第4章_铁路运输设施与设备

第四章铁路运输的设施与设备铁路运输是陆上运输的主要形式之一，在进行长距离，大批量运输中显现出巨大的优势。而铁路系统的构成，对铁路运输的安排和实现具有巨大的影响。在此，我们对现有的铁路系统进行分析，方便我们对铁路运输设施设备加深认知。1、铁路运输的特点①运输能力大，运输成本较低②速度比较快③安全可靠④货损货差高⑤通常需要依靠其他运输装备的配合，才能实现门到门的运输⑥对铁路路线的依赖性强⑦建设周期长，初期投资大2、铁路货物运输方式①整车：②零担：③集装箱：货物的重量、形状、包装、体积、性质等原因，必须单独用一辆货车运输的，则采取整车方式运输。货物的性质、形状、运送条件等可以与其他货物拼装一辆货车运送则采取零担方式运输。为了节约包装，降低商品成本，简化手续，提高作业效率，加速货物和车辆周转，尤其是贵重、易碎、怕湿货物，则可采用集装箱运输。表4-1铁路等级和主要技术标准等级路网中的作用远期年客货运量/GN最高形成速度/(km/h)限制坡度（‰）最小曲线半径/m一般地段困难地段一般地段困难地段Ⅰ骨干≥1501206121000400(350)Ⅱ骨干联络、辅助150≥751001215800350(300)Ⅲ地区性75801520600300(250)铁路等级是铁路的基本标准。我国《铁路线路技术管理规程》规定铁路等级应根据在铁路网中的作用、性质和远期的客货运量确定。我国的铁路等级一般分为三大等级，具体分级见表4-1。铁路主要设计标准：是设计铁路的基本决策，应根据国家要求的年输送能力和确定的铁路等级，考虑沿线资源分布和国家科技发展规划，并结合设计线的地形、地质、气象等自然条件，经过论证比选确定。铁路主要技术标准：正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、闭塞类型、到发线有效长度。这些标准是确定铁路能力大小的决定因素。选用不同的标准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响。铁路线路是机车车辆和列车运行的基础,它直接承受机车车辆轮对传来的压力，为了保证列车能按规定的最高速度,安全、平稳和不间断地运行，使铁路运输部门能够质量良好地完成客货运输任务，铁路线路必须经常保持完好状态。铁路线路是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个整体工程结构。①路基■路基是铁路线路承受轨道和列车载荷的基础结构物。按地形条件及线路平面和纵断面设计要求，路基横断面可以修成路堤，路堑和半路堑三种基本形式。■路基顶面的宽度，根据铁路等级、轨道类型、道床标准、路肩宽度和线路间距等因素确定。路基面的形状有路拱和无路拱两种。非渗水的路基面往往做成不同形式的路拱，以便排水。为保证路基的整体稳定性，路堤和路堑的边坡都应根据有关规定筑成一定的坡度。为了消除或减轻地面和地下水对路基的危害作用，使路基处于干燥状态，须采用地面和地下水排水措施，将降落或渗入路基范围的地面或地下水，拦截、汇集、引导和排离出路基范围外。这些排水设施有侧沟、排水沟、截水沟、渗(暗)沟等。②桥隧建筑物铁路通过江河、溪沟、谷地和山岭等天然障碍物或跨越公路、其他铁路线时需要修筑各种桥隧建筑物。桥隧建筑包括桥梁、涵洞、隧道等。③轨道路基、桥隧建筑物修成之后，即可在上面铺设轨道。轨道是由钢轨、轨枕、联接零件、道床、防爬设备、道岔组成。钢轨的作用主要是直接承受车轮的巨大压力并引导车轮运行方向，其类型主要是以每米长度的重量表示，现行标准钢轨类型有：70kg/m；60kg/m；50kg/m等。钢轨的标准长度为25m、12.5m两种。轨枕的作用主要是支承钢轨，将钢轨传来的压力传递给道床，并且还可以保持钢轨位置和轨距。轨枕目前主要有木枕和钢筋混凝土枕。木枕的特点是弹性好、重量轻、铺设更换方便；但消耗木材，使用寿命短。钢筋混凝土枕的特点是使用寿命长、稳定性能高、养护工作量小等。轨枕的长度一般为2.5m。联结零件可分为接头联结零件和中间连接零件。接头联结零件的作用是联结钢轨与钢轨间的接头，主要有鱼尾板、螺栓、螺帽、弹性垫圈等组成，如下图所示。中间联结零件的主要作用是将钢轨紧扣在轨枕上；主要有木枕用和钢筋混凝土用两种类型，下图为木枕用中间联结零件。道床的作用主要是支承轨枕，把从轨枕上传来的压力均匀地传给路基；固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向和横向移动；缓和机车车轮对钢轨的冲击。一般使用材料是碎石、卵石、粗砂等，其中以碎石为最优。我国铁路一般都采用碎石道床。④防爬设备在铁路线路中，会发生因机车车辆运行时纵向的作用，使钢轨甚至带动轨枕产生纵向移动的现象，我们称之为线路爬行。线路爬行危害非常大，主要表现为轨缝不均、轨枕歪斜，对轨道造成极大破坏，危及行车安全。所以我们会采用一些防爬措施来规避这种现象的出现，主要的防爬措施是安装防爬器和防爬撑。防爬撑可采用废旧枕木；在山区可采用石条代替。⑤道岔道岔的作用是使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备。道岔在车站上大量铺设，其中用的最多的是单开道岔。道岔由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。如图3-4所示，当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。①机车机车是铁路运输的基本动力，铁路是用机车牵引车辆，行驶在铺有钢轨线路的一种现代化运输工具。因此，只有在机车和轨道两种主要设备先后发明，并配合使用时，才揭开铁路史的第一页。a.内燃机车内燃机车是以内燃机作为原动力的一种机车。内燃机车的热效率可达到30%左右，是各类机车中效率较高的一种。机车的整备时间短，持续工作的时间长，适用于长交路；用水量少，适用于缺水地区；初期投资比电力机车少，而且机车乘务员劳动条件好，便于多机牵引。但内燃机车最大的缺点是对大气和环境有污染。铁路上采用的内燃机车绝大多数是柴油机。在内燃机车上，柴油机和机车动轮之间都装有传动装置，柴油机的功率是通过传动装置传递到动轮上去的，而不是由柴油机直接驱动动轮的，其原因就在于柴油机的特性不能满足机车牵引性能的要求。b.电气化铁路与电力机车电气化铁路是指以电能作为牵引动力的铁路，它用电力机车牵引列车，电能由电力系统通过铁路牵引变电所和架设在铁路上空的接触网传送给电力机车或电动车组。世界首条电铁建于19世纪末，百余年来，随着经济发展和技术进步，它以优越的牵引技术性能和显著的经济效益，在国际上普遍得到蓬勃的发展。随着浙赣线电气化改造工程2006年9月15日顺利开通，标志着我国电气化铁路总里程已突破2.4万公里（铁路电气化区段表），成为继俄罗斯（俄罗斯现有电气化铁路44526公里，位居世界第一位）之后世界第二大电气化铁路国家。由于电力机车本身不能携带能源，而是靠外部电力系统经过牵引供电装置供给其电能，故电气化铁路是由电力机车和牵引供电装置组成的。牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。电力机车可制成大功率机车，具有运输能力大、启动快、速度高、爬坡性能好、不污染空气、劳动条件好、利于环保、运营费用低、可利用多种能源等优点，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度大的山区铁路。从世界各国铁路牵引力的发展来看，电力机车是被公认为有发展前途的一种机车。铁路车辆是运送旅客和货物的工具。一般车辆没有动力装置，需要把车辆连挂成列，由机车牵引，才能在轨道上运行。一般来说，铁路车辆的基本构造由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装置等五部分组成。②车辆铁路车辆类型较多。如果按照车辆运送对象不同我们主要把铁路车辆分为三大类，即客运车辆、货运车辆和客货运车辆。货运车辆主要可以分为三大类。第一类是通用货车。这是一种通用性质较强的车辆，对于大多数的货物都有可以运载的功能。应用的领域比较广泛，也是比较常见的铁路车辆类型，例如棚车、敞车和平车。第二类是专用货车。这种车辆主要是专供装运某些种类货物的车辆，具有专项性的特征。例如：如：家畜车、罐车、保温车、水泥车、集装箱车。第三类是特种货车。例如：凹型车、落下孔车、钳夹车。如果按轴数分，车辆有四轴车、六轴车和多轴车。四轴车的四根轴分别组成两个相同的转向架，能相对于车底架作自由转动，因此，缩短了车辆的固定轴距，使之能顺利通过曲线。我国铁路上的大部分车辆均采用这种形式。对于载重量较大的车辆，为使每一车轴加在线路上的重量不超过线路强度所规定的吨数（称为“轴重”），可以做成六轴车或多轴车。铁路信号是向有关行车和调车人员发出的指示和命令。铁路信号设备是铁路信号、联锁设备、闭塞设备的总称。铁路信号技术的发展应逐步实现微机化、综合化、集成化和智能化。通信设备是指挥列车运行、组织运输生产及进行公务联络等的重要工具。应能做到迅速、准确、安全、可靠，使全国铁路的通信系统能成为一个完善与先进的铁路通信网。通信技术要由模拟向数字化，实现程控数字交换，发展宽频带信息传输和智能网络管理。车站既是铁路办理客、货运输的基地，又是铁路系统的一个基层生产单位。在车站上，除办理旅客和货物运输的各项作业以外，还办理与列车运行有关的各项工作。为了完成上述作业，车站上设有客货运输设备及与列车运行有关的各项技术设备，还配备了客运、货运、行车、装卸等方面的工作人员。铁路站场按技术作业分为中间站、区段站和编组站。1.中间站中间站是为沿线城乡人民及工农业生产服务,提高铁路区段通过能力，保证行车安全而设的车站。①中间站的主要任务中间站的设置位置，既要符合线路通过能力的要求,又要适当满足地方工农业生产发展的需要，并应考虑地形、地质等自然条件。它主要办理列车的到发、会让和越行，以及客货运业务。②中间站的主要作业列车的到发、通过、会让和越行。旅客的乘降和行李的承运、保管与交付。货物的承运、装卸、保管与交付。本站作业车的摘挂作业和向货场、专用线取送车辆的调车作业。客货运量较大的中间站，还有始发、终到客货列车的作业。2.区段站区段站的主要任务是办理货物列车的中转作业，进行机车的更换或机车乘务组的换班以及解体，编组区段列车和摘挂列车。①区段站的主要作业客运业务货运业务运转业务机车业务车辆业务②区段站的布置图区段站的客运、货运、运转、机务、车辆等五项设备的合理布置，可从区段站的布置图上看出。3.编组站编组站是铁路网上办理大量货物列车解体和编组作业，并设有比较完善的调车设备的车站，有列车工厂之称。编组站和区段站统称技术站。但二者在车流性质、作业内容和设备布置上均有明显区别。区段站以办理无改编货物列车为主，仅解编少量的区段、摘挂列车：而编组站主要办理各类货物列车的解编作业，且多数是直达列车和直通列车，改编作业量往往占全站作业量的60％以上，有的高达90％。①编组站的作用及任务：（1）解编各种类型的货物列车。（2）组织和取送本地区的车流——小运转列车。（3）设在编组站的机务段，还需供应列车动力，以及整备、检修机车。（4）设在编组站的车辆段极其下属单位(站修所、列检所)还要对车辆进行日常维修和定期检修等。②编组站的作业和设备编组站的作业设备的类型基本上与区段站一样。位于大城市郊区的编组站，可以不设客货运设备。THANKS