铁道工程技术毕业设计样本

铁道工程技术毕业论文目录第1章绪论 11.1课题研究背景和意义 11.2国内外研究现状 2第2章高速铁路技术概况 42.1高速铁路发展概况 42.2高速铁路核心技术 72.2.1高速铁路路基 72.2.2高速铁路桥梁 102.2.3高速铁路隧道 122.2.4高速铁路轨道 132.2.5高速铁路信号与通信 152.2.6高速列车 162.3高速铁路经济优势 172.4中华人民共和国高速铁路发展模式 18第3章无砟轨道选型 213.1无砟轨道概述 213.1.1无砟轨道重要技术条件 213.1.2世界各国无砟轨道发展历程 243.1.3无砟轨道和有砟轨道技术经济对比分析 283.2国外无砟轨道类型及特点 303.2.1博格板式无砟轨道 303.2.2雷达型无砟轨道 353.2.3日本板式无砟轨道 403.2.4弹性支承块型（LVT）无砟轨道 423.2.5旭普林型无砟轨道 443.2.6其她类型无砟轨道 453.3国内无砟轨道重要类型 483.3.1板式无砟轨道轨道 483.3.2双式无砟轨道 503.3.3长枕埋入式无砟轨道 513.4适合中华人民共和国国情和路情无砟轨道轨道重要类型 52第4章京津城际客运专线CRTSⅡ型板式无砟轨道施工技术 554.1无砟轨道发展概况 554.2系统技术构成 564.3系统技术重要特点 584.4重要施工工艺法 594.4.1板厂概况 594.4.2重难点工程简介 594.4.3轨道板混凝土材料选定及其灌注工艺 604.5轨道板铺设工艺 62第5章结束语 70参照文献 71致谢 72第1章绪论铁路是一种国家重要基本设施，国民经济大动脉和大众化交通工具，在综合交通运送体系中处在骨干地位。但是，速度劣势一度使这一老式行业处在竞争危机之中。因而，自有铁路以来，人们就不断致力于提高列车运营速度，为此，许多先进铁路技术人员付出了艰难卓绝努力。1964年，世界上第一条高速铁路—日本东海道新干线建成通车，达到当时最高运营速度—240Km/h，从此高速铁路在世界发达国家迅速崛起，获得蓬勃发展，在世界范畴内引起一场深刻交通革命。1.1课题研究背景和意义高速铁路是20世纪交通运送领域重大成果，是一种专业面极广、技术先进成熟庞大系统工程，是人类共有财富。高速铁路具备深刻社会价值和巨大经济价值，相对老式铁路交通它具备速度快、运能大、安全性高、精确性高、能耗少、占地少、工程投资低、污染环境轻、舒服度高、效益好十大明显优势。20世纪60年代以来，世界各国大力研究高速铁路技术，到当前为止已经获得了丰硕成果，从中总结了许多宝贵经验，并从中获得巨大经济效益。在全球经济一体化今天，大力发展经济已经成为世界各国共识，前中华人民共和国将全面建设小康社会，这一时期经济将飞速发展，运送需求必将飞速增长，人口增长，都市化进程加快，人民物质文化生活水平提高，人际交流频繁，这些现状都使得中华人民共和国大力发展新型交通系统成为必然。对国内而言，土地、能源、环境方面压力远远不不大于其她国家，加之国内运量大、集中度高、行程长客流特点和客货分线决策也使得发展高速铁路成为必然。国务院于批准《中长期铁路网规划》，确立了国内铁路宏伟建设蓝图：到，全国铁路营业里程达到10万公里，重要繁忙干线实现客货分线，复线率和电气化达到50%，运送能力满足国民经济和社会发展需要，重要技术装备达到或接近国际先进水平。依照《中长期铁路网规划》，国内铁路重要通道将建设客运专线1.2万Km以上，环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区将建设城际客运系统，同步既有线提速改造达到2万Km，形成国内铁路迅速客运网，将建成以京沪、京广、高哈、沪甬深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉“四纵四横”客运专线网络。高速度必将带来巨大技术难题，特别对铁路轨道将提出更高规定，老式有砟轨道很难满足高速铁路机车运营所规定高稳定性和高舒服度，发展新型轨道构造，使之有效提高机车速度，保证运营规定，是世界各国研发目的，而无砟轨道恰恰具备稳定性高、刚度均匀性好、构造耐久性强、维修工作量明显减少和技术相对成熟突出特点。因此，发展无砟轨道技术是铁路加快提高装备水平，实现铁路跨越式发展重要举措之一。1.2国内外研究现状1825年出当前英国第一条铁路，其速度只有24Km/h，随着科技进步铁路运营速度有了质奔腾，1955年法国电力牵引机车实验车组最高运营速度突破了300Km/h，1964年世界上第一条高速铁路-日本东海道新干线最高运营速度达到210Km/h，旅行速度达到160Km/h。此后无砟轨道这种新型铁路轨道构造得到应用，列车实验速度不断刷新：1988年5月德国ICE最高速度达406.9Km/h，法国TGA-A型高速列车速度达515.3Km/h，法国再次刷新纪录，TGA最新型V150超高速列车实验行驶速度达574.8Km/h。可以说，无砟轨道应用与发展使得高速铁路运营速度不断创造奇迹，使之适应了社会发展需要及提高了竞争力。无砟轨道技术发展比较成熟重要国家是德国和日本，而它们发展道路又不相似。当前，无砟轨道优越性已经被世界许多建设高速铁路国家和地区所承认。德国、法国、西班牙、意大利、日本、英国、韩国、印度、荷兰、中华人民共和国大陆以及台湾地区修建许多高速铁路都成段、成线地采用无砟轨道技术。近年来，由于国民经济发展和人民生活水平地不断提高，国内已经开始注重提高旅客列车运营速度，并为此采用了一系列行之有效办法，先后多次进行火车提速，最高实验速度达到321.5Km/h。世界高速铁路建设方兴未艾，中华人民共和国高速铁路奋力崛起。国内现已有多条客运专线如秦沈、京沪、武广、石太、京津、桂广等已建成投入运营或正在建设即将投入运营，这将有效地优化和提高国内交通运送构造，大幅度提高旅客运送能力，满足国民经济和社会发展需要，同步也为国内铁路技术发展提供广大空间。第2章高速铁路技术概况2.1高速铁路发展概况高速铁路是一种具备国际性和时代性概念。当前国际上公认列车最高运营速度达到200Km/h及其以上铁路为高速铁路。随着科学技术发展和客观条件变化，关于高速铁路定义还在不断更新。高速铁路运营速度是一项重要技术指标，也是铁路当代化水平重要体现。20世纪70年代，日本把列车在重要区间能以200km/h以上速度运营干线铁道称为高速铁路。随着高速铁路技术发展，欧洲铁路联盟于1996年9月发布互通运营指引文献(96/0048/EC)对高速铁路有了更确切规定：新建铁路运营速度达到或超过250km/h；既有线通过改造使基本设施适应速度200km/h；线路可以适应高速，在某些地形困难、山区或都市环境下，速度可以依照实际状况进行调节。自以日本新干线、法国TGA为代表高速铁道投入运营以来，高速铁路以安全可靠、技术创新、优质服务等特色为铁路发展带来了全新机遇，为国民经济发展带来了巨大动力。高速铁路成功，有力增进了国家经济增长和社会进步，增进了沿线经济发展。当前世界上投入运营速度不不大于250Km/h高速铁路总长达8000Km以上，拥有高速铁路国家和地区重要有德国、法国、西班牙、意大利、比利时、英国、韩国、日本、中华人民共和国内地和台湾。欧洲高速铁路建设有一种比较完整规划，依照这个规划，将形成以一种新建高速铁路10000Km，改造既有线15000Km，遍及欧洲并连接重要国家首都高速铁路网。欧洲是当前高速铁路投入运营最多地区。截止末，欧洲高速铁路已有法国1981年开通了TGA东南线，1989年开通了TGA大西洋线，1993年开通了TGA北方线，1994年开通TGA东南延伸线，1996年开通了TGA巴黎地区联系线，6月，TGA地中海线开通运营，完毕了纵贯法国高速铁路干线。在德国，汉诺威-维尔茨堡铁路和曼海姆-斯图加特铁路于1991年投入运营，运营速度为280Km/h。此后汉诺威-柏林铁路于1998年投入运营。8月，德国科隆-法兰克福高速线开通，是德国第一条客运专线。在这条线上运营第三代ICE3型高速列车最高运营速度为330Km/m，容许列车晚点时刻车在此速度上赶点运营。，德国联邦交通网筹划拟定修建连接南北柏林-慕尼黑高速线，现正在修建中。如今，一贯比较注重发展航空和公路运送美国也开始拟订高速铁路建设筹划。澳大利亚铁路重载闻名于世，近年来也委托TMG公司对墨尔本-布里斯班东海岸铁路轮轨高速进行论证。自有铁路以来，人们就在不断致力于提高列车运营速度。1825年出当前英国第一条铁路，其列车最高运营速度只有24km/h，1829年“火箭号”蒸汽机车牵引列车最高运营速度就达到了47km/h，几乎提高了1倍。19世纪40年代，英国实验速度达到120km/h，1890年法国将实验速度提高到144km/h，19德国制造电动车组实验速度达到了209.3km/h。这时期英国西海岸铁路用蒸汽机车牵引列车旅行速度达到了101km/h。1955年法国电力机车牵引实验车组最高运营速度突破了300km/h，达到了311km/h。1964年10月日本东海道新干线最高运营速度达到了210km/h，旅行速度也达到了160km/h。此后列车实验速度不断刷新：1981年2月法国TGV实验速度达到380km/h，1988年5月德国ICE把这一速度提高到406.9km/h，半年后法国人创造了482.4km/h新纪录，1990年5月18日法国TGV-A型高速列车把实验速度提高到515.3km/h，4月3日法国再次刷新了自己纪录，TGV最新型“V150”超高速列车行驶实验速度达到574.8km/h，创下了有轨铁路列车行驶世界纪录。近年来，随着国民经济迅速发展和人民生活水平不断提高，国内也开始注重提高旅客列车速度。秦沈客运专线铁路最高实验速度达到了321.5km/h，京津城际铁路最高实验速度达到了394.3km/h，12月武广铁路客运专线列车跑出394.2km/h图2-1时速350km“和谐”号动车组2.2高速铁路核心技术高速铁路在不长时期内之因此能获得如此发展势头，主线因素是基于轮轨系高速技术充分发挥了既先进又实用特点，特别是在中长距离交通中独特优势。实践表白，高速铁路已是当代科学发挥技术进步与经济发展象征。高速铁路虽源于老式铁路，但借助于多项高新技术已全面突破了常速铁路概念，已形成一种能与既有路网兼容新型交通系统。(1)高速铁路是当代高新技术集成。(2)高速度是高速铁路高新技术核心。(3)系统间互相作用发生了质变。高速铁路从可行性研究、规划、设计、施工、制造到运营管理，都要超前、系统地进行研究才干付诸实践。随着速度提高，个子系统原有规律和互相间关系将转化为强作用而需要重新认定。(4)系统动力学问题更加突出。高速列车振动与冲击问题更加突出；高速列车运营中惯性问题更加突出；列车空气动力学问题更加突出。(5)对高速铁路重要子系统基本规定更加严格。高速铁路优势不但体当前整体强大，并且其每个分项都是高科技集成。2.2.1高速铁路路基路基是轨道基本，也叫线路下部构造(2-1)。高速铁路浮现对老式铁路设计施工和维修提出了新挑战，在许多方面深化和变化了老式设计办法理念。高速铁路路基按照土木构造物进行设计，其地基解决、路堤填筑、边坡支挡防护以及排水设计等必要具备足够强度、稳定性和耐久性，使之能抵抗各种自然因素作用影响，保证列车高速、安全和平稳运营。与普通铁路路基相比，高速铁路路基重要体现一下特点：(1)高速铁路路基多层构造系统高速铁路线路构造，已经突破了老式轨道、道床、土路基这种构造形式，既有有砟轨道也有无砟轨道(图2-2和2-6)。对于有砟轨道，在道床和土路基之间，已抛弃了将道砟层直接放在土路基上构造形式，做成了多层构造系统。无砟轨道放弃了道砟，直接在路基上铺设轨道。表2-1路基面原则宽度轨道类型设计最高速度(km/h)双线线间距(m)路基面宽度单线(m)双线(m)无砟轨道2504.68.613.23004.813.43505.013.6有砟轨道2504.68.813.43004.813.63505.013.8图2-2无砟轨道双线路堤原则横断面示意图图2-3无砟轨道双线硬质岩路堑原则横断面示意图图2-4无砟轨道单线路堤原则横断面示意图图2-5有砟轨道双线路堤原则横断面示意图图2-6有砟轨道双线硬质岩路堑原则横断面示意图(2)控制变形是路基设计核心控制变形是路基设计核心，采用各种不同路基构造形式首要目是为了给高速铁路线路提供一种高平顺、均匀和稳定轨下基本。由散体材料构成路基是整个线路构造中最薄弱、最不稳定环节，是轨道变形重要来源。它在多次重复荷载作用下所产生累积永久下沉将导致轨道不平顺，同步其刚度对轨道面弹性变形也起核心性作用，因而对列车高速行走有重要影响。高速行车对轨道变形有严格规定，因而，变形问题便成为高速铁路设计所考虑重要控制因素。就路基而言，过去多注重设计强度，并以强度作为轨下系统设计重要控制条件。当前强度已经不成问题，普通在达到强度破坏之前，也许浮现过大有害变形，因此控制变形成为路基设计重中之重。(3)在列车、线路这一整体系统中，路基是重要构成某些变形问题相称复杂，这是世界性难题。日本及欧洲等国虽然实现了高速，但她们都是采用高原则昂贵强化线路构造和高质量养护维修技术来弥补这方面局限性。因此，变形时轨下系统设计核心。由于普通铁路行车速度慢、运量小，因而在以往设计中，只孤立地研究轮、轨互相作用，并把这种作用狭义理解为轮、轨接触部位几何学、运动学、动力学关系，而忽视了路基影响，其中各部位设计也只局限于本专业范畴内。对于高速铁路，轮轨系统应当是车轮、钢轨、道床、路基各某些互相作用整体。由于涉及路基在内轨下系统垂向变形集中反映在轨面上，并且又直接影响着轮轨作用力大小。因此，在轮轨系统研究中，必要把各某些作为一种整体来分析，建立恰当模型，着眼于各自基本参数和运用状态，进行系统最佳设计，实现轮轨系统合理匹配，尽量减少轮轨作用力，以保证列车高速安全运营。2.2.2高速铁路桥梁由于高速铁路列车运营特点，对桥梁构造动力作用提出了更高规定。桥梁浮现较大挠度会直接影响桥上轨道平顺性，导致构造物承受很大冲击力，旅客舒服度受到严重影响，轨道状态不能保持稳定，甚至会影响行车安全。高速铁路桥梁具备如下工程特点：(1)刚度大：除控制挠度，梁端转角，扭转变形，构造自振频率，还要限制预应力徐变、不均匀温差引起构造变形，使其满足轨道稳定性、平顺性规定，符合高速列车运营安全性和旅客乘座舒服度规定。(2)耐久性规定高：重要承重构造按1使用规定设计，统一考虑合理构造布局和构造细节，强调要使构造易于检查维修以保证桥梁安全使用(设计、施工维护三个阶段共同来保障)。(3)墩台基本沉降控制严格。(4)上部构造宜采用预应力混凝土构造：预应力混凝土构造刚度大、噪音低，由温度变化引起构造位移对线路构造影响小。(5)大跨度特殊孔跨构造多：跨越重要交通干线或通航河流大量采用钢混结合梁、持续梁、斜拉桥、钢桁拱等特殊构造大跨度梁式，技术复杂，施工难度大。(6)双线简支箱梁制、架需特殊大型施工装备：32m跨度双线简支箱梁重约900t，制、运、架需专门大型施工设施与装备。依照高速铁路桥梁(图2-7、2-8)这些工程特点，为保证轨道平顺性还必要限制桥梁预应力徐变上拱和不均匀温差引起构造变形，这些都对高速铁路桥梁刚度和整体性提出了严格规定。各国高速铁路桥梁设计基本遵循如下原则：1)采用双线整孔桥梁，主梁整孔制造或分卡制造整体连接。双线桥梁一方面可提供很大横向刚度，同步在经常浮现单线荷载下，其竖向刚度也比单项桥梁增大一倍。2)除了小跨度桥梁之外，大都采用双线单室箱型截面。3)增大梁高，各国高速铁路预应力混凝土简支梁高跨比在1/9～1/12之间。4)尽量选用刚度大构造体系如简支梁、持续梁、持续钢构、斜拉桥、拱及组合构造等。5)桥梁不适当过大。按照不同不同用途，高速铁路桥梁可以分为如下三类：eq\o\ac(○,1)高架桥——用以穿越既有交通网、人口稠密地区及地质不良地区，高架桥普通墩身不高，跨度较小，但桥梁很长，往往可以伸展达十余公里。eq\o\ac(○,2)谷架桥——用以跨越山沟，跨度较大，墩身较高。eq\o\ac(○,3)跨越河流普通桥梁。图2-7设计时速350km有砟桥面布置示意图（单位：mm）图2-8设计时速350km无砟桥面布置示意图（单位：mm）2.2.3高速铁路隧道(1)空气动力学效应高速铁路隧道与常规铁路隧道最大区别就是当列车以高速通过隧道时，产生空气动力学效应(瞬变压力、微压波、行车阻力、列车风等)对行车、旅客舒服度、列车有关性能和洞口环境将产生十分不利影响。当列车进入隧道时，本来占据着空间空气被排开。空气粘性以及隧道壁面和列车表面摩阻作用使得被排开空气不能像隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部形成绕流。于是，列车前方空气受压缩，列车后方则形成一定负压。这就产生一种压力波动过程，这种压力波动又以声速传播至隧道口，形成反射波——Mach波，回传，叠加，诱发对运营产生一系列负面影响空气动力学效应。重要是：由于瞬变压力，导致旅客不适，并对铁路员工和车辆产生危害；高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微压波，引起爆破噪声并危及洞口建筑物(如图2-9所示)；行车阻力加大，引起对列车动力和能耗特殊规定；列车风加剧，影响在隧道中待避作业人员；其他，如隧道内热量积聚，空气动力学噪声等。图2-20隧道微气压波产生过程图2-9隧道微压波产生过程高速铁路进入隧道空气动力学效应受各种因素影响，涉及：1)机车车辆方面：行车速度，车头和车尾形状，列车横断面，列车长度，列车外表面形状和粗糙度，车辆密封性等。例如，计算成果表白，车辆对压力波动影响可以归结为车内压力波动相应于车外压力“缓和”和“滞后”。德国在Einmalberg隧道实测成果证明了这一点(图2-10)。图2-11德国Einmalberg隧道实测成果图2-10隧道机车压力图2)隧道方面：隧道净空断面面积，阻塞比，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面粗糙度，洞口及辅助构造物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。3)其他方面：列车在隧道中交会等。因而，在高速铁路设计时，应从车辆及隧道两方面采用办法，以减缓空气动力学效应。隧道工程设计必要考虑列车进入隧道诱发空气动力学效应对行车旅客舒服度车辆构造强度和环境等方面不利影响。2.2.4高速铁路轨道高平顺性是高速铁路对轨道最主线规定，也是建设高速铁路控制性条件。这是由于轨道不平顺是引起车辆震动、轮轨作用力增大重要因素。在高平顺轨道上，高速列车列车震动和轮轨作用力较小，行车相对安全、舒服，轨道和机车车辆部件使用寿命和维修周期也较长(表2-22-32-4)。高速铁路轨道高平顺性重要体当前如下几种方面：钢轨原始平直度公差小；焊缝几何尺寸公差小；道岔区不能有接头轨缝、有害空间等不平顺；高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在不平顺幅值要小；敏感波长和周期不平顺幅值要小；轨道不平顺波长功率谱密度要小。表2-2有砟轨道静态铺设精度原则序号项目容许偏差备注1轨距±1mm相对于原则轨距1435mm1/1500变化率2轨向2mm弦长10m2mm/5m10mm/150m基线长30m基线长300m3高低2mm弦长10m2mm/5m10mm/150m基线长30m基线长300m4水平2mm不包括曲线缓和曲线上超高值5扭曲2mm基长3m包括缓和曲线上由于超高顺坡所导致扭曲量6与设计高程偏差10mm站台处轨面高程不应低于设计值7与设计中线偏差10mm表2-3无砟轨道静态铺设精度原则序号项目容许偏差备注1轨距±1mm相对于原则轨距1435mm1/1500变化率2轨向2mm弦长10m2mm/测点间距8a（m）10mm/测点间距240a（m）基线长48a（m）基线长480a（m）3高低2mm弦长10m2mm/测点间距8a（m）10mm/测点间距240a（m）基线长48a（m）基线长480a（m）4水平2mm不包括曲线缓和曲线上超高值5扭曲2mm基长3m包括缓和曲线上由于超高顺坡所导致扭曲量6与设计高程偏差10mm站台处轨面高程不应低于设计值7与设计中线10mm表2-4道岔（直向）静态铺设精度原则项目高低轨向水平扭曲（基长3m）轨距幅值（mm）2222±1变化率1/1500弦长（m）10—要达到高速铁路轨道高平顺性，必要满足如下条件：(1)路基设计和施工必要满足路基工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下变形小、稳定性高等规定。(2)桥梁动挠度等变形必要满足高平顺性规定。(3)道床必要选用硬质、耐磨道砟，并在铺枕前整平压实。选用硬质耐磨道砟，并压实道床，对保证高平顺性、提高开通速度、减少道床残存变形累积、减少轨道养护维修工作量非常有效。(4)严格控制轨道出事不平顺。2.2.5高速铁路信号与通信铁路信号技术是随着百年铁路发展以及继电器、半导体、电子信息技术变化而不断演进。随着运营速度提高，列控系统、超高速防护系统以及综合调度系统等成为高速铁路必不可少信号技术。高速铁路与普通铁路不同之处重要有：(1)高速铁路设立综合调度系统，对列车运营指挥实行集中控制方式；(2)取消老式地面信号机，采用卫星列控系统；(3)采用计算机网络传播和互换与行车旅客服务有关信息。高速铁路信号系统由综合跳读系统、列控系统、计算机连锁系统等几某些构成，各某些之间具备保护功能广域网连接，并传播信息。老式话音信号凭证指挥方式不再合用于高速铁路。高速铁路通信系统概况如表2-5所示。表2-5高速铁路通信信号系统列控系统地面设备信号室道旁设备（轨道电路应答器等）车载设备接受线圈司机室显示屏测速传感器车载主机车-地通信设备调度系统调度中心运营管理计算机表达盘控制终端设备通信终端设备信号室通信终端设备列车车次核查装置安全监控设备终端车辆段维修基地等表达终端联锁系统信号室计算机联锁设备控制盘/控制终端道旁设备信号地面固定信号线路标志其她列车防护设备隧道报警设备2.2.6高速列车高速列车是高速铁路核心，它涉及许多方面新技术问题，对它基本规定是启动快、速度高、停得住、运营平稳、振动与噪声小。为满足上述基本规定，必要采用相应高新技术。高速铁路技术水平和技术难度集中反映在高速列车上。(1)以交—直—交变流技术为核心大功率电力传动与驱动技术高速列车规定启动快，使其在最短时间和距离内达到额定最高速度。为此必要加大牵引功率，以增长其启动牵引力。同步当列车速度达到额定最高运营速度后，为保持其恒速运营，必要要有足够持续牵引力来克服列车运营阻力。高速列车对牵引动力基本规定就是功率大、轴重轻、自重小、黏着性好、整体控制好。因此高速列车采用交—直—交变流技术为核心大功率电力传动与驱动技术，不但可以提供大功率牵引，并且电机重量轻、体积小、维修量小、环境适应性强等突出优势。(2)复合制动技术制动系统可靠性是高速列车行车安全基本保证。在高速行车条件下制动系统失灵后果将不堪设想。制动系统可靠性应当通过符合制动系统科学设计来保证。高速列车采用由微机控制和计算机网络控制电器指令制动方式。整个控制过程只需要大量输入信息、指令，就可以发挥良好制动动效果。(3)高速转向架系统机车转向架直接参加轮轨互相作用，并决定列车行走性能最核心部位。高速列车转向架系统重要技术除稳定外，尚有舒服性、曲线通过性能、轻量化、动力转向架牵引电机悬挂和传动技术等。(4)高速受流技术采用电力牵引高速列车必要采用弓网受流系统不间断从接触网上获取电能。弓网受流良好受流质量保证了高速行车中电力供应。(5)高速列车车体构造及轻量化技术采用优化金属，使车体重量减轻，速度提高。(6)高速列车车辆连接技术高速列车车辆连接涉及机械连接、风管连接、电器连接和通过台风挡连接。车辆间缓冲装置可以使列车连接更稳固，行车更安全。(7)高速列车新材料技术高速铁路发展除了当今信息技术，轨道动力学和轮轨关系等一系列理论有所突破，采用新材料、新工艺也在推动着高速铁路发展。(8)高速铁路列车控制及诊断技术2.3高速铁路经济优势(1)速度快速度是高速铁路技术核心，也是其重要技术经济优势所在。迄今，高速铁路是陆地上运营距离最长、运营速度最高交通运送方式。近几年相继建成高速铁路，其最高运营速度都在300Km/h左右，其中京津城际客运专线最高时速应经达到350Km/h。这大大提高了高速铁路竞争力和经济使用价值。(2)运能大高速铁路旅客列车行车间隔小，行车密度达，每次载客数量比较多，输送能力是高速公路和民用航空等当代交通运送方式不可比拟。(3)安全性高安全性是人们出行选取交通运送方式最关怀因素。尽管各种当代交通运送都竭力提高自身安全性能，但交通事故仍有时有发生。高速铁路采用了先进列车运营控制系统，能保证先后两列车有必要安全距离，防止列车追尾及正面冲撞事故。几乎与行车关于固定设施与移动设备，均有信息化限度很高诊断与检测设备，并有科学养护维修制度。对某些有也许危及行车安全自然灾害，设有预报预警装置，所有这些构成了高速铁路当代化、完善安全保障系统。(4)精确性高高速铁路安全保障系统不但保证了高速列车行车安全，也使得铁路运送全天候优势得到了更充分发挥。除了也许危及行车安全自然灾害，几乎不受大气和气候条件影响。(5)能耗少高速铁路在能源使用方面具备绝对优势。(6)占地少铁路是占地比例至少交通运送方式。(7)工程投资低高速铁路在工程投资在高速交通中是比较低。(8)污染环境轻高速铁路相对公路、航空可大大减少对环境污染。(9)舒服度高高速铁路线路平顺、稳定，列车运营平稳，振动和摆动幅度很小。(10)效益好高速铁路可以带来巨大经济效益。2.4中华人民共和国高速铁路发展模式中华人民共和国高速铁路发展几乎与世界发达国家同步,在几十年发展过程中,通过不断摸索与学习,截至当前为止，中华人民共和国高速铁路已经获得了相称不错成绩，中华人民共和国即将全面建设小康社会，高速铁路将承担着经济大动脉角色，为中华人民共和国当代化建设贡献力量。中华人民共和国需要高速铁路，这一点体当前其必要性上，众所周知，任何一种运送方式传播量和成本都不也许和铁路相比，特别是速度方面相对老式铁路具备极大优势高速铁路。高速铁路在中华人民共和国几十年发展过程中已经充分体现其可行性，特别近年来中华人民共和国多条客运专线成功运营，实践证明高速铁路应用在中华人民共和国获得巨大效益。几十年发展，中华人民共和国高速铁路通过不断整合，取利除弊，不断吸取世界各国高速铁路发展中经验教训，价值对自身状况进一步摸索，研究出了一套适合中华人民共和国国情和路情发展模式。中华人民共和国当前最佳发展模式是在不断改造既有线前提下，依照需要建设某些新高速铁路线路，并实现客货分运，是铁路线路资源得到最大限度运用，实现价值最大化。但是中华人民共和国发展模式尚不十提成熟，有地方尚需改进，下面依照世界高速铁路发展模式进行详细研究。世界上有许多国家拥有高速铁路，而高速铁路建设管理模式，各国因国情不同而已，大体有四种类型：一是新建高速铁路双线，专门用于旅客迅速运送，如日本新干线和法国高速铁路；二是新建高速铁路双线，实行客货共线运营，如意大利罗马-佛罗伦萨高速铁路；三是某些新建高速线与某些既有线混合运营，如德国柏林-汉诺威线，承担着客运和货运任务；四是在既有线上使用摆式列车运营，这在欧洲国家多见，在美国“东西走廊”行驶摆式列车速度为240Km/h。依照所采用不同技术，高速铁路分为轮轨技术类型和磁悬浮技术类型。轮轨技术有非摆式车体和摆式车体两种；磁悬浮技术有超导排斥型和常导吸引型两种。非摆式车体轮轨技术是当前世界高速铁路主流。中华人民共和国在高速铁路发展模式方面曾进行过大量摸索，但是依照经济技术实力局限性现状，在既有线上使用摆式列车这种运营模式并不适合中华人民共和国国情。这种模式比较知名是瑞典等国采用ATP摆式列车模式，它重要原理是对机车进行改良，使列车依照线路不同状况自动调节倾斜度等运营参数，从而实现高速运营，种种模式下铁路系统对轨道规定不是很高，但却对线路信号系统有极高规定，加之复杂地理状况，中华人民共和国当前科技尚不能满足需，因此这种模式并不适合在中华人民共和国普及使用。截止到5月，中华人民共和国已有武广、石太、京津城际客运专线等多条高速铁路建成投入运营，其中京津城际客运专线最高时度达到350Km/h，达到了世界最高运营速度，这些承载着世界尖端技术和自主研发新成果高速铁路，带来了良好经济效益和社会效益，为中华人民共和国全面建设小康社会打下了坚实交通基本。中华人民共和国地区辽阔，地理条件复杂多样，在高速铁路建设过程中，通过不断吸取国外先进经验技术结合自主研发等诸多过程，中华人民共和国整合了一套适合国情和路情高速铁路发展模式。中华人民共和国有大量既有线，由于建成时代较早，加之当时社会需要和科学技术局限性使得这些铁路大多数并不适合高速列车运营，随着社会发展，人民物质文化生活需求不但增长，发展高速铁路已经势在必行，而新建高速铁路不但需要大量资金投入，并且需要使用大量土地资源，特别是农用耕地征用，而既有线改造则可以有效地节约这些资本投入，因此既有线改造是一种较好发展模式，通过一系列改造，使其运营条件得到提高从而可以满足高速列车运营需求，既节约了成本，又节约资源，最重要使可以大大缩短工程建设时间，因此普通状况下中华人民共和国铁路可以采用这种模式。但是有些线路自身特点使其不适合进行改建，例如地势较复杂既有线，对其进行改导致本很大限度上会超过新建线路，在这种状况下，为适应国家当代化建设和经济发展，就要建设某些新高速铁路，中华人民共和国当前新建客运专线就属于这种状况，对不适合改造线路，采用货运列车专营运营方式，使其自身价值得到最大限度发挥，从而创造出最大价值。例如，已经建成投入使用京津城际客运专线，该线将采用公交化城际列车和跨线列车混合开行运送组织模式，全长约120Km，连接首都北京和天津两大直辖市，铁路设计最高时速为350Km，全程直达运营时间约为30min，使得许多在北京工作可以在其她都市居住，大大减小了北京人口压力，在一定限度上缓和了社会矛盾。京津城际客运专线，不但是中华人民共和国最早开工建设并最先建成第一条高原则铁路客运专线，并且代表着中华人民共和国高速在发展模式上树立了新里程碑。综上所述，当前适合中华人民共和国国情和路情高速铁路发展模式是在最大限度上进行既有线改造，并依照需要建设新高速线路，实现客货分运，有效地提高列车运营速度，在此基本上还要不断加大涉及机车在内高速铁路附属工程科研力度，努力提高本国铁路系统科技装备水平，争取在其她模式上有新突破。第3章无砟轨道选型3.1无砟轨道概述无砟轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道砟道床而构成轨道构造型式，它具备轨道稳定性高，刚度均匀性好，构造耐久性强和维修工作量明显减少等特点，对于高速铁路较老式有砟轨道有更好适应性。3.1.1无砟轨道重要技术条件(1)良好构造持续性和平顺性有砟轨道采用均一性较差天然道砟材料，在列车荷载作用下其道床肩宽、砟肩堆高、道床边坡、轨枕间距及轨枕在道床中支承状态相对易于变化，并导致轨道几何形变。无砟轨道可以保证其性能有较好均一性。由此构成轨道整体构造与有砟轨道相比具备更好构造持续性和弹性均匀性，为提高轨道平顺性，改进乘车质量提供了有利条件。(2)良好构造恒定性和稳定性无砟轨道构造中，作为无缝线路稳定性计算参数轨道横向阻力、轨道纵向阻力不再依赖于材质和状态多变有砟道床，其整体式轨下基本可为无缝线路提供更高和更恒定轨道纵、横向阻力，具备更好耐久性和更长使用寿命。(3)良好构造耐久性和少维修性能无砟轨道维修工作量大大减少，被称为“省维修”轨道，为延长线路维修周期以及客运专线列车高密度准点正常运营提供重要保证。客运专线行车速度高、密度大，所有线路地面检查、维修作业都必要在“天窗”时间内进行。国内客运专线由于跨线列车多，自身行车密度又大，不也许完全像国外高速铁路那样白天行车、夜间轨道维修作业。要在白天、夜间均行车条件下，安排“天窗”作业就更加困难。减少线路维修工作量是保证客运专线列车准点正常运营前提条件。无砟轨道采用整体式轨下基本。与采用散粒体构造有砟道床基本相比，在列车荷载作用下不会产生道砟颗粒磨耗、粉化、相对错位所引起道床构造变形；在列车荷载重复作用下不会产生变形积累，使轨道几何尺寸变化基本控制在轨下胶垫、扣件及钢轨松动和磨损等因素之内，从而大大减少轨道几何状态变化速率，减少养护维修工作量，延长维修周期和轨道使用寿命。(4)工务养护、维修设施减少由于维修工作量减少，可以延长每个综合维修中心和维修工区管辖范畴，从而减少上述维修部门数量。同步也可相应减少每个部门配备维修机械、停车股道数量和房屋等设施。(5)免除高速条件下有砟轨道道砟飞溅国内秦沈客运专线在线路开通之迈进行行车实验表白：行车速度达到250km·h-1时，道心道砟浮现飞砟现象，导致车辆转向架某些车轴、制动缸等被道砟打击现象(这种飞砟现象与线路开通前道床表面细砟、粉尘较多也有一定关系)。依照法国TGV铁路运营经验，有砟轨道在列车速度达到350km·h-1时，浮现较严重道砟飞溅现象。后将速度降到320km·h-1时，飞砟现象才有所改进。此外，在寒冷冬季，冻结在车体下部冰块融化时，冰块打在道砟上，溅起道砟会打碎钢轨踏面。此外，在进行道床维修施工作业后，由于表层道砟松散，粉粒较多，也会产生飞砟，此时规定限速170km·h-1时行车。法国TGV铁路在寒冷多雪地区，为了防止下雪天因道砟表面裹雪被列车风吹起，曾采用过在道床表面喷撒乳胶和雪天降速运营等办法。采用无砟轨道之后，就可以完全免除道砟飞溅顾虑。(6)有助于适应地形选线，减少线路工程投资无砟轨道纵横向稳定性较之有砟轨道大大增长。在选线困难地段可以运用无砟轨道能承受较大轮轨横向力有利条件，在保证舒服度前提条件下，恰当放宽曲线容许超高欠超高限制，减小最小曲线半径，从而有助于选线，减少工程量。(7)减少客运专线特级道砟需求为了延缓客运专线有砟道上道砟磨耗和粉化，道砟材料规定采用为客运专线专门制定特级道砟原则。国内特级道砟原则与国外高速铁路道砟原则相比，尽管在性能指标上仍有一定差距，但符合这种性能规定岩葳资源在国内，特别是中南和西南地区仍相称稀少，也许难以满足国内新建客运专线需求。发展无砟轨道可以减少客运专线建设对特级道砟需求量(8)无砟轨道弹性较差日本、德国开发无砟轨道初衷是力求无砟轨道轨道弹性等于或接近于有砟轨道轨道弹性。但实际开发成果却是无砟轨道弹性仍低于有砟轨道。轨道弹性减少会增长轴重对轨道破坏、失效和轨道状态恶化影响，也会随着轴重增长加剧环境振动和噪声。因而，在轴重较大客货共线铁路以及轴重更大重载铁路，国内外规模铺设无砟轨道范例尚属罕见。高速列车轴重较轻、车辆转向架悬挂性能改进、簧下质量减少，为在高速铁路上采用无砟轨道创造了有利条件。(9)建设期工程总投资不不大于有砟轨道与有砟轨道相比，尽管无砟轨道构造高度低、自重轻，无砟轨道在隧道中铺设时，轨顶面如下隧道开挖面积可恰当减当；在桥上铺设时，由于其二期恒载相应减轻，从而减少桥、隧工程费用。但无砟轨道构造自身工程费用高于有砟轨道，特别是在对振动和噪声等环境规定较高地段，用于减振降噪办法费用比有砟轨道要高。总体来说，无砟轨道建设期投资不不大于有砟轨道。(10)对地震和环保适应性日本是多地震国家。依照日本经验，无砟轨道在低级别地震条件下，比有砟轨道具备更好稳定性，从而提高行车安全性；但在大地震状况下，有砟、无砟轨道都会遭到破坏，而无砟轨道修复更为困难。和有砟轨道相比，无砟轨道弹性较差、环境振动和噪声量级较高。在接近人口居住区及诸如学校、医院、办公区、度假区等环保规定较高地段，其减振降噪办法及相应工程费用也会增长。(11)关于线下工程“工后零沉降”建设理念无砟轨道永久变形只能通过扣件进行调节以恢复其正常轨道几何形状。由于扣件调节量非常有限，因而对于无砟轨道变形，特别是由于线下工程沉降所引起轨道永久变形必要做出严格限制。线下工程工后沉降能否控制在规定范畴之内，是无砟轨道能否在线路上进行规模铺设核心。线下工程“工后零沉降”建设理念正是基于这样规定而提出。“工后零沉降”建设理念就是在客运专线线下工程设计（特别是合理工程预算）施工(特别是严格工程质量监控)和管理(特别是合理施工期限)中，都要以“工后零沉降”为追求目的。老式设计、施工、管理中“预留沉降”概念不再合用。咱们把“工后零沉降”说成是一种“理念”，而不是说成一种“理论”或“原理”，是由于在实际工程中咱们还没有一种可靠理论或办法，把工后沉降精确可靠地控制为零。但是人们只有“求其上”，才干保证至少“得其中”，只有按“零沉降”理念规定，最后才干获得实际工程“小沉降”成果。为此，人们在线路上部构造设计中为这种“小沉降”提供了进行调节手段，并为线路下部工程工后沉降规定了一种容许值(“零沉降”理念基本上容许偏差)，作为工程实际操作和控制原则，从而在目的和现实之间留有一定余地。国外高速铁路不但在无砟轨道，虽然在有砟轨道线下工程中也已引入了“工后零沉降”理念。德国高速铁路路基“追求目的是不再产生工后沉降”。韩国高速铁路路基规定是“普通状况为运营后规定路基沉降”。日本高速铁路也规定路基工后零沉降。可以以为，高速铁路线下工程，无论其上部是采用有砟轨道还是无砟轨道，其工后沉降追求目的和设计、施工、管理理念是相似，即“工后零沉降”。由此可以推论，在普通大多数地基条件下，统一按“工后零沉降”理念建设有砟轨道和无砟轨道线下工程，其工程造价就应当在同一水平。正是高速铁路(无论是有砟轨道还是无砟轨道)对线下工程所提出上述严格规定，为无砟轨道铺设提供了所必要线下基本条件。当前，有一种概念以为无砟轨道线下工程造价要大大高于有砟轨道线下工程造价，其实这是把高速铁路无砟轨道线下工程与普通铁路有砟轨道线下工程相比较成果。如果比较前提都是高速铁路，其线下工程工程造价就会比较接近。如果比较是高速铁路和普通铁路，虽然同样是有砟轨道，其线下工程造价也会有明显差别。德国高速铁路有砟轨道工程费是1000欧元·m-1，而普通铁路有砟轨道工程费是590欧元·m-1。同样是有砟轨道，又几乎是大体相似钢轨、扣件、轨枕和道床，其工程费巨大差别，重要因素是划归轨道范畴路基保护层(PSS)明显不同和高速铁路普通铁路对路基保护层不同规定。高速铁路线下工程(无论是有砟轨道还是无砟轨道)必要按“工后零沉降”建设，这也是国外高速铁路建设经验和教训总结。日本东海道新干线所有为有砟轨道，是世界上第一条高速铁路。当时由于对提高路基建设原则结识局限性，更谈不上“工后零沉降”理念，线路自1964年开通后，就发现路基下沉严重。1965年开始浮现路基翻浆冒泥，不得不在多处设立暂时或长期慢行点，致使从东京到大阪全长515.3km，“光”号列车运营4h，“声”号列车运营5h。当时采用了更换道砟和铺设土工纤维布等办法。到1966年11月，轨道状态有所好转，限速区段相对减少，使“光”号列车全线运营时间缩短到3h10min，“声”号列车缩短到4h，但道床板结和路基翻浆当代并未得到主线好转。1968年日本引进普拉塞公司道床清筛机进行道床机械化清筛。至1969年，在土质路基地段，路基翻浆和道床板结每年新增约50km。自1971年开始，每年更换道床30～40km仍不能满足需要。许多不能及时换砟区段，因轨面先后高低差超过7mm而不得不限速运营。3.1.2世界各国无砟轨道发展历程为适应列车高速行车需要提高线路稳定性和耐久性、减少线路维修工作量，世界各国研究开发了各种构造形式无砟轨道。如日本新干线板式、德国高速铁路雷达(Rheda)型、英国PACT型、英吉利海峡隧道弹性支承块(LVT)式法国Monaco型和STEDEF型无砟轨道等。国内外实践经验表白，任何一种新型轨道构造大规模推广应用必要通过如下几种研究发展阶段，即：构造形式提出与设计→构造参数分析与进取→室内实尺模型实验→现场实验段铺设→构造动力性能测试→长期运营考验→构造设计修改完善→全区间推广应用。其中现场实验段铺设、构造动力性能测试与长期运营考验是新型轨道构造发展过程中几种重要环节。(1)德国铁路无砟轨道研究与发展德国是世界上研究开发无砟轨道较早国家。德国铁路研究开发无砟轨道采用体制是由德铁制定统一设计基本规定，由公司、公司自行研制开发。新开发无砟轨道在进入德失路网之前，必要通过指定实验室实尺模型激振实验及性能综合评估，并经EBA（德铁技术检查团）认证、批准后，方有资格在线路上进行有限长度试铺。试铺无砟轨道要通过5年运营考验并经EBA审定，通过后方可正式使用。由于采用了上述既向公司公司开放，又严格科学管理研发方针，大大激发了全社会研发无砟轨道积极性。自1959年开始研究、试铺无砟轨道，一方面在希尔赛德车站试铺了3种构造，随后又在雷达车站和奥尔德车站试铺2种构造，1977年又在慕尼黑实验线试铺6种。1959～1988年是德国无砟轨道试铺期，共铺设无砟轨道36处，合计21.6km。在此期间先后在土质路基、高架桥上及隧道内试铺了各种混凝土道床和沥清混凝土道床无砟轨道。通过不断改进、优化和完善，不但形成了德国铁路无砟轨道系列，并且还形成了比较成熟技术规范和管理体系，研制了成套施工机械设备和工程质量检测设备，为无砟轨道在德铁推广应用创造了良好条件。先期在雷达车站土质路基上铺设无砟轨道运营已超过30年，通过总重达4000亿t，运营速度达230km·h-1，除了在运营初期浮现过4～6mm均匀沉降和在轨枕周边与素混凝土之间浮现过某些无害裂纹之外，轨道构造完好。运营中仅少数扣件需调节，维修工作量很少。由于德国无砟轨道技术、装备、施工工艺及建设管理成熟与完善，世界许多国家使用德国无砟轨道系统。正在建设中华人民共和国台北—高雄高速铁路上123组道岔中，有96组道岔区采用德国雷达型无砟轨道技术。在荷兰南部高速线、英国佩斯贝瑞和麦克尔斯菲尔德隧道、法国St．MartindEstreaux隧道都使用雷达型无砟轨道。韩国无砟轨道重要采用德国普通雷达型无砟轨道。当前德国有20多家公司参加无砟轨道新型构造开发，形成了市场竞争局面，推动了新技术发展。(2)日本铁路无砟轨道研究与发展日本新干线无砟轨道构造型式相对单一。从20世纪60年代中期开始就针对板式无砟轨道构造开展了系统理论研究与实验。铁道综合技术研究所专门成立了由轨道、土工、桥隧、材料以及化工等专业研究人员构成板式轨道研究小组，系统攻关。在研究开发初期，研究小组对不同板式轨道方案进行了设计、部件实验、实尺模型加载实验、设计修改、运营线实验段铺设。在实尺模型加载实验中，采用X200型实验车，在车中央设立特殊加载轴，施加各种轮重和横向力，测定轨道各部件由荷载产生位移、应力和压力，与设计值进行对比。此外，还将两轴车固定在实验轨道上，在车轴上安装激振装置产生激振，测定钢轨和轨道板振幅，获得轨道振动特性方面数据。对轨道部件进行静载、疲劳实验，确认在营业线上实用性。日本板式轨道应用是从桥梁和隧道开始，在既有线和新干线上先后共铺设了20多处近30km实验段。为研究新干线环境振动和噪声问题，又在“小山实验线”铺设了每段长为200m17种板式轨道实验段。日本板式轨道在土质路基上应用同样经历了30近年发展历程，开展了大量室内外实验研究工作。1968年提出RA型板式轨道，并在铁道技术研究所进行性能实验。1971年在东海道本线(平琢一大矶区间)100m营业线上进行初次试铺。1974年在东海道新干线含慧桥站内共铺设14处共计2.3km实验段。由于某些试铺地段使用1年后浮现路基下沉，轨道板陷人铺装层，故没有在山阳新干线和东北新干线土质路基上铺设无砟轨道。20世纪90年代初，为了改进RA型板式轨道所用沥青材料温度敏感性和耐久性，提出用混凝土道床代替沥青混凝土道床构造方案，并用普通A型轨道板取代RA型轨道板，实现板式轨道构造型式统一。正式在土质路基上铺设普通A型板式轨道前，1991年在北陆新干线(高崎一长野)路堤上铺设了60m实验段，进行静动载实验。实验中拟定路基最大下沉量限值为30mm。经模仿通过总重4500万t重复加载实验后，最后下沉量为6．2mm，达到了实验预期目的。1993年板式轨道在北陆新干线土质路基上铺设了10．8km，占全线长4％，占土质路基25％。板式轨道研发过程中，曾提出各种构造设计方案，如A型M型L型和RA型等。当前定型板式轨道有普通A型框架型及在特殊减振区段使用减振G型等，构成了合用于各种不同使用范畴板式轨道系列。至今，板式轨道在日本既有线和新干线合计总铺设长度达2700延长公里。(3)韩国高速铁路上无砟轨道韩国汉城至釜山高速铁路全长412km，分2期工程建设，一期工程汉城至大邱289．3km，二期工程大邱至釜山南段，全长122．7km。一期工程在光明车站和章上、花信、黄鹤3个隧道铺设了53．841km无砟轨道，重要采用德国普通雷达型无砟轨道。二期工程已于6月开工，预测12月竣工，筹划所有铺设雷达型无砟轨道。(4)国内无砟轨道研究与应用国内对无砟轨道研究始于20世纪60年代，与国外研究几乎同步起步。初期曾试铺过支承块式、短木枕式、整体灌注式等整体道床以及框架式沥青道床等各种型式。正式推广应用仅有支承块式整体道床，在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过1km隧道内铺设，总铺设长度约300km。20世纪80年代曾试铺过由沥青混凝土铺装层与宽枕构成沥青混凝土整体道床，所有铺设在大型客站和隧道内，总长约10km。此外还铺设过由沥青灌注固化道床，但未正式推广。在京九线九江长江大桥引桥上还铺设过无砟无枕构造，长度约7km。在此20近年期间，国内在无砟轨道构造设计、施工办法、轨道基本技术规定以及浮现基本沉降病害时整治等方面积累了宝贵经验，为发展无砟轨道新技术打下了基本。1995年开始对弹性支承块式无砟轨道研究，1996年1997年先后在陇海线白清隧道和安康线大瓢沟隧道铺设实验段。在秦岭隧道一线、秦岭隧道二线正式推广使用，一、二线共计无砟轨道长度36．8km，并先后于、0开通运营。后来又陆续在宁西线(南京一西安)、兰武复线、宜万线、湘渝线等隧道内及都市轨道中得到广泛应用，已经铺设和正在铺设这种无砟轨道合计近200km。在“九五”国家科技攻关专项“高速铁路无砟轨道设计参数研究”中，提出了合用于高速铁路桥隧构造上3种无砟轨道型式(长枕埋入式、弹性支承块式和板式)及其设计参数；在铁道部科技开发筹划项目“高速铁路高架桥上无砟轨道核心技术实验研究”中，完毕了对上述3种无砟轨道实尺模型铺设及各项性能实验；初步提出高架桥上无砟轨道施工方案；提出了高速铁路无砟轨道桥梁徐变上拱限值与控制办法；建立了桥上无砟轨道车线桥耦合模型并进行仿真计算，初步分析了高速铁路高架桥上无砟轨道动力特性与车辆走行性能。1999年完毕“秦沈客运专线桥上无砟轨道设计施工技术条件”研究与编制，在秦沈客运专线选定了3座混凝土桥作为无砟轨道试铺段。其中，沙河特大桥(长692m)试铺长枕埋入式无砟轨道；狗河特大桥(长741m)直线和双何特大桥(长740m)曲线上试铺板式轨道。国内台湾省台北一高雄高速铁路全长345km，其中无砟轨道155km，在123组道岔中有96组采用雷达无砟轨道构造。全线筹划10月投人运营。作为新型轨道构造发展一种必要环节，为掌握桥上无砟轨道在高速运营条件下构造受力变形状况与振动特性，评估两种无砟轨道构造动力性能，铁道部开展“秦沈客运专线桥上无砟轨道综合实验”，选定线路平纵断面桥梁构造型式与桥上无砟轨道实验段相近桥上有砟轨道实验工点(石河二号特大桥跨兴闫公路特大桥)进行对比测试。为适应高速铁路线路条件，当前已在渝怀线鱼嘴2号隧道赣龙线枫树排隧道分别铺设了长枕埋人式和板式轨道实验段，隧道长度分别为710m和719m。筹划在线路开通后对隧道内无砟轨道构造进行动力测试与长期观测。通过近8年来无砟轨道理论研究、室内模型实验、桥上和隧道内实验段铺设，国内在高速铁路无砟轨道方面获得了如下重要研究成果：1)无砟轨道构造设计，涉及：普通A型板式轨道和长枕埋人式无砟轨道；2)制定两种无砟轨道部件设计以及制造与验收技术条件；3)制定桥上和隧道内无砟轨道工程施工技术细则与质量检查评估原则；4)小跨度简支箱梁(32m如下)变形限值以及设计与施工方面控制办法；5)与无砟轨道有关隧道设计技术规定；6)无砟与有砟轨道间过渡段重要技术规定；7)无砟轨道构造动力测试与长期观测技术。从上述研究成果可以看出，国内无砟轨道前期研究重要针对隧道内及小跨度简支梁上，并均建立了相应无砟轨道试铺段。因而可以说，对于隧道内和小跨度梁上在保证下部基本稳定(工后沉降在容许范畴之内)状况下，铺设无砟轨道存在技术问题相对较少。而对于大跨度桥梁仍存在某些技术难题，如梁体徐变上拱梁端转角限值拟定桥梁与无砟轨道间纵向力传递特性等。对于墩台沉降限值控制，犹如路基基本同样，由于沉降计算离散性较大，除在设计上进行保证外，仍需通过一定期间沉降观测，进行墩台工后沉降预测。而对于土质路基上无砟轨道和道岔区无砟轨道研究，国内处在理论研究与分析实验阶段。因而，应结合客运专线无砟轨道实验段建设，针对客运专线不同地质条件，开展系统性实验验证，积累设计和施工实践经验，推广应用无砟轨道。3.1.3无砟轨道和有砟轨道技术经济对比分析无砟轨道技术分析重要涉及：(1)能否提供比有砟轨道更平顺更稳定走行轨道，从而获得乘车舒服行车安全面技术效益。(2)维修工作量能否比有砟轨道更少，从而缩短维修“天窗”时间、延长维修周期、减少维修作业和行车之间互相干扰，保证在高密度、准点正常行车方面获得经济效。无砟轨道造价高于有砟轨道，因此无砟轨道经济效益重要是分析无砟轨道增长工程投资能否通过其维修费用减少在合理周期内偿还，或通过“生命周期成本分析”(LifeCycleCostAnalysis)证明无砟轨道“生命周期成本”比有砟轨道更低，从而证明无砟轨道拥有更高经济价值。(3)无砟、有砟轨道几何形态(平顺性\稳定性)保持能力对比分析日本和德国高速铁路都对无砟轨道和有砟轨道轨道几何状态保持能力进过大量研究和实验。日本曾对东北新干线板式轨道与相邻有砟轨道区段，高低不平顺超过7mm轨向不平顺超过4mm处数进行调核对比分析：轨道不平顺超限处，从1983年到1990年总趋势有所减少，但无砟轨道超限处明显少于有砟轨道，表白无砟轨道能提供更为平顺稳定总行线路。德国铁路依照用轨检车测得轨道几何状态(高低、水平、方向、三角坑)质量Q值来评估轨道几何质量。普通新线有砟、无砟轨道Q值均可达到10～20分。随着线路运营，轨道几何质量下降，Q值上升，当Q值达到100分时，则需要进行轨道维修作业。在一项对科隆-哈姆线上铺设SATO型无砟轨道与相邻路段有砟轨道质量Q值对比研究资料显示：无砟轨道路段始终保持在大体20分水平，而相邻有砟轨道路段Q值少数达到100分以上，虽然中间进行过大修有砟轨道线路，Q值也达到40～60分之间。由于无砟轨道采用整体式轨下基本，对抵抗轨道变形及变形积累有极好性能，故自高精度铺设完毕之后，轨道几何状态变化很小。(4)无砟有砟轨道经常维修费用(维修工作量)对比分析日本山阳新干线有砟无砟轨道1990年前历年从事各项维修费用及年平均费用数据记录，资料显示：历年板式轨道维修费用与有砟轨道维修费用之比大概为1：2.13，其重要因素是有砟轨道维修工作重要用于“综合捣固”、“起道”及道床作业关于“其她”作业。而无砟轨道则没有“综合捣固”、“起道”作业，并且“其她”作业也大量减少，剩余“扣件”及“填层”作业量相对较少。德国铁路对无砟轨道和有砟轨道维修费用也进行过大量记录分析：无砟轨道重要用于过渡段解决（(平均每过渡段平均维修费用1920马克)，另一方面是用于轨道检查(每年每千米轨道检查费用720马克)，而真正用于线路维修和其她作用费用很少。(5)无砟、有砟轨道经济效益对比分析依照国外经验，在进行有砟轨道和无砟轨道经济对比分析时，只比较构造自身工程费和维修费，并不涉及到线下部构造费用。德国铁路于1998年对无砟轨道和有砟轨道技术经济效益进行了系统比骄傲分析。在“经济性比较”中指出，过去，有砟轨道工程投资明显低于无砟轨道。在研究开发初期，无砟轨道工程造价是有砟轨道好几倍，而当前价格比值有助于无砟轨道，已减少到约1.5倍。1974年日本板式轨道正式铺设，到后1994年进行总结时候，在新干线上铺设板式轨道共计935Km，加上在窄轨铁路上铺设板式轨道共计有2400多延长公里。在工程造价总结中指出：板式轨道造价是有砟轨道1.3～1.5倍，养护费用约为有砟轨道0.53倍，板式轨道中增长投资可以在9年内得到偿还。通过国外关于无砟轨道工程投资合理偿还分析，结合国内秦沈线、京津城际客运专线铺设了无砟轨道铁路线路使用运营状况，证明无砟轨道比有砟轨道具备更高经济价值。(6)无砟、有砟轨道维修天窗时间对比分析当前，有高速铁路国家，由于铁路未能成网，高速铁路运营距离和时间都不能很长，在一定期间内没有客运需求，普通都作为线路维修“天窗”。无砟轨道没有有砟轨道床养护与维修作业，其维修作业量和作业人员大大减少，并免除了与道床养护和维修关于大型养路机械上到作业，其综合维修天窗时间设立时间就可以大大缩短。在有砟轨道条件下，综合维修天窗时间决定于线路维修作业需求，这就必要预留很长时间。由于无砟轨道维修作业时间很短，综合维修天窗设立时间将取决于接触网维修作业需要。依照关于研究，接触网维修作业时间为2小时左右。国内在大量建设客运专线状况下，使用无砟轨道可以大大减少综合维修天窗时间，大大增长列车运营速度来回站点间频率，有效地增长线路经济价值。3.2国外无砟轨道类型及特点无砟轨道是一种少维修轨道构造，它运用成型组合材料代替道砟，将轮轨力分布并传递到路基基本上。无砟轨道按照构造可以分为整体构造式和直接支撑式。路基上无砟轨道普通由基本防冻层、支撑层、承载层、防排水系统、轨道扣件系统，以及其她附属设施共同构成。而桥梁和隧道中无砟轨道，直接在构造混凝土上铺设。各国无砟轨道系统构成具备不同特点。3.2.1博格板式无砟轨道博格板式无砟轨道系统前身是1979年铺设在德国卡尔斯费尔德一达豪一种预制板式无砟轨道。通过对其进行涉及预应力构造、构造尺寸、纵向连接等方面优化改进；采用先进数控磨床来加工预制轨道板上承轨槽；使用迅速方面测量系统，使用精度容易满足高速铁路对轨道几何尺寸高规定。高性能沥青水泥沙浆垫层可觉得轨道提供恰当刚度和弹性。博格公司轨道板施工研制生产了成套设备，使得博格板式轨道机械化限度高于普通轨道构造。博格板式无砟轨道已获得了德国联邦铁路管理局颁发允许证，可用于300km.h-1高速铁路，当前正在德国纽伦堡至英戈尔施塔特新建高速线上铺设。系统构成：(1)系统构成路基上博格板式轨道系统和构造见下图。其层次构成依次为：级配碎石构成防冻层(FSS)30cm厚水硬性混凝土支承层(HGT)、3cm厚沥青水泥沙浆层、20cm厚轨道板，在轨道板上安装扣件。博格板式轨道系统轨顶至水硬性混凝土顶面距离为474mm。(2)轨道板预制轨道板是在预应力台座上生产出来，混凝土强度级别为C45/55，可以采用普通混凝土或钢纤维混凝土。预制轨道板横向为预应力钢筋，纵向为普通钢筋，板与板之间在纵向通过伸出钢筋进行传力连接。采用这种预制轨道板轨道均匀性好耐久性强，横向及纵向抗滑移阻力高。在混凝土预制轨道板收缩徐变完毕后，使用数控磨床对承轨台进行机械加工(承轨台在生产时已留出了加工余量)，可以达到极好精度，大大减少了现场调试工作。轨道板进行安装定位时不需过渡轨，只需对承轨台上指定测量点进行精准定位即可。预制轨道板有如下3种形式：1)原则预制轨道板原则预制板为长度6.50m,板厚200mm单向预应力混凝土板，板与板之间有纵向连接，合用于路基、桥长25m及如下桥梁和隧道。2)特殊预制轨道板特殊预制轨道板为最大板长4.50m。板厚300mm钢筋混凝土板，可用在长度不不大于25m桥梁上。特殊预制轨道板设有减振系统(质量弹簧系统)，必要时还可在特殊预制板里安装信号设备。3)其她补充型预制轨道由于存在着桥梁、隧道、道岔和新线与既有线路接处等控制点，必要时需对预制轨道板长度进行调节，为此可生产长度从0.60m到不大于6.50m不等预制轨道板。(3)水硬性材料支承层(HGT)该层厚度为300mm，由素混凝土构成。水硬性材料支承层作用是保证系统刚度从防冻层经预制轨道板到钢轨递增。在隧道和明洞里不设水硬性混凝土支承层，直接铺设在构造底板上。(4)防冻层路基上应铺设一层防冻层，以防止路基因冻融循环所引起冻胀。防冻层由级配碎石构成，也具备防止毛细作用发生功能。(5)沟槽为防止轨道扣件处混凝土浮现裂缝，在承轨台之间预设了沟槽。(6)承轨台轨道扣件安装在承轨台上。承轨台用数控机床磨削加工，加工精度为0.1mm。(7)轨道扣件预制轨道板磨削工序完毕之后，在工厂里预安装轨道扣件。

图3-1桥长不大于25m桥上博格板无砟轨道截面博格板式轨道除了完全满足德国铁路对于轨道技术规定外，还具备如下特点。1)轨道板在工厂批量生产，进度不受施工现场条件制约。2)每块板上有10对承轨台，承轨台精度用机械打磨并由计算机控制。工地安装时，不需对每个轨道支撑点进行调节，使工地测量工作可大大减少。3)预制轨道板可用汽车在普通施工便道上运送，并通过龙门吊直接在线路上铺设，不必二次搬运。4)现场重要工作是沥青水泥沙浆层灌注，灌浆层在灌注5~6h后即可硬化。5)具备可修复性，除在每个钢轨支撑点处(轨道扣件)调高余量外，还可调节预制板自身高度。6)博格板式轨道缺陷是制造工艺复杂，成本相对较高。

图3-2桥长不不大于25m桥上博格板式轨道板原则截面适应不同基本设施条件博格板式无砟轨道：1)路基博格板式无砟轨道在路基上原则截面，见图3-2。为了将工后沉降控制在容许范畴内，必要时应对地基进行加固解决。在路基上铺设预制轨道板(间隙为50mm)，一方面使用调高装置对轨道板进行调节和精准定位，再将轨道板与水硬性材料支承层之间间隙进行密封解决，灌浆后密封灌浆孔。接下来进行轨道板连接。先在窄缝处灌浆然后连接张拉预制轨道板两端露出螺纹钢筋，使接缝处始终处在压应力状态下，最后在宽接缝处浇注混凝土，起到保护作用。2)长度不大于25m桥梁对于长度不大于25m短桥来说，气候变化对桥梁变形影响很小。因而，在短桥上可使用博格板式轨道系统原则预制轨道板。见图3-4为短桥上博格板式无砟轨道原则截面图。3)长度不不大于25m桥梁当桥梁长度超过25m时，受温度变化和活载引起桥梁挠度影响，桥面在纵向和横向会发生位移。因而，桥上需使用特殊预制轨道板，设立限位块，以避免这种位移对轨道板产生不良影响。4)隧道隧道内博格板式无砟轨道原则截面见图3-3。图3-3隧道内博格板式无砟轨道原则截面

图3-4短桥上博格板式无砟轨道原则截面图

图3-5减振降噪博格板式无砟轨道5)减振降噪办法：在对环境规定比较高地段，无砟轨道需要降噪和防振处见图3-5，为减振降噪博格板式无砟轨道。3.2.2雷达型无砟轨道雷达型无砟轨道于1972年铺设于德国比勒非尔德至哈姆一段线路上，以雷达车站而命名。在使用过程中不断优化，从最初雷达普通型发展到当前雷达型，并且针对路基、桥梁、隧道不同基本进行了某些修改。图3-6为最早雷达普通型无砟轨道构造形式。图3-7为雷达型无砟轨道构造形式优化过程。

图3-6最早雷达普通型无砟轨道构造形式雷达型无砟轨道最初为整体轨埋人式轨道，到雷达柏林(READ-BER-LIN)已经发展为钢筋木行梁支撑双块埋入式无砟轨道，但承载层依然是槽形。发展到雷达型时，成为由钢筋木行架连接双块埋入式轨道，其混凝土承载层改成平板。图3-7为雷达型轨道截面图，图3-8为雷达型无砟轨道构造系统图，图3-9为原则支承块构造组装图。

图3-7雷达型轨道截面图

图3-8雷达型无砟轨道系统构成：雷达型无砟轨道系统构造如下：基本为水硬性混凝土支承层，厚度300mm，强度不应低于15N·mm-2。B355W60M型双块式轨枕按照650mm间距排列，每组轨枕枕块下依托两个钢筋木行架支撑，轨枕块精准定位后浇注混凝土，混凝土标号为B35。轨枕与轨道承载层整体相连，现浇轨道板厚240mm，轨枕上安装IOARV高弹性胶垫，采用Vossloh300型扣件系统。扣件螺栓锚在双块式轨枕内，使用UIC60钢轨。无砟轨道混凝土板(B35)为钢筋混凝土构造。配筋率为0.8%~0.9%，从而将也许浮现裂缝宽度限制在0.5mm范畴内，可防止连接钢筋受到腐蚀。雷达型无砟轨道具备如下特点：(1)与雷达普通型轨道相比，轨顶到水硬性混凝土上表面距离减少到473mm，轨道板各层厚度合计减少了177mm；在轨距不变前提下，轨枕全长由2.6m减少到2.3m。所用混凝土量大大减少。(2)埋入长轨优化为短枕，后期浇注混凝土与轨枕之间裂缝减少。(3)对土质路基、桥梁、高架桥、隧道、道岔区段以及减振规定区段，可以采用统一构造类型，技术规定、原则相对单一，施工质量容易控制，更适应于高速铁路。(4)槽形板取消，使得轨道混凝土承载层灌注混凝土捣固作业质量易于保证。(5)两轨枕块之间用钢筋木行梁连接，轨距保持稳定。(6)表面简洁、平整，美观美丽。图3-9桥梁上雷达型无砟轨道合用不同基本设施条件雷达型无砟轨道：1)路基对于安装于土质路基上无砟轨道，依照ZTVT-StB规定，在厚度为30cm水硬性混凝土支承层上铺设轨道承栽层。水硬性混凝土支承层是一种拌合水泥加以稳定支承层，该支承层在适应性实验中显示最低强度应为15N·mm-2。该层每隔5m设沟槽，以控制裂缝形成。在ZTVT-StB规定中，水硬性混凝土支承层下应铺设防冻层。防冻层位于土质路基之上，而土质路基铺设应遵循DS836中规定。2)桥梁、隧道图3-9为桥梁上和隧道中雷达型构造图。桥梁上雷达型上部构造与路基上基本相似，重要差别是，由于要保持混凝土承载层与桥面混凝土板横向稳定，两者纵向之间接触面设计成了凸凹构造。桥梁上雷达型可以使二期恒载大大减少。由于雷达型构造高度较低，为减少隧道断面面积提供了有利条件。实例是德国科隆－法兰克福线双线高速铁路(300km·h-1)，线间距4.5m，隧道断面92m2。3)道岔区为了整个轨道系统(用于干线和道岔区段)一致性，实现系统工程互相衔接，调节了用于雷达型无砟轨道系统道岔区段设计，以减少轨道高度。该项开发核心是基于B355W60M双块式轨枕对混凝土道岔轨枕进行设计和定位。图3-10韩国高速铁路雷达型普通无砟轨道构造图雷达型无砟轨道应用状况：当前德国铺设无砟轨道线路50%以上为雷达型无砟轨道。这种无砟轨道除了在德国成规模地应用外，在世界其她国家和地区也得到认同并使用。韩国高速铁路一期工程虽然以有砟轨道为主，但在新建段(汉城－大邱)3座隧道和光明车站6股站线(车站侧线)上也铺设了几段无砟轨道，采用是德国雷达普通型无砟轨道构造型式(见图3-10)，单线延长里程53.841km。当前，韩国以为已充分掌握该项技术，筹划在第二阶段大邱至釜山新建高速线上所有采用无砟轨道。印度(宽轨)和荷兰新建铁路中无砟轨道也采用了德国雷达型(见图3-11、图3-12和图3-13)。

图3-11印度宽轨线路雷达无砟轨道构造图

图3-12荷兰雷达型无砟轨道构造图国内在秦沈线沙河桥和渝怀线鱼嘴2号隧道(曲线)分别铺设了长枕埋入式无砟轨道692m和710m。正在建设遂渝线无砟轨道综合实验段岔区(路基)也将采用轨枕埋入式无砟轨道。国内台湾省台北－高雄高速铁路道岔区也某些采用了雷达型无砟轨道。总之，雷达型无砟轨道在不同国家和地区运用，还需要依照不同国家和地区技术原则进行改进，以适应本国铁路发展。

图3-13荷兰采用雷达型无砟轨道3.2.3日本板式无砟轨道日本无砟轨道技术重要以新干线板式轨道构造为代表。20世纪70年代，板式轨道作为日本铁路建设国标进行推广。因而，日本板式轨道应用非常广泛，到当前为止，其板式轨道合计铺设里程已达到2700多延长公里。当前惯用有普通A型轨道板、框架型轨道板、用于特殊减振区段上防振G型轨道板及初期用于路基上RA型轨道板等。日本板式轨道型式及其基本特性：日本对各种型号板式无砟轨道开发是统一有序。在近年实验研究实践中，对不同级别线路、不同自然条件、不同车速和不同规定开发出不同型号板式无砟轨道。为了区别各种型号无砟轨道，日本规范了轨道板型号表达办法，