3城市轨道交通系统概论-教学PPT-作者-李建国-第3章-城市轨道交通系统的构成轨道

第3章城市轨道交通系统的构成——轨道第3章城市轨道交通系统的构成——轨道【学习目标】【教学建议】3.1城市轨道交通轨道的概念及构成3.2轨道结构之一：钢轨3.3轨道结构之二：轨枕3.4轨道结构之三：扣件3.5轨道结构之四：道床3.6轨道结构之五：道岔3.7轨道结构之六：其他附属设备3.8独轨铁路轨道结构【实践操作】【评价跟进】【学习目标】1.能掌握城市轨道交通系统中轨道的概念。2.能说出轨道结构的构成要素和其所起的作用。3.能有效地辨别轨道的不同部件。【教学建议】1.教学场地：在教室和轨道模拟实训室中进行，课后可实地参观。2.设备要求：至少具有轨道构成及操作模拟演示软件1套，或仿真轨道教具1套。3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。3.1城市轨道交通轨道的概念及构成1.轨道的概念2.轨道的构成图３-1轨道构成图3.轨3.1城市轨道交通轨道的概念及构成1)轨道是城市轨道交通运营设备的基础，它直接承受列车载荷，并引导列车运行。2)轨道需具有耐久性及适量的弹性，以确保列车安全、平稳、快速运行和乘客舒适。3)城市轨道交通均采用电力牵引，故要求轨道结构具有良好的绝缘性以减少杂散。4)根据环境保护对沿线不同地段的减振、降噪要求，轨道应采用相应的减振轨道。5)从形式上看，全线轨道结构宜统一形式，采用统一的零部件，并要求外观整齐、维修工作量少且方便。6)从技术角度出发，轨道结构应采用成熟、先进的技术和施工工艺。3.1城市轨道交通轨道的概念及构成7)对于轨距的设计，要求直线地段轨距采用标准轨距1435mm，曲线地段轨距应按规定加宽。8)对于水平位置的设计，要求直线地段两股钢轨的顶面应保持同一水平，其误差按《铁路技术管理规程》规定正线不得大于4mm；曲线地段为保证行车安全和乘客舒适，曲线外轨须按规定设置超高。9)对于平面曲线的设计，为使列车能平稳地由直线进入圆曲线或由圆曲线转入直线，应在直线和圆曲线之间按规定设置缓和曲线，以适应逐步加宽轨距和设置超高的需要。3.2轨道结构之一：钢轨1.钢轨的概念图３-2钢轨断面结构图3.2轨道结构之一：钢轨2.钢轨的分类(1)从钢轨的断面形状上分1)槽形钢轨。图３-3钢轨断面形状图2)双头钢轨。3.2轨道结构之一：钢轨3)平底钢轨。(2)从钢轨的质量和强度上分按钢轨的质量和强度不同，城市轨道交通所使用的钢轨有如下四种(钢轨的强度以kg/m表示，数值越大表明其所能承受的重量亦越大)：43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m共四种。3.钢轨的连接安装(1)传统的连接安装法传统的连接安装法是把20m左右一节的钢轨固定在轨枕之上，各节钢轨之间的接头(称为钢轨接头，亦称接缝)，通常使用鱼尾板和螺栓接合(见图３-4)。3.2轨道结构之一：钢轨图３-4钢轨接头图(2)较新的连接安装法该法是持续焊接钢轨，使原本一节一节的钢轨经焊接后成为无缝钢轨或长钢轨。3.2轨道结构之一：钢轨图３-5伸缩接头4.钢轨的功用3.2轨道结构之一：钢轨(1)防脱护轨当列车以高速转弯时，外弯一面的轮缘受着极大的压力，为防止轮缘负荷过重，在内弯的轨条处会装设一段钢轨，使另一边的轮缘分担列车转向时所产生的离心力，而通常这附加的轨条会比正常的轨条高些，以加强保护(见图３-6)。图３-6防脱护轨(2)桥上护轨在钢轨两侧分别装设两段钢轨，以防止列车在桥上或高地出轨时继续向外冲(见图３-7)。3.2轨道结构之一：钢轨图３-7桥上护轨(3)道岔护轨在道岔区防止车轮在岔心处进错路线而安装的护轨(见图３-8)。3.2轨道结构之一：钢轨图３-8道岔护轨5.钢轨的损伤与维修养护(1)钢轨折断钢轨折断是指钢轨全截面至少断成两部分，或裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面，或钢轨顶面上有较大的掉块。(2)钢轨裂纹钢轨裂纹是指除钢轨折断之外，钢轨部分材料发生分离，形成裂纹。3.2轨道结构之一：钢轨(3)钢轨磨耗钢轨磨耗是指小半径曲线上钢轨的侧面磨耗和波浪磨耗。(4)其他损伤其他损伤如钢轨接触疲劳伤损、钢轨纵向疲劳裂纹而导致剥离及轨头因内部存在微小裂纹或缺陷而导致的内部损伤、轨腰螺栓孔裂纹等。3.3轨道结构之二：轨枕1.轨枕的概念图３-9轨枕2.轨枕的种类(1)轨枕按制造材料分为四种1)木枕。3.3轨道结构之二：轨枕图３-10钢筋混凝土轨枕2)钢筋混凝土轨枕。3)钢枕。4)塑料轨枕。3.3轨道结构之二：轨枕(2)轨枕按构造的种类分为三类1)横向与纵向轨枕。图３-11横向与纵向轨枕2)短轨与长轨枕(见图３-12)。3.3轨道结构之二：轨枕图３-12短轨枕与长轨枕3.3轨道结构之二：轨枕图３-13宽轨枕3)宽轨枕。3.3轨道结构之二：轨枕(3)轨枕按铺设位置分为三种轨枕按铺设位置不同分为普通轨枕、道岔区岔枕和桥枕三种。1)普通轨枕。2)道岔区的岔枕。图３-14岔枕3.3轨道结构之二：轨枕3)桥枕。图３-15桥枕3.4轨道结构之三：扣件图３-16扣件构成图1.扣件的概念与构成2.扣件的作用3.4轨道结构之三：扣件(1)足够的扣压力这是钢轨和轨枕联结的重要保证，通常要求扣件纵向阻力大于道床的纵向阻力，当然扣压力也不宜过大，否则会使扣件弹性急剧下降，影响扣件的使用寿命。(2)适当的弹性适当的弹性可减小载荷对道床的压力及机车车辆簧下振动加速度，延长部件的使用寿命，扣件的弹性主要由橡胶垫板和弹条等部件提供。(3)一定的可调性要求扣件具有一定的水平和轨距调整量。(4)可靠的绝缘性由于轨道电路的需要，并为防止杂散电流的出现，在钢轨与轨枕联结的过程中，要有绝缘性能的要求。3.扣件的种类(1)按其结构不同为可分为弹条式扣件、扣板式扣件和弹片式扣件。3.4轨道结构之三：扣件1)弹条式扣件。图３-17弹条式扣件结构2)扣板式扣件。3.4轨道结构之三：扣件图３-18扣板式扣件结构3)弹片式扣件。3.4轨道结构之三：扣件图３-19弹片式扣件结构(2)按扣件本身弹性分可分为刚性扣件和弹性扣件。(3)按轨枕有无挡肩分可分为有挡肩扣件和无挡肩扣件。3.4轨道结构之三：扣件(4)其他除上述种类外，还有其他类型的特殊扣件，如专门用于轨距和水平调整量较大的调高扣件及用于板式轨道或整体道床等新型轨上的特殊扣件等。3.5轨道结构之四：道床1.道床的概念与作用图３-20道床断面图2.道床的种类3.5轨道结构之四：道床(1)碎石道床碎石道床又称为有碴道床，是一种比较常见的道床形式。图３-21碎石道床断面图(2)整体道床整体道床又称混凝土整体道床，也称无碴道床，是现代城市轨道交通中常用的道床形式。1)无枕式整体道床。3.5轨道结构之四：道床图３-22无枕式整体道床断面图2)轨枕式整体道床。3.5轨道结构之四：道床图３-23轨枕式整体道床断面图①短枕式整体道床：轨道建筑高度一般为5500mn左右，轨枕下道床厚度一般不小于1600mm，一般设中心排水沟。这种道床稳定、耐久,结构比较简单，施工方法简便，进度较快。北京地铁一、二期工程大多铺设这种道床，经过20多年的运营，其使用状态良好。天津地铁亦铺设了这种道床。3.5轨道结构之四：道床②长枕式整体道床：这种道床设侧向水沟，一般长轨枕预留圆孔，让道床纵筋穿过，加强了与道床的联结。它适用于软土地基隧道，可采用排轨法施工，施工快。上海和新加坡地铁铺设了这种道床，使用状况良好。(3)沥青道床沥青道床是指为了改善普通碎石道床的散体特性而加入乳化沥青或沥青砂浆而使其稳定的一种道床轨道结构形式。1)沥青灌注式道床。3.5轨道结构之四：道床图３-24沥青灌注式道床断面图2)沥青混凝土面层式道床。3.5轨道结构之四：道床图３-25沥青混凝土面层式道床断面图3)沥青垫层式混凝土道床。3.5轨道结构之四：道床图３-26沥青垫层式混凝土道床断面图(4)新型道床随着城市轨道交通的发展和城市对环境要求的不断提升，原有的一些道床形式已经不太适应城市的发展和需求，于是各国开始不断研制和改进道床结构，出现了一些可以满足新发展、新需求的新型道床形式，如减振浮动道床。3.5轨道结构之四：道床图３-27减振浮动道床3.道床的病害与维修3.6轨道结构之五：道岔1.道岔的概念2.道岔的构成图３-28道岔构成(1)转辙器转辙器包括转辙机械、尖轨、轨距拉杆及其他零配件等。1)转辙机械。3.6轨道结构之五：道岔2)尖轨。3)轨距拉杆。4)转辙拉杆。5)其他零配件。(2)连接导轨连接导轨是指引导车轮进入辙叉的一组或多组轨道。(3)辙叉及护轨1)辙叉。2)护轨。3)翼轨。4)岔心。3.道岔的组合形式与种类3.6轨道结构之五：道岔(1)道岔组合的基本形式道岔组合的基本形式有三种，即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。(2)常用道岔的种类1)单开道岔。图３-29单开道岔3.6轨道结构之五：道岔2)双开道岔。图３-30双开道岔3)三开道岔。3.6轨道结构之五：道岔图３-31三开道岔4)交分道岔。3.6轨道结构之五：道岔图３-32交分道岔5)交叉渡线。3.6轨道结构之五：道岔图３-33交叉渡线6)菱形交叉。3.6轨道结构之五：道岔图３-34菱形交叉4.道岔的扳动方式3.6轨道结构之五：道岔(1)电动扳动电动扳动是依靠电动机的动力来推动转辙拉杆，从而扳动尖轨的扳动方式。(2)手动扳动手动扳动是利用人力借杠杆去扳动尖轨的扳动方式。5.道岔的代号图３-35道岔号数计算图3.7轨道结构之六：其他附属设备1.防爬设备的组成与作用图３-36防爬器与防爬支撑2.轨距杆和轨撑的组成与作用(1)轨距杆轨距杆两端固定于轨底，每隔5～7根木枕设一根(见图３-37)。3.7轨道结构之六：其他附属设备图３-37轨距杆(2)轨撑轨撑主要用于曲线地段的轨道加强，安设于两股钢轨道心外侧。3.7轨道结构之六：其他附属设备图３-38轨撑杆图3.8独轨铁路轨道结构1.独轨铁路轨道结构的种类图３-39跨座式轨道结构图3.8独轨铁路轨道结构2.跨座式独轨铁路的轨道结构1)跨座式独轨铁路的轨道通常为支柱上端的预应力钢筋混凝土轨道梁，其上铺设钢轨，车轮自车厢的下部支承于钢轨上。2)跨座式轨道道岔是由一定长度的道岔梁组成。图３-40悬挂式轨道结构图3.8独轨铁路轨道结构3.悬挂式独轨铁路的轨道结构1)悬挂式独轨铁路的轨道梁，由一定跨距的钢支柱或钢筋混凝土支柱架在空中，车辆悬挂在轨道梁下运行。2)悬挂式独轨的车辆有对称式和非对称式两种。【实践操作】1.操作练习1)在实训室中完成对轨道结构的感性认识和作用了解，并能模拟完成道岔的转辙。2)根据自己对轨道构成知识的了解，在课余时间，利用生活中的废弃物作原料，制作一种轨道模型。2.书面练习1)简要回答城市轨道交通轨道系统的概念与构成。2)简要回答城市轨道交通轨道系统中各种设施与设备是如何在车辆运行中起作用的。【评价跟进】1.教师的评价表格2.学员的评价【评价跟进】表格3.知识跟进1)在城市轨道交通运营过程中，轨道系统对安全方面会产生哪些影响？2)在车辆牵引供电方面，轨道系统是如何发挥作用的？