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Keywords:

Heavyrepair;

Replacementtrack;

Graphicdesign;

Longitudinaldesign

目录

第一章绪论 1

第一节线路大修内容 1

一、线路大修概述 1

二、线路大修主要内容 1

第二节设计线路中主要采用的技术指标 2

一、线路技术标准 2

二、轨道标准 2

第二章大修勘测及既有线路资料的调查 4

第一节既有线大修勘测的基本原理和施测方法 4

一、既有线大修勘测的基本原理 4

二、施测方法 5

第二节线路大修勘测及既有线路资料的调查 6

一、宝成线概况 6

二、宝成线勘测 6

第三章平面大修设计 10

第一节偏角法计算曲线拨距 10

一、渐伸线原理 10

二、用渐伸线原理计算既有曲线的拨距 13

第二节绳正法计算曲线拨距 16

一、绳正法原理 16

二、用绳正法原理计算既有曲线的拨距 19

第四章线路大修纵断面设计 25

第一节纵断面设计的特点及原则 25

一、设计特点 25

二、设计原则 25

第二节纵断面设计的基本原理 26

一、线路坡度 26

二、坡段长度 27

三、坡段连接 28

第三节纵断面设计的方法和步骤 31

一、纵断面设计图 31

二、计算轨面标高 33

三、设计坡度与设计轨面线 33

四、计算起道高度 34

五、计算设计道床厚度 35

六、复核 35

结论 37

致谢 38

参考文献 39

附录Ⅰ偏角法拨距计算表 40

附录Ⅱ绳正法拨距计算表 48

附录Ⅲ桥涵及坡度表 52

附录Ⅳ放大纵断面图……………………………………………………………………53

52

第一章绪论

第一节线路大修内容

一、线路大修概述

铁路线路是铁路的主要技术装备之一,是行车的基础。

线路在长期的运行过程中,由于轮轨相互作用而逐渐磨耗,使线路产生不均匀变形并不断积累,导致线路附加力作用加大,钢轨及其轨下基础负担日益增大,承载能力不断降低。

为了保证线路的安全、平稳和不间断运输,这就要求根据运输需要及线路设备损耗情况周期性的、有计划的对损耗部分加以维修和更新,恢复和提高线路的强度,延长设备使用寿命,增强线路稳定性和轨道承载力。

线路维修工作,必须掌握线路设备技术状态变化规律,贯彻“预防为主,防治结合,修养并重”的原则。

在线路维修工作中,应按线路设备技术状态各种变化的不同程度,相应地进行综合维修、经常保养和临时补修,有效地预防和整治线路病害,有计划地补偿线路设备损耗,以取得较好的技术经济效益。

铁路线路维修分为综合维修、经常保养和临时补修。

综合维修是按周期有计划地对线路进行综合性修理。

通过综合维修,改善轨道弹性,调整轨道几何尺寸,整修和更换设备零部件,以恢复线路完好的技术状态。

经常保养是根据线路变化情况,在全年度和线路全长范围内,有计划有重点的养护,以保持线路质量经常处于均衡状态。

临时补修主要是及时整修超过临时补修容许误差限度的轨道几何尺寸及其他不良处所,以保证行车平稳和安全。

根据运输需要及线路的损耗规律,周期性地、有计划地对损耗部件进行更新和修理,恢复与增强轨道承载能力,延长设备的使用寿命。

线路大修通常取决于钢轨伤损的发展情况,以全面更换新轨为主要标志。

线路大修分为两大类,即线路大修(或换轨大修)和单项大修。

单项大修主要包括:

成段更换再用轨,焊接铺设无缝线路,成段更换新混凝土枕、再用混凝土枕或混凝土宽轨枕,成组更换道岔或岔枕,成段更换混凝土轨枕扣件,路基大修,道口大修及其它设备大修等。

二、线路大修主要内容

线路大修必须成段进行,并按设计施工。

大修的主要工作内容包括:

(1)按设计校正和改善线路平纵面;

  

(2)全面更换新钢轨及配件、钢轨伸缩调节器以及不合规定的护轮轨,更换绝缘接头及钢轨接续线;

  (3)换失效的轨枕和扣件,补充轨枕配置根数,修理伤损轨枕,线路上的木枕地段应尽可能改铺混凝土轨枕;

  (4)底清筛道床、补充道碴,改善道床断面,对道床和基床翻浆冒泥进行整治;

  (5)换新道岔或岔枕,如不需要更换时,应调整道岔并抽换岔枕,清筛道床时,应包括长岔枕范围内的侧线;

  (6)安装轨道加强设备;

  (7)铲平或填补路肩,整修基面排水横沟,清理侧沟,清楚路堑边坡弃土;

  (8)整修道口;

  (9)因本线大修引起的,需要抬高邻线上的道岔、道口、抬高桥梁,有碴桥上加高两侧挡碴墙;

  (10)补充、修理和刷新工务管理的线路标志、信号标志、钢轨纵向位移观测桩及备用钢轨;

  (11)回收旧料,清理场地,设置常备材料。

线路上原铺钢轨疲劳伤损,轨型不符合要求,已不能适应当前或近期运输发展需要,必须全面更换钢轨,加强线路时,可进行大修。

线路大修时,采用普通轨道结构型式的,列线路换轨大修;

采用无缝线路轨道型式的,按施工阶段分别列铺设无缝线路前期工程和铺设无缝线路。

线路大修工程数量,以铺换新钢轨长度为准。

无缝线路必须在近期完成的前期工程地段上铺设,在特殊情况下,也可在近期完成的线路换轨大修地段上铺设,换下的钢轨可做为新钢轨继续使用。

第二节设计线路中主要采用的技术指标

一、线路技术标准

1.铁路等级:

Ⅰ级单线;

2.限制坡度:

10‰;

3.最小曲线半径:

300米;

4.机车类型:

韶山3、韶山7;

5.到发线有效长度:

650米;

6.闭塞方式:

半自动闭塞;

7.近期货物列车长度:

600米。

二、轨道标准

既有轨道标准:

1.钢轨类型:

50㎏/m;

2.轨枕:

Ⅰ型;

3.垫板厚度:

10mm。

轨道大修标准:

60㎏/m;

Ⅱ型;

10mm;

4.标准道床厚度:

45cm。

第二章大修勘测及既有线路资料的调查

第一节既有线大修勘测的基本原理和施测方法

既有曲线的测量方法很多,目前常用偏角法。

它是按曲线控制点分段安置仪器,测量曲线上每20m点的偏角,一般可沿线路中心线、外轨顶面中心及外移桩进行。

既有线路往往行车密度大,特别是目前列车提速后,在既有线上置镜受行车干扰大,施测较困难。

测量时置镜外移桩上,须用放线尺将全部观测点外移至线路之外,既增加了外业工作量,又降低了测量精度,另外线路地形复杂地区,难以打外移桩。

而在曲线内任意点置镜测量曲线偏角,内业用计算机处理,同时计算出曲线的拨距,可以不受行车、地形的干扰,减少内外业工作量,使测量速度快,计算精度高。

现将其基本原理和施测方法分述如下。

一、既有线大修勘测的基本原理

图1大修勘测基本原理图

如图1所示,两共点三角形ADB和BDC,已知边长b1,dl,d2和角Dl,D2,根据三角形公式可以求出三角形的其余各要素。

具体推导如下:

在△ADB中,由正弦定理知

再由余弦定理可知

在三角形BDC中,同理可得

那么,AB延长线与BC所成的夹角

二、施测方法

根据上述原理,如果以D点作为置镜点,A、B、C为曲线上每20m的测点,则就是各测点的偏角。

1.布设测点

在里程丈量时,从曲线起点外方40~60m开始,每20m处丈量一点,丈量至曲线终点外40~60m结束。

2.设置测站(置镜点)

在曲线内侧选择通视良好,位置适中,便于开展工作的置镜点O,置镜点选择得好,可以减少转镜次数,测量速度快。

3.测取基本数据

(1)用钢尺精确量取置镜点与第一测点之间的长度,精确至毫米;

(2)置镜于O点,先以正镜照准第一测点读取角记录,再以倒镜照准第一测点,读角记录,如果两次读数较差不超过,取其平均数作为该测点的角值,然后依次测出各测点的角值…;

(3)如果需再次置镜,先量出置镜点间的长度,然后同第一置镜点的方法进行,第一测点为第一置镜点的末测点。

测出所需基本数据后,就可根据基本原理中的公式计算值,需注意的是所测得的角并不是置镜点与相邻两测点的夹角,置镜点与相邻测点的夹角应为,由于0、1点均在始切线上,所以,以后各点的值为,曲线的转角为,如图2所示。

图2施测原理图

第二节线路大修勘测及既有线路资料的调查

一、宝成线概况

宝成铁路北起陕西省宝鸡,南行达四川省成都,与成渝、成昆两线衔接,全长669公里,是沟通西北与西南地区的第一套山岳铁路,1952年7月和1954年1月分别在成都和宝鸡两段开工,1956年7月12日在黄沙河接轨,1958年全线交付运营。

 

 

宝成铁路是新中国第一条工程艰巨的铁路。

为了克服地势高差,以3个马蹄形和1个螺旋形的迂回展线上升,线路重列3层,高达817米,随后以2000多米长的隧道穿过秦岭垭口,进入嘉陵江流域。

全线共完成主要工程量有:

路基土石方7116万立方米;

隧道304座,总延长84.4公里;

桥梁1001座,总延长28.1公里;

桥隧总长约占线路长度的17%,正线铺轨667.71公里。

从开工到交付运营间先后发生严重的滑坡58处,崩坍272处,整治工程量及难度都相当大。

这条铁路的建成,对缓解西北地区多年来铁路运输紧张局面,改变沿线老、少、边、穷地区交通落后状况,加快沿线资源开发和经济发展,都具有重要意义。

陕、川人民称之为“生命线”、“致富线”。

二、宝成线勘测

(一)外业测量

1.里程丈量

里程丈量是进行线路其他测量与调查的基础,应选择正确的里程标或大型建筑物的可靠里程作为起始里程,并与附近公里标核对,与工务文件里程取得一致。

沿里程方向连续施测与推算。

直线上每50m设置一个测点,在测量的起点(包括顺坡地段),线路填挖方交界处、桥涵中心、桥台胸墙及桥尾、隧道洞口及中心、平交道口、正线道岔、信号机、警冲标、车站中心及站台两端,跨线桥、跨过线路的架空线等处均需设置加标。

曲线上每20m设置一个加标,为了为曲线平面测量做好准备,一般在进入曲线前40~60m即开始按20m加标。

所以里程标、百米标及各种加标均用白油漆标注在轨腰上(一般注在里程增加方向的左轨外侧,曲线注在外股钢轨的轨腰上)。

里程丈量一般丈量两次,以第一链为主,第二链校核,两链百米标的误差不得超过1/2000。

在复线区段测量时,若沿下行线丈量里程,遇有线间距加宽或绕行地段,上行线里程应单独丈量,所产生的断链应设在绕行线终点以外直线上的百米标处。

2.纵断面测量

线路纵断面测量的目的是,测出所有百米标及加标的轨顶和路肩高程,并核对或补设水准基点。

所测得的标高作为纵断面设计的依据。

一般情况下,沿线路已设有永久或临时水准点,若水准点可靠,可直接进行线路水平测量;

若水准点发生丢失、移动或精度不能保证时,应先进行基平测量,核对与补设水准点,然后进行线路水平测量。

采取什么方法应视具体情况而定。

线路纵断面测量的高程,原则上采用国家规定的高程系统。

为便于核对,一般多引用该段铁路原用的标高系统(黄海高程系统或大沽高程系统等)。

线路水平测量,一般由两组水平仪沿线测量,两组转点可在商定的偶数或奇数百米标轨顶上,以便互相核对。

轨顶标高应读至毫米,路肩标高可读至厘米。

两组抄平结果及其与原水准点标高均在允许误差范围内时,仍用原水准点标高,并将误差按转点进行平差。

轨顶标高以调整后的第一组数据为准,且和第二组核对,标高误差不得超过±

20mm。

水准基点或临时水准点,一般沿线1~2km设置一个,可设在固定的桥台、涵洞帽石或其他固定建筑物的基座上。

临时水准点与线路中平允许误差为±

30(mm),为水准导线长度,以km计。

若要设永久性水准基点,其允许误差为±

20(mm)。

在进行水准测量时,除测取所测线路各测点的标高外,在站内还应测量与正线相邻的站线高程,位于同一路基面上的复线及线间距不大于5m的其他邻线的标高,也应同时测出,以作为站线拉坡或纵断面设计的参考。

3.平面测量

平面测量的目的,在于校正线路中心线的位置。

在直线上主要是确定直线方向,一般先选择固定建筑物作为控制点,或用两曲线间的夹直线的中间线路中心作为控制点,测出每50~100m处各点的偏移量,作为直线校正的依据。

曲线测量的目的,除校正线路位置外,还有争取改善曲线的条件,如增设或延长缓和曲线,调整、加大曲线半径等。

曲线测量受路基和既有建筑物的限制,又受行车条件的干扰,因此,在测量方法和操作的熟练程度上都有一些特殊的要求。

曲线测量方法很多,如矢距法、偏角法、坐标法等。

在行车密度较大的线路上,仪器不能经常安置在轨道上,常用外移桩法,将曲线上20m点移于路肩上,在路肩上测量。

坐标法可用红外测距仪,将仪器置于线外测量。

若行车时间间隔较大,可将仪器置于中线或外轨上用偏角法测量。

近些年来,在线路大修或线路改建工程中,一般多采用偏角法在外轨上或外移桩上进行曲线测量。

偏角法测量既有曲线,在方法上与新线测量基本相同,但目的不同。

新线测量曲线时,是以已知曲线长和偏角来确定测点的位置,而在既有线测量中,则是以测点间的长度和测点的实际位置来量取偏角,根据偏角和曲线长来计算曲线的变形情况。

(二)线路调查

1.钢轨

要逐公里调查钢轨类型、铺设时间、使用年限及磨耗、伤损情况,记载轻、重伤钢轨的数量及分布。

要对插入短轨的地段及接头位置不符合大修规则规定的位置作出专门记录。

2.轨枕

查清原线路每公里轨枕配置的根数及轨枕的类型;

按大修规则规定的轨枕失效标准记录与统计各公里失效轨枕的数量和类型;

对不宜铺设混凝土轨枕的地段(或保留木枕的地段)作出准确记载;

并对应在增加轨枕数量的地方作出标记和统计。

3.道床

每50m或100m量出道床上下底宽度及厚度,在300~500m范围内,选取有代表性的处所挖取不少于0.04m的道碴,测出道床的脏污率(体积比),以确定清筛与起道后需要补充的道碴数量。

4.车站

绘出车站平面示意图,记录道岔的位置与运营编号,警冲标、信号机的位置,车站中心,站台长度,站台帽石至轨顶的高度,站台至股道中心的距离,正线与相邻到发线和其他股道之间的线间距,风雨棚、天桥、架空线的高度,地道的位置,站场排水建筑物及其他与限界有关的资料。

5.道口

调查道口的用途、路面类型、道口中心里程、宽度、铺面板及护轮轨的情况,道口防护设备及信号标志等。

若有通信、照明或动力线在道口处跨越线路时,应量出这些架空线距道口中心的距离及距轨顶的高度。

6.桥隧建筑物

对隧道及跨线桥,必须测出轨道中心至边墙或桥台的距离,以及净空高度;

明桥面要丈量桥梁长度,桥梁横梁及桥墩位置,桥台胸墙间的距离,桥上护轮轨的类型及长度;

有碴桥要量出挡碴墙间的距离、桥台胸墙以及后缘的位置等;

涵洞和明渠要调查其类型、孔径、长度、中心里程及填土高度等。

7.其他

调查线路标志,如里程标、曲线标、坡度标、道口标、鸣标等各种标桩的位置、数量及完好情况。

另外如路基排水、挡护墙、护坡等与大修设计和施工有关的资料,也应作出记录。

第三章平面大修设计

第一节偏角法计算曲线拨距

一、渐伸线原理

1.渐伸线的几何意义如图3所示

图3渐伸线原理图

曲线OA表示任意一条曲线,将一条柔软且没有伸缩性的细线,一端固定在O点,把细线拉紧使其密贴于曲线OA上,然后把细线另一端A自曲线OA拉开,使拉开的直线随时保持与曲线OA相切,则A点的移动轨迹M1、M2、M3、……A´

,即为曲线之端点的渐伸线。

渐伸线与O点的始切线相交于A´

点,那么AA´

线段的长度就是A点对切线OA的渐伸线长度。

渐伸线的两个特性

(1)渐伸线的法线M3N3,M2N2,…就是对应点的圆曲线的切线;

(2)渐伸线上某点(M3,N3)间曲率半径的增量(M3N3—M2N2)等于曲线OA相应点(N3,N2)间弧长的增量(N3N2)。

根据渐伸线的定义和特点,曲线拨动时作两点假设

(1)曲线上任意一点拨动时都沿渐伸线移动的;

(2)曲线上拨动前后其长度不变。

如图4,测点要向外拨才能达到正确位置,如果把点沿拨前曲线上各点的切线方向展开,并使它永远保持与各点的切线相垂直的位置,则点所走过的轨迹称为点的渐伸线,其长度为。

同样,拨后曲线段的渐伸线为,长度为,可得点的拨量为。

图4曲线在拨动前后的位置

为正时,向曲线外侧拨动,为负时,向曲线内侧拨动。

根据渐伸线的特性,渐伸线可以近似的用逐渐加大半径的累积圆弧段来表示。

如图5所示。

图5渐伸线长度计算图

n点的拨量为:

2.各点拨量对前后点各点正矢的影响

由图6可

3.渐伸线长度的计算公式根据圆曲线和缓和曲线的曲率K,推导出圆曲线和缓和曲线的渐伸线长度的通用计算公式如表1所示(见下页)。

而渐伸线长度的实用计算公式见表2。

图6拨量对各点正矢的影响

表1计算渐伸线长度的有关公式

物理意义

计算通式

内切圆曲线的计算式

缓和曲线的计算式

1

曲率K

K

K=1/R

K=1/C

2

中心角(rad)为曲率K的定积分

=L/R

3

渐伸线长度E为中心角(rad)的定积分

符号意义

--曲线长

--缓和曲线半径变更率

--曲率

--圆曲线半径

--中心角

--计算点的圆曲线长

--缓和曲线全长

--渐伸线长

--计算点的缓和曲线长

测点范围

渐伸线长度计算式

ZH~HY

l=测点里程-ZH里程

HY~YH

L=测点里程-ZY里程

YH~HZ

l=测点里程-YH里程

HZ以后

X=测点里程-QZ里程

其中,--曲线半径,--缓和曲线长,--转角,

表2计算渐伸线长度的实用公式

二、用渐伸线原理计算既有曲线的拨距

1.既有曲线渐伸线长度的计算

(1)偏角角度转化

将各测点偏角角度转化为弧度的形式。

以33#曲线为例,如表3,将第3列的角度转化为弧度,写到第5列。

(2)计算累计偏角

可以将第一个置镜点到第二个置镜点的直接写到第5列里,从第二个置镜点以后的偏角则要累加后才可写到第5列中。

如表3所示。

(3)计算既有渐伸线长度

先标好,即从置镜点()以后开始,从20(m)标起,以20(m)为步长累加,直到遇到下一个置镜点为止(

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