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实习时间
2011年11月5日
实习地点
斜河涧、青龙桥京张铁路和南口。
实习内容
本次的道铁方向的认知实习是和土木工程地质实习一同进行的,所以,我们一共走访了三个地点:
斜河涧、青龙桥和南口。
在实习过程中,我们在老师的带领下参观了不同类型和构造的铁路。
老师针对每一种铁路,进行了详细的讲解和区别,使我们在对比中学习和记忆,使我们的印象更加深刻,并学习到了很多从前没有接触过的知识。
尤其是对于我们大二的同学来说,铁路方面的知识了解的非常少,这次实习让我们对铁路有了更加感性的认识,为日后的学习打下了一定的基础。
下面,我就针对不同实习地点的铁路进行详细的分析。
铁路线路的构成有:
路基、道床、枕木、钢轨、连接零件等,作用是:
由钢轨承载机车车辆的各种力,并通过枕木、道床、路基均匀传给大地.引导列车按方向行进。
我国铁道的标准轨距:
1435mm,测量位置为:
左右两股钢轨内侧踏面下16mm处的最小距离.轨距拉杆是用一根杆件在轨底将两根钢轨连接起来,以提高钢轨的横向稳定性,提高轨道保持轨距的能力。
一般用于道岔,小半径曲线。
电气化铁路中,轨距拉杆的中部用绝缘零件隔开。
通过老师在妙峰山附近的丰沙1号线和2号线上的讲解和我自己查阅资料,了解到铁路轨道简称路轨、铁轨、轨道等。
用于铁路上,并与转辙器合作,令火车无需转向便能行走。
轨道通常由两条平衡的钢轨组成。
钢轨固定放在轨枕上,轨枕之下为路碴。
铁路路轨以钢铁制成的路轨,可以比其它物料承受更大的重量。
一般而言,轨道的底部为石砾铺成的路碴。
路碴亦称道碴、碎石或道床,是为轨道提供弹性及排水功能。
铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上(在桥上就相当常见),甚至嵌在混凝土里。
一轨道组成
轨道最早是由两根木轨条组成,后改用铸铁轨,再发展为工字形钢轨,20世纪80年代,世界上多数铁路采用的标准轨距(见铁路轨道几何形位)为1435毫米(4英尺8(1/2)英寸)。
较此窄的称窄轨铁路,较此宽的称宽轨铁路。
轨道自上而下由钢轨、轨枕、碎石道床组成。
钢轨、轨枕、道床是一些不同力学性质的材料,以不同的方式组合起来的。
轨枕一般为横向铺设,用木、钢筋混凝土或钢制成。
道床采用碎石、卵石、矿渣等材料。
钢轨以连接零件扣紧在轨枕上;
轨枕埋在道床内;
道床直接铺在路基面上。
轨道承受着多变化的垂直、横向、纵向的静荷载和动荷载,荷载从钢轨通过轨枕和道床传递到路基。
通过力学理论,分析研究在各种荷载条件下,轨道各组成部分所产生的应力和应变,而确定其承载能力和稳定性。
下面介绍铁路轨道的结构:
1、道砟
道砟铺设于路基上,轨枕下,用以藏护轨枕的对象。
依铺设的位置可分上下两层,上层为顶层道砟,下层为底层道砟。
在重量大的轨道,两层的厚度各应为30公分。
道砟的功用如下:
1.承受轨枕所传下的压力,并将此压力平均分布在路基上。
2.固定轨枕位置,维持轨道正确的线型和坡度。
3.排除轨枕周围及下方雨水,防止路基的土壤因湿软变形。
4.增加轨道的弹力,使受列车碾压后的钢轨迅速回复原来正确位置。
5.防止轨道生长杂草。
现代轨道工程为了减少道砟的维护,并且提高路基的强度,以混凝土地基取代道砟、枕木及路基,称之为“无道砟轨道”,可以降低维修时间,维持良好的质量及行车安全。
2、钢轨
钢轨乃供列车车轮滚动行驶其上的铁路构建,主要功用如下:
1.承受车轮重压及磨损。
2.将车轮重压分散置钢轨下的轨枕。
3.承受不断反复的重压。
无论钢轨的重量如何,断面质量比例大致应为:
头部42%、腰部21%、底部37%,且钢轨的高度应等于底部的宽度。
当钢轨头部受磨损达0.64厘米时,需立即抽换钢轨。
处于轨道最上乘的钢轨由特殊的高碳钢组成,承受车辆施加的巨大压力,通过本身的挠曲,将荷载向下传递轨枕。
3、轨道的轨距
轨道的轨距定义为两根钢轨顶面下1.588厘米处的内侧间隔距离。
我国的轨距规定为1435厘米。
4、轨枕
轨枕亦称枕木、灰枕,或路枕,作用是承受来自钢轨的压力,并把它分布传递至道床,保持路轨固定,维持路轨的轨距。
木枕的缺点是木头不是各向同性,容易开裂,寿命短,而且不是环保材料。
优点是弹性好,震动小。
5、轨枕承垫
轨枕承垫于钢轨之下,是用来支撑钢轨的铁路对象。
其功用如下:
1.将钢轨所传下的在重平均分布于道渣上。
2.维持钢轨的线型及两轨间的轨距。
3.确保轨道具有均匀的弹力,作用有如建筑物的梁。
6、道钉
道钉的作用在于将钢轨扣接在轨枕上,并维持两轨间的固定轨距,最常用的道钉有钩道钉和螺旋道钉两种。
7、轨道接头
轨条接头在于维持接缝处的强度及劲度,使轨条具有均匀的弹性。
一般以两块鱼尾版贴于钢轨两侧的腰部,而以附有弹簧垫圈的螺栓旋紧。
鱼尾版有60厘米和90厘米两种,使用60厘米版需旋以4螺栓,使用90厘米者需旋以6螺栓。
现代化轨道为彻底改善钢轨接头之缺点,采取连续焊接之方式,以连续焊接钢轨取代钢轨接头,藉以减少轨道之维修工作,并可增加使用年限,此称为长焊钢轨。
8、轨撑
用以支撑钢轨外侧的腰部,以抵抗钢轨头部所受之侧向力,防止因钢轨倾斜而导致之道钉松动。
9、防爬器
装设于钢轨底下,以其一侧顶住轨枕(及垫钣),除用防止钢轨因车轮滚动所造成的纵向爬行,并可控制钢轨因温度升高而产生的延伸现象。
10、扣件
嵌入轨枕扣住钢轨底部之上的金属夹或柄,除可抵抗车轮垂直滚压及侧向推力外,也可防止钢轨纵向爬行。
二观测地点:
1斜河涧
我们来到的第一个地点是斜河涧,在这里,我们一共参观了两条铁路,分别是矿石线和丰沙线,这两条铁路的最大区别是轨枕不同,且丰沙线有岔区。
矿石线的建设年代比较早,主要以货运为主,它采用的轨枕是木枕。
矿石线采用的钢轨是60轨,即一米钢轨有60公斤重。
丰沙线和矿石线相距不远,它所使用的是混凝土枕。
丰沙线的钢轨是工字型,规矩为1435mm。
在曲线地段,轨道半径大时采用的轨距是1435mm,半径小时需要加宽,否则火车容易被卡。
丰沙线(丰台西-沙城东)全长105公里,为双线电气化铁路。
丰沙铁路自北京丰台至京包铁路的沙城,全长106千米。
1952年9月开工,1955年6月通车。
1955年11月交付运营。
这条铁路是避开原京张铁路关沟段33‰大坡道的另一通道,是当年詹天佑修建京张铁路时所选的几条线路中认为较好,但因造价较高而被迫放弃的路线。
丰沙线一直担任煤运的重任。
1963年初增建第二线。
1972年,丰沙线复线改建完成,1984年电气化。
全线隧道密集,上行线共隧道65座,下行共隧道67座.其中上行056号隧道长19.8米,是丰沙线,同时也是中国准轨铁路最短的隧道。
2青龙桥车站
我们来到的第二个地点是青龙桥车站,青龙桥站位于八达岭长城脚下,著名的京张老线“之”字形铁轨一侧,始建于1905年,是一个百年老站。
车站目前已没有客运功能,更类似一个小小的铁路博物馆。
高大的詹天佑像耸立在中西结合的站房边,西式的百叶窗棂之上是中式的女儿墙,屋顶下雕刻着中式的太极图案,寓意平安。
站房的小院里,还保留着当年的人工道岔、油灯座、铁轨做成的报车器,现在,都只剩了展览意义。
在青龙桥车站我们主要参观了人字形展线(线路的展长),如图所示。
人字形展线的坡度为3/1000,它具有和上述两条铁路相似的要素,但其有害空间处设有护轨,且护轨要比轨高。
在青龙桥车站有两条线路,其最大的区别就是轨枕不同,其中一条采用的是木枕,另一条采用的是混凝土枕。
木枕是由木材制成的轨,又称枕木。
制作木枕须选用坚韧而富有弹性的木材。
木枕按用途可分为普通木枕、岔枕、桥枕。
普通木枕标准长度为2.5m,其断面形状分为Ⅰ、Ⅱ两类,用于不同等级的线路上。
用于道岔上的岔枕,其断面较木枕宽,长度从2600mm至4800mm,共分12种,每种长度相差20mm,使用时
根据道岔的实际宽度分组选用。
用于桥梁上的桥枕,其截面尺寸因主梁(或纵梁)中心间距的大小而异。
木枕具有各向异性、弹性好、易于加工、震动小、使用方便等优点。
与混凝土枕相比的缺陷是车速提不上去,上下波动大,但寿命短自有铁路以来,木枕就是轨枕的主要类型。
但是,由于取材的原因,木枕的弹性、强度和耐久不够均匀,会加大轮轨动力作用,并且要使用大量的优质木材。
木枕的使用寿命短,其失效原因很多,主要是腐朽、机械磨损和开裂。
木枕由于易腐朽,在上道前要经过防腐处理。
未经防腐处理的木枕称为素枕。
中国木材资源较缺乏,价格贵,在主要干线上已逐渐被混凝土枕取代。
混凝土枕是用混凝土制成并配有钢筋的轨枕木。
混凝土枕的特点是具有各向同性、自重大、刚度大,与木枕线路相比其轨底挠度较平顺,故轨道动力坡度小。
但是与木枕线路相比,其弹性很小。
普通钢筋混凝木枕制作简单,但耗钢量大,容易产生裂纹,现已被预应力钢筋混凝土枕所代替。
预应力钢筋混凝土枕耗钢量少,且不宜开裂,使用寿命长。
混凝土枕类型很多,按其结构形式可分为整体式、组合式和短枕式。
见下图
(a)整体式;
(b)组合式;
(c)短枕式
混凝土枕的型号常用的有Ⅰ、Ⅱ混凝土枕,Ⅱ型混凝土枕目前是中国主要干线上的主型轨枕。
近几年又研制了适用于重型和特重型轨道的Ⅲ型轨枕。
混凝土枕长度为2.5m,Ⅲ型轨枕长度有2.6m和2.5m两种。
标准钢轨的长度为25m或50m或100m,以前为12.5m和25m。
一公里铺设的钢轨数即轨枕间距,一般是一公里1760±
80根,混凝土枕最多为1840根,木枕最多为1920根,计算时一般取1660根。
在铁道道岔区段铺设有间轨,而且混凝土枕要过渡到木枕,一般在岔区铺设木枕。
道岔区轨道分为基本轨、间轨、轨撑和滑床板等组成部分。
由于木枕不易保持轨道间距,所以要采用规矩管。
岔区尖点处为轨道的实际中心,在其延长线上的某一点为理论中心。
道岔区最窄的部位叫咽喉,从实际中心到咽喉无规可压的区间叫做有害空间。
为了保持钢轨连接处的稳定性,我们需要铺设夹板,丰沙线采用了鱼尾板。
道岔区的轨枕长度较长,但是宽度不同。
由图我们可以看出钢轨表面是弧形的,老师说是因为钢轮在制作时是倾斜的,所以有轨底坡,只有做成弧形才能完全与车轮吻合。
这样在走弯路时,就不会因为内外轨半径不同而产生蛇形运动,使重心向内移。
在弯曲地段,钢轨外轨超高。
轨距是铁路轨道两条钢轨之间的距离(以钢轨的内距为准)。
国际铁路协会在1937年制定1435mm为标准轨,世上大约百分之六十的铁路的轨距是标准轨。
此轨距又称标准轨距或国际轨距。
比标准轨宽的轨距称为宽轨,比标准轨窄的称为窄轨。
例如在我国的山西省和陕西省就设有窄轨和米轨基地。
从图片我们可以看出,钢轨表面存在光带。
从光带的磨损位置可以看出轨道是否合理。
若在中间磨损,则合理,若外面上锈,里面光滑,就是不合理的。
从图片可知矿石线的轨道并不是很合理。
铁路另外一个非常重要的组成部分就是扣件,矿石线使用的扣件是道钉。
为了防止钢轨外翻,我们要采用轨撑来保持钢轨的稳定性。
为了保持轨距,我们采用了轨距杆。
老师在讲解过程中提到,轨道的要素还包括水平(左轨比右轨高多少)、前后高低(一条轨前后高度)、方向(轨道直不直)和轨底坡(轨道表面向内倾斜一个角度,一般为1:
20或1:
40)。
轨道在使用过程中,会有钢轨损伤,即轨头地方有损伤,造成轨表面波浪磨耗。
钢轨损伤共分为32大类、99种。
在枕木之间,铺有道砟,起到减震的作用。
道砟只能使用花岗岩,不能用石灰岩。
在矿石线的某些区段,我们发现了翻浆冒泥现象,这是一种铁道病害。
除此之外,矿石线的道床存在不合格区段,因不透水而被砂子填满,治理时要清塞道砟,将其洗净,重新铺设。
在轨道旁边设有两处转折机械,起到信号控制的作用。
道岔少时转折机械少,道岔多时转折机械多,并一同设有限位器。
在铁轨附近还设有信号机,有红、黄、蓝三种颜色,通过钢轨传出信号。
城市轨道是第三轨供电,有专门的供电系统。
除此之外,还有防爬器、车挡、脱轨器等设备。
此铁路的道砟没有使用花岗岩,所以导致轨枕开裂,道砟变成了土状。
以下就来说一说我们现场记录下来的基本数据及我们对其的一些了解,首先我们小组对铁道进行了仔细的测量,得到如下的数据,铁路两轨宽为1438mm,钢轨高度为145mm、单根钢轨的上部宽为71mm,连接口处长为11.5mm,连接部件为825mm长,枕木宽为233mm,枕距346mm。
3南口
我们此站的观测地点是关沟的臭泥坑村,这里的铁路建在钢桥上,桥墩使用的是混凝土,于2008年改建完,钢桥的重量轻,跨度大。
钢桥共有四跨,所以其有四片箱梁。
铁路共有四股钢轨,最外的两条走车,内侧的两条做护轨。
一般在普通的轨道上才设有护轨,在高速铁路桥上无护轨,因为速度太快护不住。
此铁路铺设的大部分是木枕,在钢桥的两端铺有混凝土枕,起到减震,减噪的作用。
另外,在纵向还铺有两根木枕,是为了保持枕间间距。
木枕上涂有黑色的沥青,是为了防止暴晒、遇水是产生开裂,保持寿命。
枕木上刻有规则的花纹,是为了让沥青渗进木头,增大摩擦。
该铁路的道钉与前几条铁路不同,它是组合式的,先把道钉打到枕木上,外侧再钉一个钉,内侧钉两个钉。
感悟:
以上便是关于此次土木工程专业认识实习在铁道方面的内容。
通过这次实习我们收获了很多,很多东西在书本上学不到的,一定要亲自到现场去观察实际情况才能明白其中的道理。
通过此次认识实习,使我们从直观的角度大致了解了各种铁路方面的知识,使我们对以后可能的工作环境和条件有所认识。
同时,我们在专业知识上也学到了不少。
这次认识实习不仅使我们对我们平时在课堂所学的理论知识是一个检验和巩固,同时也交给了我们许多我们在课本上学不到的知识
通过这次事件紧张的土木工程认识实习,我们在铁道方向有了一个更加形象准确的认识,或者可以这么说,这次实习就是在实习老师的带领下的,一次从本本理解到实际观测的一次过度,是我们走向更加了解所学内容的过程,极大开阔了眼界,增长了技能。
在此再向每一位为我们的实习付出了辛苦工作的老师们说一声谢谢,你们的努力使我们了解到了更多的专业知识和基本的技能。
向为我们提供了良好实习条件的学院道一声谢谢,做为土木工程专业的一份子,我们一定会用自己的实际努力来回报学院对我们的器重,为社会和国家作出贡献。