濟合理4、無砟軌道的優缺點優點：①線路穩定、平順，有利于鋪設無縫線路和高速行車維修工作量少堅固耐久、整潔美觀，使用壽命長在隧道、地鐵中減少開挖面積缺點：①一旦破壞，整修困難②扣件彈性要好

第五章道岔1、軌道三大薄弱環節：道岔、曲線、接頭2、道岔（1）定義：機車車輛從一條線路轉向另一條線路的軌道連接設備。（2）功用：軌道連接，軌道交叉，軌道連接與交叉組合。（3）標準形式：普通單開道岔、單式對稱道岔、三開道岔、交叉渡線、交分道岔（4）特種道岔：對稱道岔、交分道岔、三開道岔（5）道岔號數：以轍叉號數N來表示。轍叉號數越大，轍叉角越小。轍叉號數是轍叉角的余切值。轍叉號數：N=cota轍叉角：a=arctan-N3、轍叉1）有害空間l的定義（名詞解釋）：從轍叉咽喉至實際尖端之間的距離。H翼軌長心軌短心軌翼軌長心軌短心軌組合轍叉轍叉全妝轍義心軌丈際尖端轍叉趾距卄轍丈心軌即論尖端查照間距D1:護軌作用邊至心軌作用邊查照間距D2：護軌作用邊至翼軌作用邊4、提高側向過岔速度措施采用大號碼道岔，增大導曲線半徑，減小車輪對道岔各部位的沖角加強道岔的構造強度采用對稱道岔，導曲線半徑可提高一倍采用曲線尖軌，可加大導曲線半徑采用變曲率導曲線，導曲線設置少量超高第六章軌道幾何形位1、軌道幾何形位（1）定義：指軌道各個部件的幾何形狀、相對位置和基本尺寸。（2）要素：軌距、水平、前后高低、方向、軌底坡2、線路平面（1）定義：線路中心線在水平面上的投影。（2）組成：直線、圓曲線、緩和曲線3、線路縱斷面定義：線路中心線展直后在縱向垂直面上的投影。4、線路限界（1）定義：列車運行過程中，其外輪廓線始終與周圍一切建筑物和各種設備的輪廓線之間保持著一個空間的安全距離。（2）分類：建筑限界、設備限界、車輛限界5、三角坑（1）定義：左右兩股鋼軌頂面相對于軌道平面發生的扭曲狀態。（2）危害：由于三角坑會導致轉向架的四個車輪踏面不能全部正常壓緊軌道面，因此將引起車輛側滾和側擺，輪載變動，車輛傾覆脫軌，危及行車安全，必須立即消除。6、曲線軌道軌距加寬的計算原理（1）按機車最大固定軸距以正常強制內接順利通過最小半徑曲線的條件確定軌距（2）按車輛自由內接的方式通過曲線確定（3） 保證車輪不掉道，即最大軌距不超過允許值

7、曲線外軌超高(P130-P131)目的(掌握)：平衡離心力，使內外兩股鋼軌受力均勻，垂直磨耗均等，旅客不因離心加速度而感到不適。設置方法：外軌抬高，在高速鐵路和城市軌道交通的圓形隧道內等上是外軌抬高內軌降低。v2計算公式：h=11.8—Rh：mmv：km/h，行車速度R：m，曲線半徑計算結果取整，取為5mm整倍數。計算題：①已知v、R，求h，并判斷超高狀態。已知h、R，求vv2超咼狀態：①欠超咼：Ah=11.8max-hqR②過超高：Ah=h一11.8-^mingRg=9.8m/sS=1500mm18、緩和曲線目的：①保證行車平穩而不在緩和曲線的始、終點產生振動沖擊。使因超咼而產生的車輛重力的向心力分量與離心慣性力相適應。對于半徑較小的曲線，曲線上的軌距加寬也應在緩和曲線范圍完成。幾何形位的要求：①坐標要求；②偏角要求；③曲率要求④超咼要求；dk d2④超咼要求；dk d2k⑤刁變化率麗的要求x3我國緩和曲線的線型方程為三次拋物線，y=-Xr6Rl9、縮短軌(P141-P143)SlSlSAl=2Al+1=1-0+ic=((l+1)0cRRR0cAl：整個圓曲線(包括圓曲線和兩端的緩和曲線)的總縮短量l：緩和曲線長度0l：圓曲線長度cR：圓曲線半徑N=Al0￡N：整個曲線上所需的縮短軌根數￡：所選用縮短軌的縮短量第七章軌道結構力學分析1、軌道結構力學（1）軌道結構承載能力計算的三個方面：強度計算、壽命計算、殘余變形計算（2）作用在軌道上的力：垂向力（豎直力）、橫向力、縱向力。2、無縫線路的溫度應力計算：°=2.5Att第八章無縫線路1、接頭（1） 破壞的表現形式：軌縫、折角、臺階（2） 病害類型：鋼軌打塌、剝離掉塊；鋼軌軌腰螺栓孔裂紋；夾板斷裂；軌枕砸碎；道床板結，翻漿冒泥2、無縫線路（1） 基本特點：①長鋼軌段內消滅軌縫消除輪軌接頭沖擊提高列車運行平穩性增強旅客舒適性延長線路設備及機車車輛使用壽命40%減少線路養護維修工作量，附加費用較少適應高速行車要求，是軌道現代化方向（2） 分類：根據處理鋼軌內部溫度應力方式的不同可分為溫度應力式和放散溫度應力式。根據鋼軌鋪設長度可分為「普通無縫線路：溫度應力式（有緩沖區）「全區間無縫線路L超長無縫線路-1-跨區間無縫線路（3） 關鍵技術發展趨勢：①跨區間無縫線路鋼軌的強韌化鋼軌焊接是無縫線路的關鍵技術鋼軌膠接絕緣接頭也是鋪設跨區間無縫線路的關鍵技術之一區間線路長鋼軌與道岔相的焊聯問題（4） 溫度力計算（計算題）（P198-P199）鎖定軌溫（零應力軌溫）：使鋼軌內溫度應力為0的軌溫。鋼軌伸縮量：Al=a?卜Ata 鋼軌的線膨脹系數，取0.0118C?mm/ml——鋼軌長度（m）At――軌溫變化幅度（°C）,又稱軌溫差

最大升溫幅度：AT =T-TAtmax=T-tmax n壓maxmax l最大降溫幅度：AT=T-TAt=t-T拉maxu minminm min最大溫度壓力：P=248AT FP=2.48At Ft壓max壓maxtmaxmax最大溫度拉力：P=248AT FP=2.48AtFt拉max拉maxtminminmaxmin最高、最低軌溫F:鋼軌截面積(mm2)tm、tn：鎖定軌溫上下限值5)溫度力圖的三個區域：伸縮區、固定區、緩沖區算例：某地區鋪設無縫線路，已知該地區年最高軌溫為65.2°C，最低軌溫為-20.6°C，道床阻力梯度為9.1N/mm，接頭阻力為490KN,60kg/m鋼軌斷面面積為7745mm2，當鎖定軌溫為當地中間軌溫加5°C時，試計算：(1)克服接頭阻力所需升降的軌溫固定區最大拉、壓溫度力伸縮區長度；繪制軌溫從鎖定軌溫單向變化到最高、最低溫度時的溫度力圖，并標注有關數據。解：(1)AtHP=2.5F490x10002.5x7745=25.3C2)t=(T