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第1章 线路是重载铁路成功的关键1

1.1 概述1

1.2 与车辆的相互作用3

1.2.1 轮对对线路的作用4

1.2.2 列车悬挂部件和轨道响应9

1.2.3 结论15

1.3 轨道几何形位16

1.3.1 几何形位的定义16

1.3.2 轨距的几何参数19

1.3.3 轨道找平20

1.3.4 轨向22

1.3.5 轨道几何形位的作用和特征27

1.3.6 轨道几何形位要素之间的相互作用31

1.4 轨道超高以及车辆互相作用33

1.4.1 为短编组列车而平衡的超高33

1.4.2 牵引和制动状态下的曲线伤损模式34

1.4.3 列车作用力37

1.4.4 轨道分析38

1.4.5 满足超高要求的列车运行参数影响39

1.4.6 长大坡道上长列车运行所需的超高46

1.4.7 结论48

1.5 轨道刚度49

1.5.1 轨道刚度的作用49

1.5.2 轨道特性对其刚度的影响55

1.5.3 轨道过渡段及其重要性56

1.5.4 轨道过渡段设计实例57

1.6 轨道的横向稳定性61

1.6.1 轨道横向稳定性问题概述62

1.6.2 胀轨跑道机理与安全67

1.6.3 影响胀轨跑道的主要参数68

1.6.4 胀轨跑道分析方法69

1.6.5 参数的影响71

1.6.6 胀轨跑道安全评估新概念：风险评估72

1.6.7 预防胀轨跑道的应用指南73

第2章 铁路经济78

2.1 概述78

2.1.1 重载铁路的经济问题78

2.1.2 简介80

2.2 寿命周期成本法80

2.2.1 寿命周期成本法简介80

2.2.2 术语81

2.2.3 方法83

2.2.4 重载铁路寿命周期成本法案例85

2.3 单位成本87

2.3.1 概述87

2.3.2 生产效率89

2.3.3 列车晚点成本90

2.3.4 每吨-英里成本估计91

2.3.5 轨道质量和运营局限92

2.3.6 重载铁路效益评价：北美铁道协会关于大轴重情况的经济性分析93

2.4 寿命周期成本法在欧洲的实际应用97

2.4.1 格拉茨技术大学寿命周期费用评估模型的基本定义和特征99

2.4.2 轨道与道岔的优质组件分析论证100

2.4.3 评估创新103

2.4.4 创新部件评估105

2.4.5 养护维修创新评估108

2.4.6 结论109

2.5 概要109

第3章 轨道结构部件115

3.1 概述115

3.1.1 本章简介115

3.1.2 重载铁路轨道和路基发展115

3.2 钢轨116

3.2.1 概述116

3.2.2 钢轨伤损（病害）116

3.2.3 钢轨钢的微观结构和化学特征125

3.2.4 钢轨材质要求与性质129

3.2.5 结束语135

3.3 钢轨焊接136

3.3.1 概述136

3.3.2 焊接性能定义136

3.3.3 理论背景138

3.3.4 伤损和破坏模式140

3.3.5 成功的焊接实例143

3.3.6 其他钢轨焊接工艺148

3.3.7 钢轨焊接前景149

3.4 钢轨接头149

3.4.1 概述149

3.4.2 绝缘接头150

3.4.3 非绝缘接头153

3.5 道岔和铁路交叉153

3.5.1 概述153

3.5.2 道岔154

3.5.3 交叉辙叉设计162

3.5.4 有轮缘支承的特殊辙叉163

3.6 轨枕、扣件和防爬器165

3.6.1 概述165

3.6.2 轨枕／扣件类型165

3.6.3 木枕166

3.6.4 塑料／复合材质轨枕168

3.6.5 钢枕及弹性扣件168

3.6.6 混凝土轨枕169

3.6.7 特殊轨道结构部件和特殊环境171

3.7 道砟和底砟171

3.7.1 概述171

3.7.2 道砟171

3.7.3 底砟174

3.8 路基176

3.8.1 概述176

3.8.2 土工技术要求176

3.8.3 路基问题178

3.8.4 路基的治理181

3.8.5 路基填土的改善技术182

3.8.6 土工合成材料183

3.8.7 热拌沥青（HMA）183

3.9 轨道过渡段184

3.9.1 概述184

3.9.2 轨道过渡段的明显变化185

3.9.3 过渡段的解决方法186

3.9.4 最佳实例187

3.10 电气化线路的轨道结构189

3.10.1 电气化线路轨道的特性189

3.10.2 重载铁路牵引回流系统设计标准191

3.10.3 钢轨总装和绝缘接头标准193

3.10.4 与铁路自动化、远动和通信设备兼容的牵引回流网194

3.10.5 重载铁路加强牵引回流系统的措施195

3.10.6 其他196

第4章 轨道检测202

4.1 概述202

4.2 重载铁路轨道检测203

4.2.1 检测类型203

4.2.2 数据管理与分析205

4.3 全面的轨道检测206

4.3.1 钢轨伤损检测和相关技术206

4.3.2 轨距检查测试仪GRMS的应用和数据分析213

4.3.3 钢轨应力测试技术218

4.4 轨道几何形位和新技术223

4.4.1 轨道几何形位检测系统223

4.4.2 基于车辆性能的轨道几何形位检测229

4.5 轨道部件／轨下基础状态检查233

4.5.1 钢轨接头检查233

4.5.2 轨下基础检测234

4.6 摩擦系数检测235

4.6.1 人工测量236

4.6.2 自动238

4.6.3 汇总和格式239

4.6.4 未来的发展241

4.7 智能基础设施242

4.7.1 概述与技术要求242

4.7.2 特殊轨道部件／道岔钢轨磨损242

4.7.3 落石和岩土工程灾害245

4.8 限界测量247

4.8.1 重载线路限界247

4.8.2 横向和垂向限界247

4.8.3 轨道中心线距离248

4.8.4 限界测量248

4.8.5 限界处理249

4.8.6 建筑限界和装载限重、限界249

4.8.7 保持最小限界250

第5章 线路重载化轨道改造253

5.1 概述253

5.2 运营中的重载密度评估253

5.3 加强轨道结构254

5.4 轨道部件254

5.4.1 轨枕254

5.4.2 钢轨255

5.4.3 钢轨接头256

5.4.4 扣件257

5.4.5 轨下垫板257

5.5 重视特殊轨道结构部件258

5.5.1 道岔258

5.5.2 辙叉258

5.5.3 尖轨259

5.5.4 护轨259

5.5.5 绝缘接头259

5.6 桥梁结构260

5.6.1 条件评估260

5.6.2 过渡段261

5.6.3 更换261

5.7 轨道设计和施工262

5.7.1 概述262

5.7.2 轨道设计参数262

5.7.3 规划264

5.7.4 土建工程266

5.7.5 轨道施工方法269

5.7.6 道岔施工270

5.7.7 重载线路信号系统270

第6章 轨道养护维修275

6.1 概述275

6.2 重载铁路轨道结构排水275

6.2.1 概述275

6.2.2 排水沟以及砟肩和路肩养护维修276

6.2.3 推荐的轨道断面外部排水设备277

6.2.4 表面排水278

6.2.5 道砟和底砟的排水279

6.2.6 脏污道砟280

6.2.7 有利排水的道床养护281

6.2.8 下部结构排水282

6.2.9 轨道下部结构排水283

6.2.10 非轨道地下水截留和排水283

6.2.11 排水沟284

6.2.12 排水沟的优势285

6.2.13 排水沟设置286

6.2.14 总结290

6.3 钢轨打磨290

6.3.1 概述290

6.3.2 钢轨打磨原因291

6.3.3 钢轨打磨定义291

6.3.4 钢轨打磨理论292

6.3.5 最佳的钢轨打磨实例294

6.3.6 影响预防性钢轨打磨的因素298

6.3.7 预防性打磨的金属磨削率300

6.3.8 预防性打磨的打磨周期303

6.3.9 钢轨打磨的表面磨光度304

6.3.10 道岔打磨305

6.3.11 钢轨打磨计划及质量管理306

6.3.12 案例分析309

6.4 钢轨润滑和摩擦改善313

6.4.1 减小磨耗的摩擦314

6.4.2 摩擦对横向作用力的影响315

6.4.3 摩擦系数的目标316

6.4.4 钢轨工作边润滑方法317

6.4.5 钢轨工作边用润滑剂的特征318

6.4.6 钢轨润滑最佳实例319

6.4.7 钢轨顶面摩擦控制323

6.4.8 100％有效的钢轨磨耗控制327

6.5 钢轨应力放散与无缝线路中和轨温改善328

6.5.1 概述328

6.5.2 钢轨折断基本机理330

6.5.3 中和轨温调整的新方法334

6.5.4 实际应用的指导方针337

6.5.5 中和轨温管理中应用的“智能技术”339

6.6 道砟养护340

6.6.1 概述340

6.6.2 道床清筛343

6.6.3 边坡清筛350

6.6.4 道床的特殊维修方法352

6.6.5 重载铁路最佳实例353

6.6.6 轨道的打磨、起拨道和动力稳定354

6.6.7 结论369

6.7 养护管理分析工具370

6.7.1 养护管理分析工具介绍370

6.7.2 钢轨寿命预测和维修计划371

6.7.3 轨枕寿命预测及维修计划374

6.7.4 抄平预测及维修计划375

6.7.5 风险管理模型376

6.7.6 制作监测工具377

第7章 重载铁路的桥梁和结构概述381

7.1 铁路桥梁的类型382

7.1.1 桥梁布局和构造382

7.1.2 桥梁的建筑材料384

7.1.3 铁路桥桥面385

7.1.4 铁路桥梁上部结构387

7.1.5 下部结构和基础389

7.2 重载铁路桥梁评估392

7.2.1 重载铁路桥梁检测392

7.2.2 铁路桥强度397

7.2.3 铁路桥梁的疲劳强度399

7.2.4 重载运营桥梁的经济性404

7.3 重载铁路桥梁的安全性和可靠性408

7.3.1 铁路运营考虑408

7.3.2 重载铁路桥梁的维护409

7.3.3 既有桥梁的维修加固411

7.3.4 既有桥梁的更换417

7.4 有关重载铁路桥梁的特殊问题419

7.4.1 重载铁路桥梁设计419

7.4.2 重载作用下的纵向力422

7.4.3 桥上无缝线路427

7.4.4 铁路桥梁的抗震评估430

7.4.5 桥梁健康监测431

第8章 实例分析434

8.1 概述434

8.2 中国重载铁路运煤专线——大秦线436

8.2.1 线路概况436

8.2.2 年运量的增长及相应的技术问题438

8.2.3 延长钢轨使用寿命440

8.2.4 线路的评估与强化对策442

8.2.5 桥梁结构加固和寿命评估446

8.2.6 工务部门的努力448

8.2.7 结束语449

8.3 联合太平洋铁路公司重载粉河盆地运营线450

8.3.1 概述和历史透视450

8.3.2 运营现状451

8.3.3 重载的挑战——轨道和材料设计的改进455

8.3.4 当前的轨下基础构造456

8.3.5 养护维修实践457

8.3.6 检测方法459

8.3.7 粉河盆地线效率和性能的改进462

8.4 严峻环境下基础设施的挑战；瑞典的经验466

8.4.1 概述466

8.4.2 基础设施构造469

8.4.3 轨道维修实践474

8.4.4 将来的规划476

8.5 南非铁矿石输出线电力牵引系统扩能478

8.5.1 历史背景478

8.5.2 目前的电力牵引系统479

8.5.3 系统扩能的必要性479

8.5.4 发展适合的电力系统480

8.5.5 选择牵引系统481