地铁轨道施工概述课件

地铁轨道工程概述及铺轨工艺
一、地铁的发展
1863年1月10日，用明挖法施工的世界上第 一条地铁在伦敦建成通车，列车用蒸汽汽 车牵引，线路全长6.4km。1890年12月8日 伦敦首次用盾构法施工，建成用电气机车 牵引5.2km的另一条线路。从此，城市交通 进入轨道交通时代，因此可以说城市轨道 交通的历史比汽车的历史还悠久。
俄罗斯地铁站
法国里尔地铁无人驾驶的全自动列车
新加坡地铁
东京地铁线路图
二、我国地铁发展
1969年，北京开通了我国第一条地铁线路， 此后停顿了20多年，到1995年上海才建成 地铁一号线。目前，我国已成为世界上最 大的轨道交通市场。根据我国“十一五"城 市轨道交通发展规划，北京、上海、广州、 南京、重庆、武汉、沈阳、西安、成都、 杭州、苏州等15个大城市，在未来的10年 里，规划建设轨道交通线路55条，总长度 约1700公里，投资额6000亿元。我国进入 轨道交通大发展时期。
缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有 行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨 道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列 优点。有资料表明，从节约劳动力和延长 设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路 可节约维修费用30%~70%。在桥梁上铺设无 缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击， 改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使 用寿命，减少养护维修工作量。这些优点 在行车速度提高时尤为显著。
三、轨道结构的形式
最常见 的钢轮钢 轨系统由 钢轮轮缘 和钢轨之 间的作用 里来提供 导向力。
轨道是铁路线路的组成部分，这里所指的 轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、 防爬设备和道岔等。
作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路 基之上，起着列车运行的导向作用，直接 承受机车车辆及其荷载的巨大压力。在列 车运行的动力作用下，它的各个组成部分 必须具有足够的强度和稳定性，保证列车 按照规定的最高速度，安全、平稳和不间 断地运行。
无缝线路原理
无缝线路的特点是轨条长，当轨温变化时， 钢轨要发生伸缩，但由于有约束作用，不 能自由伸缩，在钢轨内部要产生很大的轴 向温度力。为保证无缝线路的强度和稳定， 需要了解长轨条内温度力及其变化规律。 为此首先要分析温度力、伸缩位移与轨温 变化及阻力之间的关系。
钢轨连接现场
（2）无缝线路 Long welded rail
钢和钢是同种材料，可以通过焊接的方式 将其焊接成长钢轨。
焊接长钢轨线路就是无缝线路。
一般而言，焊接长钢轨的无缝线路长为1～ 2km，目前技术上已可能做到全路段的超长 无缝线路。
无缝线路技术
无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路， 又称焊接长钢轨线路。它是当今轨道结构的一项重要 新技术，世界各国竞相发 展。
钢轮钢轨系统
轮缘是 有高度h和 坡度的，钢 轨顶面也是 由圆弧组成， 保证钢轮向 中间靠。
2、轨道结构的组成
轨道结构的组成： 钢轨 轨枕 道床 连接部分（扣件） 道岔 附属设备
2-1钢轨
（1）钢轨
钢轨的化学成分 钢轨的主要成分为铁（Fe），其次是碳（C),含碳量增加，
接头和轨缝
接头 轨道上钢轨和钢轨之间用夹板和螺栓连接，称为钢轨接头
。 接头处的轮轨动力很大，接头时轨道结构的薄弱环节。 轨缝 为适应钢轨热胀冷缩的需要及便于更换钢轨，需要在街
头处预留轨缝 预留轨缝的条件： （1）当轨温达到当地最高轨道温度时，轨缝应大于或等
于零，使轨端不受挤压力，以防止温度压力太大而胀轨 跑到。 （2）当轨温达到当地最低轨道温度时，轨缝应小于或等 于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉 弯或者拉断。（构造轨缝是指受钢轨，接头夹板和螺栓 尺寸限制，在构造上能实现，但是含碳量越高，会使 延伸率、冲击性越差，所以含碳量一般不超过0.82%其他 成分还有锰、硅、磷、硫等。锰能够提高强度和韧性，一 般低碳钢含锰为0.6%~1.0%，对含锰超过1.2%的称为中锰 钢，属于低合金钢， 钢轨类型 钢轨的类型和强度以kg/m来表示。每米钢轨的质量越重， 它所承受的荷载越大。世界上第一条铁路的钢轨为18kg/m， 最重的钢轨在美国，重达77kg/m。我国现行的钢轨标准有 50kg/m、60kg/m、75kg/m、43kg/m四种。
第二次世界大战的爆发和汽车工业的发展， 促使了城市交通的停滞和萎缩。汽车的灵活、便 捷和可达性，一度成为城市交通的宠儿，得到飞 速发展。而轨道交通因投资大、建设周期长，一 度失宠。这一阶段只有五个城市发展了地铁。
3.高速发展阶段（1970年至今）
世界各国城市化的趋势，导致人口高度集 中，要求轨道交通高速发展以适应日益增 加的客流运输、各种技术的发展也为轨道 交通奠定了良好的基础。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一， 由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴 随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。 接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道 床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命 缩短、维修劳动费用的增加。养护线路接头区的费用 占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的 数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。 随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺 点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
城市轨道交通的发展经历了曲折的过程，大致分 为以下几个阶段：
初步发展阶段（1863—1924年）
在这一阶段，欧美的城市轨道交通发展较快， 期间13个城市建成了地铁，还有许多城市建成了 有轨电车。20世纪20年代，美国、日本、印度和 中国的有轨电车有了很大的发展。
2．停滞萎缩阶段（1924—1949）
为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本 世纪三十年代开始至今，一直致力于这方 面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接 起来构成无缝线路。这中间首先遇到了接 头焊接质量问题；其次就是长轨在列车动 力和温度力共同作用下的强度和稳定问题； 还有无缝线路设计、长轨逐步解运输、铺 设施工、养护维修等一系列理论和技术问 题。随着上述一系列问题的决，无缝线路 在世界各国得到了广泛的运用。