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这是一个关于第六章-轨道交通工程ppt,主要介绍了6.1 铁道的产生。6.2 铁道的组成与今后发展。6.3 我国铁道建设的发展。6.4 高速轨道交通系统等等内容?;队慊飨略?!

本章内容
6.1 铁道的产生
6.2 铁道的组成与今后发展
6.3 我国铁道建设的发展
6.4 高速轨道交通系统
6.1  铁道的产生
6.1.1 工业革命为铁道的诞生奠定了经济基础
   自15世纪末、16世纪初,西方通往东方的新航路被相继开辟,欧洲商人的贸易范围空前扩大,世界各国各地区逐渐被联为一体,为资本主义世界市场的形成创造了条件。
   1640年,英国发生资产阶级革命。
   18世纪60年代英国又开始工业革命,机器生产代替手工生产, 机器大工业代替工场手工业,社会生产力获得了巨大的发展。
   工业革命使英国工农业生产的水平大大提高了,经济空前繁荣,为新交通工具的产生提供了坚实的基础。
6.1  铁道的产生
6.1.2 铁道产生的技术基础
      铁道诞生的过程有两个主要技术环节:冶金技术和蒸汽机技术的发展。
   冶金技术:1735年亚伯拉罕·达比父子用煤焦炭混合石灰炼铁获得成功,这一突破解决了英国国内森林砍伐殆尽,能源缺乏的问题。
   1760年发明的鼓风机提高炉温,使生铁变成韧性铁。
   1783~1784年,亨特·科特发明了搅拌炼铁技术和碾压成铁片的方法,将生铁转化为熟铁。
   冶金工业发展为新动力装置的诞生提供了更加牢固可靠的金属用品。
6.1  铁道的产生
蒸汽动力技术:
    达芬奇早在文艺复兴时期开始注意蒸汽的作用。
    罗马山猫学院院士包尔塔的蒸汽压力提水装置,开启蒸汽动力技术应用之先河。
    伽利略在研究物理现象的时候已经意识到大气压力的存在。
    托里拆利和维维安尼揭开了大气压力和真空之谜,为蒸汽作为动力在理论上实现突破。
    世界上最早的实用蒸汽机是纽科门于1712年在英国发明的。
    1765年詹姆斯·瓦特制造了早期的工业蒸汽机。
6.1  铁道的产生
6.1.3 从木轨到刚轨的发展
      行车的轨道是由车辙发展来的。6世纪下半叶,在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。1767年,英国的金属大跌价,有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁,既卖不出去赚不了钱,又占用了很多地方,就令人浇铸成长长的铁条,铺在工厂的道路上,准备在铁价上涨的时候再卖出去??墒?,人们发现车辆走在铺着铁条的路上,既省力,又平稳。这样,铁轨先于火车诞生了。
6.1  铁道的产生
铁条上行车毕竟不是很方便的,于是,铁条得到了改进,做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出,但容易在凹槽中积上石子、煤屑,铁轨很容易损坏。于是,人们把铁轨做成了上下一样宽,中间略窄的形状,这样垃圾不易积起,铁轨也不容易损坏??墒钦庵止斓啦皇呛芪鹊?,铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽,造成像汉字的“工”字形,这种形状的轨道既稳定又可靠,一直沿用到今天。
6.1  铁道的产生
6.1.4 蒸汽机车的产生和改进
      瓦特的蒸汽机气压低、产生的牵引力不足,效率低下,更没有办法用在机车上,为此,特里维西克在瓦特的基础上研制了高压蒸汽机。
       1804年,特里维西克的试验机车牵拉5辆四轮火车,载重10t,运行时速约8km/h.
      史蒂芬逊父子在1829年采用多管锅炉和利用废气抽风助燃这两项技术同时应用到“火箭号”机车上,时速29km/h。
  英国最早的铁路:从利物浦到曼侧斯特,总长48km,由斯蒂芬逊父子建造。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2.1 铁道工程的组成
      铁道的主要运输设备包括线路、机车与车辆、车站及枢纽、信号与通信设备四个方面。
  铁道线路:铁道线路是由路基、桥隧建筑物(包括桥梁、涵洞、隧道等)和轨道(包括钢轨、连接零件、轨枕、道床、防爬设备和道岔等)组成的一个整体工程结构。
   路基是铁道线路的重要组成部分,由路基本体、路基防护及加固构筑物、路基排水设施组成。
  轨道是线路的主要技术装备之一,它的作用是引导机车车辆运行,直接承受由车轮传来的荷载,并把它传给路基或桥隧建筑物。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2  铁道的组成与今后发展
无碴轨道,是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构统称为无碴轨道。其轨枕本身是混凝土浇灌而成,而路基也不用碎石,钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上。无碴轨道是当今世界先进的轨道技术,可以减少维护、降低粉尘、美化环境、而且列车时速可以达到300公里以上。无碴轨道平顺性好,稳定性好,使用寿命长,耐久性好,维修工作少,避免了飞溅道碴。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2.2 轨距
6.2  铁道的组成与今后发展
自19世纪铁路开始出现,即有争论何种轨距最佳。从现代角度看,宽轨或窄轨在性能上没有十分明显的优点:
[1] 世上最重的货车可以在美国及澳大利亚的标准轨上行走??砉觳灰欢ǹ梢栽刂馗?。
[2] 高速铁路都是采用标准轨,宽轨不一定较快
[3] 澳大利亚昆士兰及南非的窄轨(1067mm)铁路上的列车依然是十分重。窄轨不一定载重较少
[4] 建造标准轨的轻便铁路与窄轨铁路价格相差并不大
[5] 窄轨铁路亦可以建成达到标准轨一样的负载量
     只有轨距低于3呎的窄轨铁路的建造成本才会稍低于标准轨。但这类轨距的运载能力有限,通常只会在运载量有限的登山铁路使用。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2.3 轮轨形式
为了使钢轨具有最佳的抗弯性能,钢轨的断面形状采用“工”字形,由轨头、轨腰、轨底组成。钢轨的类型或强度以每米长度的大致质量表示,现有的标准轨类型有:75kg/m、60kg/m和50kg/m。
  目前我国钢轨的标准长度有25m和12.5m。
一般铁路可以攀爬的斜坡坡度约为4%至6%,间中亦可越过短的9%路段。齿轨铁路在普通路轨中间的轨枕上,另外放置一条特别的齿轨。行走齿轨铁路的机车,配备了一个或多个齿轮,跟齿轨啮合着行走。这样机车便能克服黏着力不足的问题,把列车拉上达坡度达48%的陡峭斜坡。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2.4 运输特征
  优点:
(1)运量大、运价低廉且运距长。
(2)行驶具有自动控制性。
(3)有效使用土地。
(4)污染性较低。
(5)受气候限制小。
缺点:
(1)资本密集且固定资产庞大。
(2)设备庞大不易维修,且战时容易遭致破坏。
(3)货损较高。
(4)营运缺乏弹性。
6.2  铁道的组成与今后发展
6.2.5 铁道的今后发展
高速化是现代铁路发展的重要趋势。速度从不到50km/h提 高到了超过570km/h,提高了约11倍。
  中国铁路经过了多次大面积提速,列车速度在120km/h以上的线路总长度超过22000km,部分地段列车的行驶速度将超过200km/h。随着行车速度的提高,轨道、路基、桥梁等工程的技术标准也需要随之提高,以保证行程的安全和舒适性。
6.3  高速轨道交通系统
6.3.1 高速铁路
          铁路是人类发明的首项公共交通工具,在十九世纪初期便在英国出现。直至二十世纪初发明汽车,铁路一向是陆上运输的主力。二次大战以后,汽车技术得到改进,高速公路亦大量建成,加上民航的普及,使铁路运输慢慢走向下坡。特别在美国,政府的投资主要放在公路的建设上,不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。
   直到1964年日本的新干线系统开通,是史上第一个实现“营运速率”高于时速200公里的高速铁路系统。日系新干线列车由川崎重工建造,行驶在东京-名古屋-京都-大阪的东海道新干线,营运速度每小时271公里,营运最高时速300公里。
6.3  高速轨道交通系统
1964年10月,日本在东海道新干线东京至大阪高速铁路以210公里/小时运行,法国在1981年修建第一条高速铁路(TGV东南线),高速铁路显示出旺盛的生命力。由于它具有明显的经济效益和社会效益,所以欧洲、北美洲和亚洲等许多国家和地区纷纷兴建、改建或规划修建高速铁路。
6.3  高速轨道交通系统
铁路速度的分档为:
    时速100~120 km称为常速;
    时速120~160 km称为中速;
    时速160~200 km称为准高速或快速;
    时速200~400 km称为高速;
    时速400 km以上称为特高速。
    日本、法国、德国英国等是当今世界高速铁路技术发展水平最高的几个国家
6.3  高速轨道交通系统
6.3.2 磁悬浮系统
    1、磁悬浮铁路上运行的列车,是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起,使整个列车悬浮在线路上,利用电磁力进行导向,并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。
    2、轮轨粘着式→非粘着式超高速铁路
    3、常规磁铁吸引式悬浮系统(EMS系统)与排斥式悬浮系统(EDS系统)
磁悬浮列车的组成
分为三部分:悬浮系统、推进系统和导向系统
磁悬浮列车悬浮系统的组成示意图
磁悬浮列车推进系统的组成示意图
导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似,也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力,也可以采用独立的导向系统电磁铁。
日本的磁悬浮列车
德国的磁悬浮列
中国上海的磁悬浮列车
磁浮铁路的优缺点
  优点:
1、克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍,发展前景广阔。
2、速度高,可达400 ~ 600 km/h
3、列车能耗低
缺点:
1、由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施,尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。
2、常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。
3、超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响。
4、造价昂贵、不能利用既有线路以及速度优势不明显 。
 

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