目 录
第1章 绪 论 .......................................................................................................... - 1 -
1.1 高速铁路发展史 .............................................................................................. - 1 -
1.1.1 高速铁路三次发展高潮 ........................................................................ - 1 -
1.1.1.1 高速铁路建设的第一次高潮 ...................................................... - 1 - 1.1.1.2 高速铁路建设的第二次高潮 ...................................................... - 2 - 1.1.1.3 高速铁路建设的第三次高潮 ...................................................... - 2 - 1.1.2 中国高速铁路发展概况 ........................................................................ - 3 - 1.2 铁路高速化的技术基础 .................................................................................. - 4 - 第2章 高速铁路轨道结构类型选择 .......................................................................... - 5 -
2.1 轨道结构类型 .................................................................................................. - 5 - 2.2 有砟轨道结构 .................................................................................................. - 5 -
2.1.1 钢轨 ........................................................................................................ - 5 - 2.1.2 轨枕 ........................................................................................................ - 6 - 2.1.3 扣件 ........................................................................................................ - 7 - 2.1.4 道床 ........................................................................................................ - 7 - 2.3 曲线轨道外轨超高 .......................................................................................... - 9 - 2.4 无缝线路概况 .................................................................................................. - 9 - 第3章 轨道各部分强度检算 ..................................................................................... - 11 -
3.1 按中速韶山9电力机车检算轨道各部件强度 ............................................. - 11 -
3.1.1 钢轨强度检算 ....................................................................................... - 11 -
3.1.1.1 检算所需公式及说明 ................................................................. - 11 - 3.1.1.2 检算过程 .................................................................................... - 12 - 3.1.2 轨枕弯矩检算 ...................................................................................... - 14 - 3.1.3 道床顶面应力检算 .............................................................................. - 17 - 3.1.4 路基道床压应力检算 .......................................................................... - 17 - 3.2 按中国高速列车ZGS检算轨道各部件强度 ............................................... - 18 -
3.2.1 钢轨强度检算 ...................................................................................... - 18 - 3.2.2 轨枕弯矩检算 ...................................................................................... - 20 - 3.2.3 道床顶面应力计算 .............................................................................. - 22 -
3.2.4 路基道床压应力计算 .......................................................................... - 23 -
第4章 路基上无缝线路设计 .................................................................................... - 24 -
4.1 无缝线路设计相关资料 ................................................................................ - 24 - 4.2 钢轨强度检算 ................................................................................................ - 24 -
4.2.1 检算目的 .............................................................................................. - 24 - 4.2.2 钢轨强度条件 ...................................................................................... - 24 - 4.3 稳定性检算 .................................................................................................... - 25 -
4.3.1 检算目的 .............................................................................................. - 25 - 4.3.2 长钢轨轴向温度压力计算 .................................................................. - 26 - 4.4 结构选择设计与相关计算 ............................................................................ - 29 -
4.4.1 温度应力式无缝线路铺设条件检验 .................................................. - 29 - 4.4.2 锁定轨温计算 ...................................................................................... - 29 - 4.4.3 伸缩区长度计算 .................................................................................. - 32 - 4.4.4 预留轨缝计算 ...................................................................................... - 32 - 4.4.5 防爬设备布置 ...................................................................................... - 34 - 4.4.6 轨条布置 .............................................................................................. - 34 -
第5章 我国发展高速铁路的意义 ............................................................................ - 35 -
5.1 我国高速铁路的建设规划 ............................................................................ - 35 - 5.2 铁路在经济发展中的纽带与动脉作用 ........................................................ - 35 - 5.3 铁路在国家安全中的战略与安全作用 ........................................................ - 36 - 结 束 语 ........................................................................................................................ - 37 - 参考文献 ........................................................................................................................ - 38 - 致 谢 ........................................................................................................................ - 39 - 附 录 1 .......................................................................................................................... - 40 -
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第1章 绪 论
1.1 高速铁路发展史
高速铁路的概念产生于德国，而高速铁路的实际应用则发源于日本。1959年，日本国铁开始建造东京至大阪的高速铁路，并在1964年开通，全长515km，时速210km，称为东海道新干线，高速铁路由此产生。
法国高速铁路称TGV。法国国铁(SNCF)从1950年开展高速铁路技术研究，1955年研制的样车试车，就创造了当时的世界最高记录——时速331km，使人们看到了这一技术的发展前景。2007年4月3日法国TGV最新型“V150”超高速列车行驶试验速度达到了574.8km/h，创下了有轨铁路行驶世界纪录。
德国ICE高速铁路的技术储备并不亚于法国，1988年5月德国ICE列车的实验运行速度就达到了406.9km/h。同时，德国和日本还在研究实验非轮轨接触式的磁悬浮列车，1979年德国修建了一个既有高架也有地面路轨的长达31.5km哑铃式的磁浮试验回路，列车空载最高时速达到450km，载客时速420km，平均时速度也有300km。
1.1.1 高速铁路三次发展高潮
高速铁路的发展可以划分为三个不同的阶段，即20世纪60年代至80年代末的第一次建设高潮，90年代初期形成的第二次建设高潮，以及90年代中期以后形成的第三次建设高潮。
1.1.1.1 高速铁路建设的第一次高潮
1964~1990年是世界上高速铁路发展的最初阶段。在这期间建设并投入运营的高速铁路有日本的东海道、山阳、东北和上越新干线；法国的东南TGV线、大西洋TGV线；意大利的罗马——佛罗伦萨线，以及德国的汉诺威——维尔茨堡高速新线，高速线里程达3198km。这期间，日本建成了遍布全国的新干线网的主体结构。除了北美以外，世界上经济和技术最发达的日本、法国、意大利和德国推动了高速铁路的第一次建设高潮。日本东海道新干线和法国TGV东南线的运营，在技术、商业、财政以及政治上都获得了极大的成功。东海道新干线在财务收支上已经成为日本铁路客运的主要支柱，TGV东南线也在运营10年的期限里，完全收回了投资。第一次建设高潮时期，高速铁路呈现出如下特征：由于采用了新技术，使得铁路的竞争力增强，铁路旅客运输在市场中所占的份额出现回升，经济效益开始好转；解决了运输能力紧张的
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问题；推动了沿线地区经济的均衡发展，促进了相关产业的建设；节省能源，降低对环境的污染。新建项目带动了既有铁路网的技术改造，使国家既有设施得到整治并从中受益。日本、法国、意大利和德国在建设高速铁路的初期，投入了大量的开发研究费用，利用自主知识产权建成了本国的高速铁路，成为当今世界上仅有的四个高速铁路技术保有国。
1.1.1.2 高速铁路建设的第二次高潮
高速铁路建设在日本和法国所取得的成就影响了很多国家。80年代末，世界各国对高速铁路的关注和研究酝酿了第二次建设的高潮。第二次建设高峰于90年代在欧洲形成，所波及到的国家主要有法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典和英国等。1991年瑞典开通了X2000摆式列车，1992年西班牙引进法、德两国的技术建成了471km长的马德里——塞维利亚高速铁路。1994年英吉利海峡隧道把法国与英国连接在一起，开创了第一条高速铁路国际连接线。1997年，从巴黎开出的“欧洲之星”又将法国、比利时、荷兰和德国连接在一起。在这个期间，日本、法国、德国以及意大利对发展高速铁路进行了全面规划。根据1987年的计划，日本将再修建东北新干线（盛冈——青森）、北陆新干线（高崎——敦贺）、九州新干线（福冈——鹿儿岛）、九州新干线（福冈——长崎）、北海道新干线（青森——札幌）等5条新干线，总长达到1440km。1986年，意大利政府批准了交通运输发展规划纲要，准备修建横连东西（都灵——米兰——威尼斯）、纵贯南北（米兰——佛罗伦萨——罗马——那不勒斯），长达1230km的“T”型高速铁路网。法国于1992年由政府公布了建设全国高速铁路网的规划，根据规划，未来20年内高速铁路网将由4700km新线（其中1282km已于1997年开通投入运营）构成，新线建造费用预计达1800亿法郎（以1989年价格计）。1991年4月，德国联邦政府批准了联邦铁路公司改建、新建高速铁路2000km的计划。第二次建设高潮时期，高速铁路所表现出的特征体现在：已建成高速铁路的国家进入了高速路网规划和建设的年代；高速铁路的建设已经不仅仅是铁路部门的需要，修建高速铁路网成为地区之间相互联系的政治需求；能源和环境的要求呼吁发展无污染的高速铁路；出现了全国的和跨越国境的高速铁路网。 1.1.1.3 高速铁路建设的第三次高潮
高速铁路的建设与研究自90年代中期形成了第三次高潮，这次高潮波及到亚洲、北美、大洋洲以及整个欧洲，形成了交通领域中铁路的一场复兴运动。自1992年以来，俄罗斯、韩国、我国台湾、澳大利亚、英国、荷兰等国家和地区均先后开始了高速铁路新线的建设。据不完全统计，为了配合欧洲高速铁路网的建设，东部和中部欧洲的捷克、匈牙利、波兰、奥地利、希腊以及罗马尼亚等国家正在进行主干线铁路改
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造，全面提速。此间修建高速铁路新线的国家和地区达到12个，修建新线总长3509km。除了以上这些已经开工建设的项目，对高速铁路开展前期研究工作的国家还有土耳其、中国、美国、加拿大、印度、捷克等。与以前所不同的是，参与第三次高速铁路建设高潮的各个国家所表现出的特征主要体现在以下几个方面：大多数国家在高速铁路新线建设的初期即拟订了修建高速铁路的全国规划；虽然建设高速铁路所需资金巨大，但从社会效益、能源节约、治理环境污染等诸方面分析，修建高速铁路对整个社会具有很好的效益，这一点得到各国政府的共识；高速铁路促进地区之间的交往和平衡发展，欧洲国家已经将建设高速铁路列为一项政治任务，各国呼吁在建设中携手打破边界的束缚；高速铁路从国家公益投资转向多种融资方式筹集建设资金，建设高速铁路出现了多种形式融资的局面；高速铁路的技术创新正在向相关领域辐射和发展。
1.1.2 中国高速铁路发展概况
为了适应我国经济发展的需要，我国高速铁路的建设问题也受到了高度重视，1990年以来，为提高列车运行速度，铁路系统已经经过六次大提速，其中包括对机车改造更新、线路改造、车辆更新、调度指挥系统信息化等等，这些措施已经取得了良好的成效。1991年，铁道部将经济发达的广州至深圳间147km的广深铁路改造成为准高速铁路，待取得经验后再进一步向高速铁路发展，该项目于1990年底经国家计委审查批准立项，于1994年底正式开通运营。其旅客列车速度为160～200km/h，不仅在技术上实现了质的飞跃，更主要的是通过科研与实验、引进和开发，为建设我国高速铁路做好了前期准备，成为我国铁路高速化的起点。2003年，我国第一条秦皇岛——沈阳快速客运专线建成并投入运营， 其中，山海关至绥北中间66.8km的综合试验段，按高速标准修建，旅客列车试运行速度在200km/h以上。通过秦沈线的建设和运营实践，可以摸索出适合中国国情的高速客运专线的技术标准、施工方法、运营管理及维护模式等一系列宝贵经验。
2004年1月7日，温家宝总理主持召开国务院常务会议，讨论并原则通过了《中长期铁路网规划》，明确了我国铁路网中长期建设目标：到2020年，全国铁路营业里程达到10万km，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电气化率达到50%，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。根据《中长期铁路网规划》，我国铁路将建成以京沪、京广、京哈、沪甬深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉的“四横四纵”客运专线为主体，城际客运专线为扩充的快速客运专线1.2万公里，客货混跑快速线路2万公里，形成我国铁路快速客运网。2008年8月1日，中国内地第一条设计时速350km的京津城际高速铁路投入运营，中国铁路正式
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