北京交通大學土木1008土木建筑工程學院鐵道工程認知實習報告鐵道工程認識實習報告單位：北京交通大學土木建筑工程學院班級：土木100X班姓名：小飛機學號：-實習時間：2011年10月22日實習地點：青龍橋路線、野溪斜河澗路線實習內容：2011年10月22日，我隨第三小組的全體同學進行了土木工程道鐵方向的認知實習，我們先去了青龍橋火車站，參觀了中國人第一條自主建設的鐵路——京張鐵路，然后參觀了郊區的一座小型鐵路橋。在老師的講解和實地圍觀后，對鐵道的選線，軌道的結構和一些其他的鐵道相關知識，對鐵道工程有了概念和感官上的大體認識。本文將大致介紹本次實習所了解的鐵道知識以及自己對鐵道工程的理解和感受。我們早上上車后坐著校車前往了八達嶺方向，本來還挺困的同學們在車上打了一會盹醒來看到了外面山頭上綿延的長城城墻，然后一下子都精神提來了。國慶本來就準備來參觀一下長城，由于沒擠上車，所以只好作罷，這次實習給了一個意外的機會。之后的行程中既能免費參觀極具歷史意義的青龍橋車站和京張鐵路，又能學習專業知識，心里開始覺得有點小幸福了，興趣也有了。京張鐵路青龍橋火車站，地處燕山深處北京八達嶺長城腳下，是一座見證了中國鐵路百年發展的火車站。京張鐵路修建于1905年，當時處于清朝末年的中國積貧積弱，各帝國主義爭先在中國劃分勢力范圍，并瘋狂掠奪中國鐵路的筑路、管理權。當清朝政府決定要修建京張鐵路的消息傳出后，各帝國主義國家都不相信中國人能夠自己建成這條鐵路，在這種情況下我國杰出的愛國鐵路工程師詹天佑出任京張鐵路總工程師，開始了這條鐵路的勘測、設計、施工之字型鐵路上的道岔青龍橋車站站臺四年后的1909年，全部由中國人自己修筑的，全長201.2公里的京張鐵路順利通車，它的通車正如李四光所說：詹先生“為深受侮辱的當時中國人爭了一口大氣”。青龍橋火車站所處的這段鐵路是整條京張鐵路的精華所在。車站旁的八達嶺隧道全長1091米，詹天佑在當時沒有新式開山機、抽水機和通風機設備的困難情況下，創造性地采用兩端開鑿，中開豎井的施工方法，順利解決了難題。僅用了18個月就開鑿成功，為我國鐵路第一個超千米長大隧道，它的勝利開通曾在當時令世人矚目。針對八達嶺一帶地勢陡險，坡度大的難題，詹天佑充分發揮了他的聰明才智設計了著名的“之”字形線路，使列車能夠順利通過，而青龍橋車站就是這“之”字形線路的中間一段。這兩項工程是京張鐵路的關鍵工程。

現在的青龍橋火車站還基本保留著100多年前的原貌，其主要建筑還是原帶有上世紀西洋風格的老候車室，車站旁豎立有一尊詹天佑全身銅像，為1919年詹天佑逝世后，中華工程師學會所立；銅像的后邊拾級而上，是呈站臺狀的詹天佑墓，建于“之”字型鐵路線路示意圖1982年，是由鐵道部等單位從北京海淀遷移至此的。

京張鐵路通車后，所有的列車在通過“之”字形線路時，都要在青龍橋站做技術性停靠，車站每天要接送幾十對列車。解放后，國家為避開京張鐵路青龍橋一段的大坡道，修建了豐沙線鐵路，特別是上世紀70年代豐沙二線的建成通車，從京張鐵路分流走了大部分列車。近年來，隨著列車的加大編組和提速，現從北京西客站開出的列車都改走了豐沙線。青龍橋火車站全年的客流已從80年代的10多萬人，減少到只有幾千人。但由北京前往呼和浩特、包頭等方向的列車和前往莫斯科的國際列車仍需此站做技術性停留。“之”字形線路也仍在使用中。目前每天只有7對S2線動車和2對普通列車進站停靠，本身已經作為觀光景點的青龍橋車站仍然在為游客游覽長城提供了交通的便利。只不過線路上運行的列車由一百年前蒸汽機車換成了現在和諧的動車，我們也很有幸的看到了和諧長城號的路過。~運行在京張鐵路上的和諧長城號借此機會，我們也了解了軌道的相關知識。軌道結構由鋼軌、軌枕、聯結零件、道床、防爬設備及道岔等主要部件組成。鋼軌：依重量可分43Kg/m、50Kg/m、60Kg/m、75Kg/m等幾種，單位長度重量不同，也就有了我們平時說的輕軌、重軌，不同重量的鋼軌承重能力不同，應用的范圍也就有了差別；依長度分有12.5m、25m等，以及各種縮短軌，當然為了減少震動的影響，近年來無縫鋼軌也開始得到了應用，尤其是在高速鐵路上；依材質可分為U74、U71Mn、PD3等；依鋼軌的斷面可分為標準型、異型軌等。軌枕：可分為木枕、預應力鋼筋混凝土枕及鋼枕等。木枕采用木材制造，木材的彈性和絕緣性較好，受周圍介質的溫度變化影響小，重量輕，加工和在線路上更換簡便，并且有足夠的位移阻力。經過防腐處理的木枕，使用壽命也大大延長，在15年左右。所以，世界上90%的鐵路都使用木枕。使用壽命長，穩定性高，養護工作量小，損傷率和報廢率比木枕要低得多。在無縫線路上，鋼筋混凝土軌枕比木枕的穩定性平均提高15~20%，因此，尤其適用于高速客運線。鋼筋混凝土軌枕的缺點是重量比木枕大得多。所以，在不穩固的路基及新填路基等處不宜采用；在冬季有凍脹的地段，一般不允許采用；在大量運輸煤炭和礦石及線路道床嚴重臟污的地段，最好不采用。可以看到京張鐵路這一段也換上了混凝土枕。扣件：扣件是連接鋼軌和軌枕的中間連結零件。其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距和阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動。在混凝土軌枕的軌道上，由于混凝土軌枕的彈性較差，扣件還需提供足夠的彈性。為此，扣件必須具有足夠的強度，耐久性，和一定的彈性，并有效第保持鋼軌與軌枕之間的可靠聯結。此外，還要求扣件系統零件少，安裝簡單，便于拆卸。大致可分為道釘式、扣板式、各種彈條式、新型減振扣件等。接頭聯結：如各種魚尾板結構等，是用于軌道與軌道之間連接使用的連接緊固件。道床：道床通常指的是軌枕下面，路基面上鋪設的石碴（道碴）墊層。道碴是直徑20~70mm的小塊狀花崗巖，塊與塊之間存在著空隙和摩擦力，使得軌道具有一定的彈性，這種彈性不僅能吸收機車車輛的沖擊和振動，使列車運行比較平穩，而且大大改善了機車車輛和鋼軌、軌枕等部件的工作條件，延長了使用壽命。道碴的彈性一旦喪失，則鋼筋混凝土軌枕上所受的荷載比正常狀態時要增加50~80%。可以設想，如果沒有道碴，線路將會出現怎樣的狀況。道碴的作用還不止這些。它依靠本身和軌枕間的摩擦，起到固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向或橫向的移動。這在無縫線路區段顯得更為重要，因為這種區段如果線路的縱向或橫向阻力減少到一定程度，很容易發生脹軌跑道事故，嚴重危及行車安全。還有排水等作用可依照材質、粒徑、形狀等的不同對道碴的質量進行區分。隨著生產的發展和技術的進步，新型的軌下基礎嶄露頭角。其中之一就是道床整體化。用某些膠合材料（如瀝青砂漿、快硬水泥砂漿、某些粘性的聚合物等）和碎石道碴澆灌在一起，形成整體化道床，可以提高承載能力，使道床的下沉量比普通道床減小約90%，而且可使線路的縱向、橫向阻力增加約0.7～4倍，排水性能也大大得到改善，具有防臟、防凍、不長草的特點，頗受國內外鐵路工程界的青睞。另外，近年來軌枕板與整體道床也得到廣泛應用。道岔：各種型號的道岔。如9號、12號、18號、38號等。道岔的型號實際上代表了轍叉角（α）的余切值，也就是轍叉心部分直角三角形兩條直角邊FE和AE的比值，即N=cotα=FE/AE，N就是道岔號。顯而易見，轍叉角α越小，N值就越大，導曲線半徑也越大，列車側線通過道岔時就越平穩，允許過岔速度也就越高。所以采用大號道岔對于列車運行是有利的。不過，事物總有它的兩面性，道岔號數越大，道岔越長，造價自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么號數的道岔要因地制宜，因線而異，不可一概而論。依照其結構的差異又有具體的型式劃分。如：固定轍叉、可動心軌轍叉式道岔結構等。道岔轉轍器無碴軌道：無碴軌道是以混凝土或瀝青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結構型式，它具有軌道穩定性高，剛度均勻性好，結構耐久性強和維修工作量顯著減少等特點，對于高速鐵路較傳統的有碴軌道有更好的適應性。依據軌下基礎的形狀、使用位置、底層處理的情況等分為眾多的型式。如：框架式、板式、梯子式整體道床等；橋上、隧道、路基上無碴軌道等。參觀完軌道之后，我們順便參觀了一下青龍橋車站，那是一個百年老站。車站目前更類似一個小小的鐵路博物館。高大的詹天佑像聳立在中西結合的站房邊，西式的百葉窗欞之上是中式的女兒墻，屋頂下雕刻著中式的太極圖案，寓意平安。站房的小院里，還保留著當年的人工道岔、油燈座、鐵軌做成的報車器。詹天佑先生便埋葬于傍邊的山坡上，我們也瞻仰了他的陵墓。身為交大土建的一員，我們也要有足夠的志向并付出足夠的努力來像詹公一樣為國家的建設事業發展做出自己的貢獻。詹公天佑之像然后我們這組人又乘車來到了一座跨河的鐵路橋，線路有位于地基和橋面兩部分，并且正好經過曲線線路，是一個很好的實地學習鐵路線路的區段。鐵路橫剖面示意圖（單位：mm）老師帶我們到了一座鋼梁橋上，講解了一下鐵路線路的平面圖以及路基等相關知識。線路平面圖1、線路平面。圖中的粗實線為線路中心線，由圖可看出線路的走向及直、曲線情況。該段線路范圍包括三段直線、兩段曲線，虛線為隧道。2、線路里程標和百米標。線路自起點開始每整公里處，注有線路里程標，如K10為設計的里程10km處。在整百米處，注有百米標數。3、曲線要素及起、終點里程。在各曲線內側平行于線路注有曲線要素。曲線起點ZH（直緩點）和終點HZ（緩直點），HY（緩圓點）和YH（圓緩點）的里程數應垂直于線路標注在曲線內側。4、各種主要建筑物。鐵路沿線的橋梁、涵洞、隧道、車站等建筑物，應以規定的圖例符號表示，并注明其所在位置的中心里程、類型及有關尺寸等。5、地形。圖中用等高線來表示鐵路線經過地的地面起伏形狀。線路曲線：鐵路線路在轉向處所設的曲線為圓曲線，其基本組成要素有：曲線半徑R，曲線轉角α，曲線長L，切線長度T，如下圖所示：圓曲線要素在一般情況下，一條曲線的半徑始終不變的，通稱單曲線。為了適應特殊地形，有時需要在一個曲線上采用幾個不同的半徑形成復曲線。在線路平面上最常見的是單曲線，簡稱曲線。曲線半徑是表示圓弧曲度的指標。有些國家用角度表示曲線的彎度。在線路平面設計中，曲線半徑的大小是影響工程費和運營條件的基本因素，按照地形條件和設計行車速度的要求，規定最小半徑。曲線對于鐵路運營的不利影響主要在于產生曲線阻力、影響或限制行車速度和加速軌道磨損，尤其是小半徑曲線，這些影響更突出。外軌超高：列車通過曲線時產生離心力,為平衡這種離心力,在曲線軌道上設置超高。超高有一定的限度，當離心力過大，超高不能平衡時,就必須限制速度(見鐵路軌道幾何形位)。由于超高是固定設置的,而通過曲線的各種列車速度是不同的,其離心加速度各不相同;對速度較高的旅客列車,勢必產生未被平衡的離心加速度,它影響列車運行的安全和旅客的舒適度。由于具體條件不同，各國規定的最高離心加速度有些差別。外軌超高小半徑曲線往往引起車輪和鋼軌的磨耗。列車通過曲線時，由于車輪在鋼軌上的縱向滑動和橫向擠壓，增加了車輪和鋼軌的相互磨損，半徑愈小磨損愈大。根據中國現用機車實測資料統計，半徑在600米以下時,磨損明顯加大；半徑小于400米時，磨耗急劇增加。總之,在條件許可時,曲線半徑應盡量用得大些。然而,在漫長的鐵路線上，自然條件往往是錯綜復雜的，在地形困難山區中，小半徑曲線不可能完全避免。迄今，許多國家的山區標準軌距的干線上,還保持200米以下的最小曲線半徑。1米軌距鐵路的最小曲線半徑為100米。在早期的鐵路建設中，容許的最小半徑是指在地形特別復雜的群山間，為了節約工程造價而允許采用的最低標準。1960年以來，高速鐵路興起，最小半徑標準問題顯得更為突出。容許的最小半徑在技術經濟比較的基礎上，還必須結合設計速度來考慮。以日本東海道新干線為例，設計速度210公里/時，最小半徑為2500米。法國巴黎里昂高速鐵路線設計速度300公里/時，最小半徑為4000米（見鐵路工程）。工程技術的進步和經濟上的精打細算，使山區與平原地帶的曲線半徑標準差距由以往的數倍，發展到20倍。與此同時，英國鐵路采用了不同的辦法。早期英國鐵路所采用的曲線半徑較小（干線上標準半徑為2640英尺,即805米），為了在小半徑密布的舊線上提高客車速度，特別研制了可控傾斜車體的電動車組，在不經過改造的舊線上實現了200公里/時的高速。這種措施為在舊線上提高速度開辟了新途徑。緩和曲線：在最初的鐵路上并沒有緩和曲線，僅圓曲線和直線直接相連。經過多年實踐，發現這段曲直緊接的線路經常在平面上走動，很難穩定，給線路維修工作帶來許多麻煩。因此針對線路走動的規律，在直線和圓曲線之間插入一段過渡性的曲線，實施后，收到了良好的效果。于是從19世紀60年代后期開始，緩和曲線就在鐵路平面設計的實踐中得到肯定。緩和曲線的目的主要有：①消除列車由直線進入圓曲線時，由于車體轉向架和掛鉤之間相互位置的突然變更而引起的沖動；②消除列車由水平軌道變為傾斜軌道所引起的突然反應。所以緩和曲線的作用，在于使轉向架、彈簧、掛鉤以及車體從直線運行時的位置，逐漸地轉到循著圓曲線彎道運行時的位置。在工程實施上，理想的緩和曲線既須滿足上述要求，又必須便于敷設，保持相對穩定。緩和曲線的線型在行車速度不大于160公里/時的線路上,一般采用三次拋物線型在速度大于200公里/時的高速鐵路線上則用曲線遞減型緩和曲線。中國鐵路現在采用的是三次拋物線型緩和曲線。緩和曲線的長度緩和曲線必須有足夠的長度才能發揮作用。決定的因素有三：①超高順坡不宜過陡,以保證行車安全。按中國鐵路的設計標準,不得大于2‰。②外輪的提升速度不宜過快，以保證旅客的舒適。在中國鐵路干線上其標準為32毫米／秒。③欠超高（未被平衡的超高）的增長率不宜過大。嚴格控制未被平衡的離心加速度的時變率，這對于旅客舒適是更為重要的。根據理論分析和實驗觀察,旅客可以接受的時變率約為0.3～0.4米/秒而日本的新干線標準則為0.245米/秒。總之，合理的長度應該全面滿足前述三個因素。夾直線：兩相鄰曲線，轉向相同，稱為同向曲線；轉向相反，稱為反向曲線。兩條相鄰曲線間應設置一定長度的直線，以保證列車運行的平穩，如下圖所示。車輛運行在同向曲線上，因相鄰曲線半徑不同，超高高度不同，車體內傾斜度不同；車輛運行在反向曲線上，因兩曲線超高方向不同，車體時而向左傾斜，時而向右傾斜。這兩種情況都會造成車體搖晃震動。夾直線愈短，搖晃振動愈大。相鄰曲線間的夾直線根據運營實踐，為保證旅客舒適，夾直線長度應保持2～3輛客車長度，困難條件下，也不應短于1輛客車長度。因此《鐵路線路設計規范》規定各級鐵路線路兩相鄰曲線間夾直線最小長度，如下表所示。表各級鐵路線路兩相鄰曲線夾直線最小長度在行車速度較高的線路上，為保證列車運行平穩，夾直線相應要求較長，我國目前規定在最高行車速度140krnA的區段，兩相鄰曲線間的夾直線最小長度，一般地段宜為90m，困難地段為60m。大橋、長隧道及車站處的線路平面較長的大橋、隧道和車站都宜設在直線上。曲線橋梁的設計和施工復雜得多，鋼軌更換和整形也都較困難，特別在無道碴的橋梁上，線路不易固定，設置外軌超高也有困難，直接影響行車安全。如大橋必須設置在曲線上，曲線半徑也要盡量放大（例如1000米以上）。在同一座橋梁上，更不能設置反向曲線,以免列車過橋時，左右搖動劇烈,嚴重影響安全和舒適。隧道如必須設在曲線上時，應采用較大的曲線半徑,并盡量避免把隧道設在反向曲線上,以改善運營、養護和通風條件。曲線車站不利于了望，直接影響通過能力和作業安全，由于曲線阻力，也不利于列車起動，如車站必須設在曲線上，也應盡量采用較大半徑的曲線和減小轉向角度，以縮小影響。反向曲線的車站平面，上述影響更嚴重，非有充分依據，不得采用。曲線附加阻力：基本阻力：列車在空曠地段沿平、直軌道運行時所受到的阻力。包括車軸與軸承之間、輪軌之間以及鋼軌接頭對車輪的撞擊阻力等。基本阻力在列車運行時總是存在的。附加阻力：列車在線路上運行時，受到的額外阻力，如坡道阻力、曲線阻力、起動阻力等。附加阻力隨列車運行條件或線路平、縱斷面情況而定，阻力方向與列車運行方向相反。曲線附加阻力：當列車通過曲線時，由于慣性力的作用，外側車輪輪緣緊壓外軌，使其磨耗增大。又由于曲線外軌長于內軌，外輪在外軌上的滑行等原因，運行中的列車所受阻力比在直線上所受阻力大，兩者之差稱為曲線附加阻力。列車位于曲線上曲線附加阻力與列車重量之比，叫單位曲線附加阻力，用（N／KN）來表示，它的大小通常用試驗公式求得：當曲線長度≥列車長度，列車整列運行在曲線上時當曲線長度＜列車長度，列車只有一部分運行在曲線上時式中600——實驗常數；R——曲線半徑，m；Lr——曲線長度，m；l——列車長度，m。同理，列車同時運行在幾個曲線上時：從式中可知，曲線阻力與曲線半徑成反比。曲線半徑越小，曲線阻力越大，運營條件就越差，說明采用大半徑曲線對列車運行的影響較小。而小半徑曲線亦具有容易適應地形困難的優點，對工程條件有利。因此，在設計鐵路線時必須根據鐵路所允許的旅客列車的最高運行速度，由大到