轨道工程

北京交通大学函授学历班

铁道工程

（轨道部分）

自学指导书

彭华编

使用教材：铁道工程

使用年级：2003级

使用专业：土木工程（铁道工程方向）层次：专升本、本科

北京交通大学土木建筑工程学院

2004年3月

绪论

明确本门课程的性质、地位和作用。铁道工程是土木工程（铁道工程方向）专业的专业课之一，是一门综合性、总体性和实践性较强的课程，涵盖轨道和选线等内容，需要掌握铁路轨道的基本理论和计算方法，掌握铁路勘测与设计的基本原理、概念和方法，能够进行基本的铁路平、纵断面设计。

一般了解世界铁路的由来和发展；一般了解我国铁路的建设概况；熟悉铁路运输的性质和特点。

重点掌握铁路的基本建设程序。

第一章轨道结构

第一节概述

轨道是铁路的主要技术装备之一，是行车的基础。轨道是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及防爬设备组成。轨道是由不同力学性能部件组成的工程结构物。

熟练理解轨道的各个组成部分，并理解其功能与作用。

第二节钢轨

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮传来的巨大压力，并传递到轨枕上。其工作条件十分复杂。理解掌握钢轨的功能要求。

钢轨的类型是以每米大致质量kg数来表示。掌握我国铁路钢轨的主要类型。

理解钢轨断面设计原则，掌握钢轨断面的四个主要参数。熟记60轨的钢轨高度为176mm，底部宽度为150mm。

一般了解钢轨的材质和机械性能。其取决于钢轨的化学成份、物理力学性能、金属组织及热处理工艺。

重点掌握钢轨的接头和轨缝。我国钢轨的标准长度为12.5m和25m，对75kg/m钢轨只有25m长一种。钢轨和钢轨之间用夹板和螺栓连结，称为钢轨接头，我国接头形式采用相对悬空式。由于热胀冷缩的需要，在钢轨接头处需要预留轨缝，掌握轨缝设置的要求和计算方法。

了解钢轨伤损产生的原因，产生的部位和伤损的分类。理解钢轨的合理使用的目的和意义。

第三节轨枕

轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，同时，有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。掌握轨枕按构造及铺设方法、材质的分类。

一般了解木枕的特点、断面构造（长度为2.5m）。

重点掌握混凝土枕的特点，熟悉其类型和外形及尺寸情况，掌握Ⅱ型和Ⅲ型枕的异同及使用条件，了解我国铁路目前混凝土枕的现状。

重点掌握轨枕间距的设置方法。

一般了解混凝土宽枕的特点及使用条件。

第四节联结零件

其包括钢轨接头联结零件和钢轨与轨枕联结零件。

掌握钢轨接头联结零件是由夹板、螺栓、螺栓垫圈等组成。了解各个零件的特点。

钢轨与轨枕联结零件是通过中间联结零件实现的，中间联结零件也称扣件。一般了解木枕扣件的构造与特点，熟练掌握混凝土枕扣件的分类、适用条件、构造及特点。

第五节道床

包括碎石道床和整体道床。

重点掌握碎石道床的功能、道碴的分级、级配；道床的断面。认真理解道床的变形规律。

一般了解整体道床的构造及特点。

第六节板式轨道

板式轨道是在日本新干线高速铁路上发展起来的一种新型轨道结构。一般了解板式轨道的构造及特点。

第七节轨道结构的合理配套

了解轨道结构的类型，了解运营条件（即行车速度、机车车辆轴重、铁路运量）与轨道结构的关系。

第二章轨道几何形位

第一节概述

轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸，轨道几何形位正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适度、设备的使用寿命和养护维修费用起着决定性的作用。了解轨道几何形位的重要性。

第二节机车车辆走行部分的构造

了解机车和车辆的走行部分的构造，掌握踏面、轮缘、轮对宽度、轮背内侧距等概念。

第三节直线轨道的几何形位

轨道的几何形位按照静态和动态两种状况进行管理。要求掌握轨道几何形

位的静态作业验收标准。熟练掌握轨距、水平、轨向、前后高低、轨底坡的概念、日常验收标准等。

第四节曲线轨距加宽

熟练掌握转向架的内接形式。

理解曲线轨距加宽的原因、加宽的原则；理解曲线轨道的最大允许轨距。

重（难）点是掌握根据车辆条件确定轨距加宽，然后根据机车条件检算轨距加宽。

第五节曲线轨道外轨超高

本节为本章重点内容。

认真理解外轨超高的作用及其设置方法；理解外轨最大超高的允许值；理解曲线轨道上的超高限速。

熟练掌握外轨超高、外轨未被平衡超高（欠超高、过超高）的计算方法。

第六节缓和曲线

理解缓和曲线的作用及其几何特征、几何形位条件；理解常用缓和曲线和高次缓和曲线的特点。

重点掌握缓和曲线长度确定的依据。

第三章轨道结构力学分析

第一节概述

理解轨道结构力学分析的目的、意义；了解目前轨道结构力学分析的现状；理解作用到轨道上的力的类型及特点。

第二节轨道结构竖向受力的静力计算

理解和掌握其基本假设和计算模型；理解连续点支承模型和连续支承模型的异同；理解和掌握连续基础梁微分方程的解。

掌握轨道的六个基本力学参数（钢轨抗弯刚度EI、钢轨支座刚度D、道床系数C、钢轨基础弹性模量u、刚比系数k、轨道刚度Kt）的概念、量纲及有关计算公式。

掌握轮群作用下的位移y、弯矩M、剪力R的计算方法。

第三节轨道强度计算的有限单元法

一般了解有限单元法在轨道强度计算中的应用。

第四节轨道动力响应的准静态计算

由于机车车辆的振动作用，作用到钢轨上的动荷载要大于静荷载，引起动力增值的主要因素是行车速度、钢轨偏载和列车通过曲线的横向力，分别用速度系数、偏载系数和横向水平力系数加以考虑，统称为荷载系数。

理解准静态计算与静态计算、动态计算的区别。

掌握荷载系数的计算方法，熟记准静态计算公式。

第五节轨道部件强度检算

钢轨应力包括残余应力、基本应力、局部应力和附加应力等。掌握钢轨应力的计算方法。

掌握混凝土轨枕弯矩的计算方法；掌握道床应力的分析方法。

第七节车辆的脱轨条件

车辆脱轨通常不是单一因素，而是由多种因素的不利组合引起的。包括轨道和车辆两个方面。掌握脱轨的原因。