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第一章 铁路运输概述_图文

铁路运输发展史



路 运

第一章 绪论



概系

Contents

念统 与构

交通工具的发展

特成



要求:了解交通运输发展过程,掌握铁路运输概念、 特点,铁路运输系统的构成。

第一节 概述
一、交通工具的发展历程 原始社会由于生产力的发展,出现了畜牧业和农
业的分工,开始了产品交换,产生了局部范围内的小 量运输。
后来出现了手工业和农业的分工,产生了货币, 商品交换量迅速增加,运输的范围和数量也相应扩大 和增长。社会分工越来越细,逐渐形成专门从事旅客 和货物运输的运输业。运输从古代的人力拖拽到今天 的航空运输,都经历了漫长的道路。

舟、车、路的出现 远古人类从事狩猎、采集活动,及频繁的迁
徙活动,都是凭借人的体力。古代人们大都是 沿河而居的。
随着火和石斧的应用,适应捕鱼和渡河的需要, 便创造出最早的水上交通工具——独木舟。

? 考古学家所发现的最早的埃及船
只是在Abydos的Khasekhemwy王陵 附近地区发现的一只陪葬船,长度23 米。所有部件完全由绳索捆绑在一起, 没有使用钉子。
该船建造于5000年前,估计属于 埃及第一朝代的国王。

? 世界上最古老的船只是荷兰的Pesse独木舟 (8200-7600 BC)

人类早期在运输方面的另一件大事是懂得驯养牛、马 、骆驼和大象等动物,并用它们代替人力运送货物,还 供人骑乘。 古代苏美尔人最早制成用牲口拉的车。中国商周时期 甲骨文、青铜器铭文中有表示车的象形字,反映出中 国当时的车已有辕和可供乘坐的车厢,并且已经掌握 了“驾马伏牛”的技术。

车出现后,为了加快运送速度和提高负荷量,便产 生了修筑道路的要求。古代的埃及、波斯、印度、罗马 ,都修筑过坚固的石砌道路。

中国在春秋战国时期,战争频繁,修筑了许多通行 战车的道路。在秦岭地区开辟了著名的“金牛道”。 (公元前316年,秦惠王将金牛赠送给蜀王,西蜀五丁 引金牛成道,是穿越巴山沟通秦蜀的一段道路)

秦始皇统一六国后,大修驰道,颁布“车同轨”的法 令,使车辆可畅行全国。同时又设置驿道,颁布有关 邮驿的法令,建立起传递官府文书和军事情报的邮传 系统。

汉朝开辟了经西域通往西方的道路,中国精美的丝 绸可由这条路运往波斯以至罗马,这条通道被后人 称为丝绸之路。

机动船和机车的问世 18世纪下半叶蒸汽机的发明,导致了产业革
命。 从19世纪初开始,蒸汽机相继应用于船舶和
在铁路上运行的车辆上,于是机动船和机车问世 了。从此,开辟了近代运输的新纪元。

1807年,美国发明家R.富尔顿在前人研究的 基础上,首次在“克莱蒙脱”号船上用蒸汽机驱 动装在两舷的明轮,在哈得孙河上试航成功。航 速为4公里/时。

1819年“萨凡纳”号船最初作横渡大西洋航 行至英国,使用蒸汽动力航行的只有85小时。除机 械动力外,还靠风帆行驶。
19世纪30年代,完全以蒸汽机为动力的“威 廉”号船横渡大西洋取得成功。

泰坦尼克号
? 船上有25台双端锅炉和4台单端锅炉,它们的动力来自159台 煤炭熔炉,24小时不断提供强大动力的蒸汽。动力系统由3套主机 组成,其中2套为4汽缸往复式蒸汽机,另外1套为蒸汽轮机。主机 功率超过51000马力,因此泰坦尼克号的最大时速可以达到23节。

玛丽皇后号

英资怡和洋行投实资际兴意建义,上是的从第吴一淞条铁路。
车在英18国25斯公码引年里托头起,1到轰克英87上动顿6国年海。—发7的8月月—明窄市331由达日轨日家8丰8唐江灵铁,8G南山年.湾路因顿区斯到展段,碾)铁蒂胥筑通全死,路各至芬车长一长庄天上森营1名94(津行.业制士.75今,公,驶造唐全里成的山长。功蒸,汽揭机开 了铁路运输兵的,沿序途幕居。民铁阻1路止30运列公车里输继,的续命出运名现行为,。"津是唐世铁界交通 史上的重大10事月下2,件4并日。于,随次清后年政,1府0欧出月银予美2以各8路拆.国5"毁万。相。两继买兴起修筑铁 路的高潮。
1876年,英国商人修筑了中国第一条铁路的淞 沪铁路。1881年中国修建了唐胥铁路。完全由中国 人自己筹办的第一条铁路,是杰出的工程师詹天佑 主持设计和施工并于1909年建成通车的京张铁路。

国家 英国 意大利 美国 瑞士 法国 西班牙 比利时 秘鲁 德国

部分国家修建第一条铁路的时间表

修建时间(年份)

国家

修建时间(年份)

1825

印度

1852

1839

加拿大

1836

1830

澳大利亚

1847

1844

俄罗斯

1837

1832

南非

1860

1848

奥地利

1838

1835

日本

1872

1851

荷兰

1839

1835

中国

1876

? 衣、食、住、行是人类的基本活动,交通是人们 的基本需要,人类社会发展进步与交通运输息息 相关。
? 技术是推动交通发展进步的核心。 ? 社会经济的发展必然要求交通的匹配。

二、铁路运输的概念与特征 1、 铁路运输——是指车辆在机车的牵引下沿着铁 路运行,实现旅客或货物空间位移的过程。 铁路运输的发展 历史:近200年。 发展趋势:高速铁路和重载运输方向发展。 高速铁路:新建设计开行250公里/小时及 以上动车组列车,初期运营速度不小于200公里 /小时的客运专线铁路。

特点:除具有一般铁路运输的特点外, 还有速度快、舒适程度高等特点。 主要形式: *日本新干线 *法国TGV *德国ICE模式 *英国APT模式 *中国CHR(China Railway High-Speed)
复兴号

重载运输:年运量为2000万吨的线路、单元或组合 列车达到或超过5000吨,列车中车辆轴为25吨重, 符合条件之二,即为重载。 轴重指的是每根车轴允许分摊的最大整车重量。 比如说铁路货车,两个转向架4根轴,空载重量一 般为20吨,满载情况下为100吨,你要以满载情况 下的重量作为轴重计算依据,100除以4等于25吨。

2、铁路运输的特征 ? 运输能力大,运输成本较低 ? 速度比较快 ? 安全可靠 ? 通常需要依靠其他运输装备的配合,才能实现门到门的运

? 对铁路路线的依赖性强 ? 建设周期长,初期投资大 ? 污染性较低 ? 受气候限制小
缺点:投资大,设备庞大不易维修,货损较高,营运缺乏 弹性。

三、铁路运输系统构成 固定设施 铁路线路 铁路车站 运输工具 车辆 机车 控制系统 信号控制系统 生产管理系统

(一)铁路线路 1、铁路线路概念
是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个带 状整体工程结构。
它是由轨道结构及支撑它的路基、涵洞或桥 梁、隧道等组成。

2、铁路等级
中国铁路等级,传统铁路时代简单明了,高铁时代较复杂。 (1)综合等级:高铁级、国铁Ⅰ级、 Ⅱ级、 Ⅲ级、 IV级
等;地铁Ⅰ级Ⅱ级。各个大级里面又有小的分类:依据 单线复线、燃力电力等。高铁快铁都是电气化铁路,普 铁(时速160公里以下)分为电气型和燃气型。 (2)时速等级:高铁(250公里以上)—快铁(160-250公 里)—普铁是三大档次。 (3)客货等级:客运专线、客货共线、货运专线。

根据中国《铁路线路设计规范》,铁路按其在铁路网中的作 用、性质和运输客货运量,进行分级。 GB50090-99规定: 分Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ级铁路。 GB50090-2006规定:分Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 IV级。 Ⅰ级铁路:铁路网中起骨干作用的铁路,或近期年客货运量
≥20Mt(百万吨)者; Ⅱ级铁路:铁路网中起联络、辅助作用的铁路,或近期年客
货运量<20Mt且≥10Mt者; Ⅲ级铁路:为某一区域或企业服务的铁路,近期年客货运量
<10Mt且≥5Mt者。 IV级铁路:为某一地区或企业服务的铁路,近期年客货运量
<5Mt者。 年客货运量为重车方向(运量大的方向)货运量与由客车对 数折算的货运量之和。1对/日旅客列车按1.0Mt年货运量折 算。

3、铁路线路的结构 (1)组成:
路基、桥涵、隧道和轨道组成。 (a)路基
路基是为满足轨道铺设和运营条件而修建的土 工构筑物。
作用:直接承受轨道的重量及其上的载荷。 要求:有足够的强度和足够的宽度。

结构形式:
?路堤:即路基面高于天 然地面,以填筑方式构 成。
?路堑:即路基面低于天 然地面,以开挖方式构 成。

(b)桥隧建筑物

桥梁——交通上用来跨越河流、山谷、线路 等障碍的建筑物。

组成:由桥跨结构、桥墩(桥台)和基础三 部分组成。

分类:

梁式桥

基本类型

拱式桥

按受力体系

钢架桥

悬吊桥

组合形式:斜拉桥

杆系拱桥

涵洞与隧道 涵洞——设在路堤下部的填土中,用以通过
水流的一种建筑物。 组成:由洞身、基础、端墙和翼墙组成。
作用:便于水流和人流通过。 隧道:修筑于山岭、河床、海峡或湖底,使得 公路、铁路线方便地跨越障碍的建筑物。

(c)轨道 组成:由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道
岔等主要部件组成。 钢轨 组成:轨头、轨腰和轨底组成。 类型:75kg/m,60kg/m,50kg/m,43kg/m。 长度:25m,12.5m。另有若干标准缩短轨(曲线缩短轨长度 有比12.5m标准轨短 40、80、120mm 的三种,有比25.0m标 准轨短40、80、160mm的三种)。 作用:导向和承受车轮压力。 要求:足够的强度、刚度和硬度。

铁路轨道结构图

(d)轨枕 作用:传力,保持钢轨位置和轨距。 类型: 木枕: 材料 钢筋混凝土枕

结构

普通钢筋混凝土轨枕 宽钢筋混凝土轨枕 隧道、桥头、车站

轨枕

(e)联结零件 分为两类:接头联结零件和中间联结零件。 接头联结零件:有鱼尾板、螺栓、螺帽和弹簧垫
圈等。 作用:用于钢轨接头处,将两根钢轨连接起来。 中间联结零件:木枕用的道钉和垫板,钢筋混凝
土轨枕用的扣件 作用:将钢轨紧扣在轨枕上。
鱼尾 片

(f)道床
作用:支撑和固定轨枕,减小其上动载荷对路基的冲 击。
要求:具有坚硬,不易风化,富有弹性和排水性好的 结构材料筑成。如碎石、卵石、粗砂。
(g)防爬设备
轨道爬行——因列车运行时纵向力作用,使钢轨产 生纵向移动,甚至带动轨枕一起移动的现象。

出现的地方:列车纵向作用力大的地方。如单向 铁路的重车方向,长大下坡道上,进站前的制动 距离内。
危害:引起轨缝不匀,轨枕歪斜,影响行车安 全。
防止措施:
?*增加钢轨与轨枕间抓扣压力和道床阻力 ?*设置防爬设备

(h)道岔
它是铁路线路和线路间连接和交叉设备的 总称。
作用:车辆平稳地由一条线路转向另一条 线路。
常用形式:单开道岔、双开道岔、三开道岔 以及多开道岔。
选用原则:一般根据侧向通过的列车速度 的要求,选择适宜型号的道岔。不超过50km/h 的用12号,超过50km/h的用18号,超过80km/h 的用30号(常用9,12,18号)。

车轮通过此处时, 有可能因走错辙 叉槽而引起脱轨

(2)铁路的主要技术参数 1)轨道上钢轨的相互位置 直线部分的轨距与水平 轨距:是钢轨轨头顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间 的最小距离。 常用形式:标准轨距(1435mm)、宽轨距和窄轨距。
水平:要求保持水平,轨顶面高差不超过4mm。

2)曲线部分的轨距和水平 曲线部分的轨距需加宽,为提高车辆的横向稳定性, 需进行超高处理。
3)限界 限界——为了确保机车车辆在铁路线路上运行的安全 ,防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备,而对 机车车辆和接近线路的建筑物、设备所规定的不允许 超越的轮廓尺寸线。

其中: 机车车辆限界是机车车辆横断面的最大极
限,它规定了机车车辆不同部位宽度、高度的 最大尺寸和底部零件至轨面的最小距离。
建筑接近限界是一个和线路中心线垂直 的横断面,它规定了保证机车车辆安全远行所 必需的横断面的最小尺寸。

4)线路标志
在铁路沿线设置的指示或提醒列车运行的标志 的总称。
设置位置:应埋设在计算里程方向的线路左侧。
类型:主要有:公里标、半公里标 、曲线标 、圆 曲线和缓和曲线始终点标 、桥梁标 、坡度标、管 界标、站界标等。
作用:反映铁路线形情况,引导司机及维护人员 正确操作。

线路上各种各样的标志

设于桥梁两端桥 头处,标明桥梁 编号、中心里程
和长度

铁路局、工务段、线路 工区、供电段的管界标: 管辖地段分界处,两侧
标明所向单位名称 警冲标:两会合 线路线间距为4m 的中间

设于坡度变 坡点处,标 明坡度值及
长度

(二)铁路车站
1、区间与分界点
区间——车站将每一铁路线路划分成的若干个 段落,每一段落则称为区间。
车站就成为相邻区间之间的分界点。
由于车站上除了正线以外,还配有其他线路(到发线、 牵出线等),所以我们把各种车站称为有配线的分界点 。此外,还有无配线的分界点,它包括非自动闭塞区段 的两车站间设置的线路所和自动闭塞区段的两车站间划 分为若干个闭塞分区处所设置的通过色灯信号机。区段 通常是指两相邻技术站间的铁路线段,它包含了若干个 区间和分界点。

车站:我们把设有配线办理列车到发、会让、越行、解编 及客货运业务的地点称为车站。 车站是分界点的一类,分界点还包括线路所和通过色灯信 号机。 站间区间——车站与车站之间的区间。 间区间——车站与线路所之间的区间。 闭塞分区——自动闭塞区段上通过色灯信号机之间的段 落。 区段——通常指两相邻技术站间的铁路线段。 铁路车站的基本组成: 客运设备、货运设备、站内线路、信号与通讯设备。

2、车站的分类

按政治、经济地位、业务量分:特等站、一等至五

等站。

中间站

按技术作业分

区段站

编组站

按业务性质分

客运站 货运站 客货运站

? 中间站:指办理列车接发、会让、通过、列车摘 挂和装卸作业的车站。一般设在技术站之间区段 内,有些中间站还进行机车给水、加煤等整备作 业,补机摘挂,列车技术检查和凉闸作业,列车 始发和终到作业。

? 区段站:多设在中等城市和铁路网上牵引区段(机车交路) 的起点或终点。是铁路路网上划分牵引区段的地点,除办 理列车运转及客货运业务外,主要任务之一是为邻接区段 供应机车。
区段站的作业: ①客运业务:与中间站办理的客运业务基本相同,只是数 量较大。 ②货运业务:与中间站办理的货运业务大致一样,但作业 量要大。

③运转作业: ? A 与旅客列车有关的运转作业。 ? B 与货物列车有关的运转作业。主要办理无改编中转列车
的接发和有关作业。对区段列车和沿途摘挂列车,要进行 解体和编组作业。同时还办理向货物、工业企业线取送作 业车等。某些区段站还担当少量的始发直达列车的编组任 务。
④机车业务;主要是换挂机车和乘务组,对机车进行整备、
修理和检查等。
⑤车辆业务:办理列车的技术检查和车辆的检修任务。在少
数设有车辆段的区段站上,还办理车辆的段修业务。

? 由上述可知,区段站所办理的作业,无论从数量上或 种类上,都远较中间站繁多。而在所办理的解、编及中转 列车中,又以无改编中转列车所占的比重为大。
? 所有到达区段站的货物列车,按它在该站所进行的作 业性质,可以分为两类:一类是到达本站不解体,只作技 术检查和机车换挂等作业,然后继续运行的列车,叫做无 改编中转列车;一类是到达本站后,要将列车解体,这种 列车叫做改编列车(解体列车)。

? 编组站:从事铁路货物列车编组和解体作业的车 站。 中国铁路编组站的分类及分布见下表:

3、车站线路种类 车站应设有正线,根据车站作业的需要还需配置各种用
途的站线。 正线:连接区间并贯穿或直股伸入车站的线路。 段管线:铁路机务段、车辆段、工务段、电务段等专用
并管理的线路。 特定用途线:为保证安全而设置的安全线和避难线。 站线包括了到发线、牵出线、调车线、货物线及站内指
定用途的其他线。 到发线:供接发旅客和货物列车的线路。 货物线:用于货物装卸作业的货车停留线路。 调车线、牵出线:用于车列解体和编组并存放车辆的线
路。 站内指定用途的其他线路主要有机车走行线、机待线、
车辆站修线、驼峰迂回线及驼峰禁溜线等。(驼峰是利用车 辆自身的重力和驼峰的高度并辅以机车推力来解体车列的一
种调车设备)。

车站线路图
Ⅱ-正线;1,2,3-到发线;5,6,7,8-调车线;9, 10-站修线;11,13-牵出线;12-货物线;机1-机车 走行线。

站内正线规定用罗马数字编号(Ⅰ、Ⅱ…),站线用阿 拉伯数字编号(1、2、 3…)。 ①在单线铁路上,应当从站舍一侧开始顺序编号;位于站 舍左 、右或后方的线路,在站舍前的线路编完后,再由正 线方向起,向远离正线顺序编号,如图。

②在复线铁路上,下行正线一侧用单数,上行正线一侧 用双数,从正线向外 顺序编号,如图。

③尽头式车站,站舍位于线路一侧时,从靠近站舍的线 路起,向远离站舍方向顺序编号。站舍位于线路终端时, 面向终点方向由左侧线路起顺序向右编号,大站上股道较 多,应分别按车场各自编号。

(三)铁路车辆 铁路列车是由铁路车辆挂上机车所构成。
1、铁路车辆 铁路车辆——是指本身没有动力,用于运送旅客
和货物的铁路专用工具。 (1)分类:
按用途分:客车、货车及特种用途车。 按车轴数分:四轴车、六轴车和多轴车。 (2)车辆的基本构造 由车体和车底架、走行部、车钩缓冲装置、制动装 置四大部分组成。

? 车体的形式: 指旅客乘坐或装载货物部分,其结构与车辆的用
途有关。 主要有:棚车、敞车、平车、保温车、罐车、专
用货车和客车等。 ? 车底架:
作用:是车辆的基础。 要求:有足够的强度和刚度。

? 走行部: 作用:引导车辆沿轨道运行并将重量传给钢轨。 基本组成装置——转向架
? 车钩缓冲装置 作用:使机车与车辆或车辆之间连挂在一起,并
传递牵引力和制动力,缓和冲击力。 组成:由车钩和缓冲器组成。
? 制动装置 作用:产生外力迫使车辆减速停车。 主要形式:空气制动机、手制动机

铁路车辆
作用: 是运送旅客和货物的工具。 分类:

客车

货车

货车按用途分: 棚车
用途:运送粮食、日用品及仪器等比较贵重的和怕晒、 怕湿的货物。

敞车 用途:运送煤炭、矿石、钢材等不怕湿货物。

平车
用途:运送钢材、木材、汽车、机器等体积或重量较大的 货物,也可借助集装箱装运其它货物。

保温车
用途:运送鱼、肉、水果、蔬菜等新鲜易腐货物。

罐车 用途:运送各种液体、液化气体和粉末状货物等。

特种车辆
用途:运送各种长大重型货物,如大型机床、发电机、化 工合成塔等。

2、铁路机车
铁路机车亦称作火车头、机关车、机车头。 作用: 是铁路运输的基本动力。

分类 从原动力来分:

蒸汽机车

内燃机车

电力机车

(1)蒸汽机车

以煤为燃料。

特点:结构简单制造维修容易,成本低,但效率低

污染大

(2)内燃机车

以柴油为燃料。

特点:结构复杂,成本高,但效率高,整备时间短

,持续工作时间长,有一些污染。

(3)电力机车

以电力为动力

特点:本身无动力,依靠外部电力供应,附属设备

多,成本高,但污染小。

(4)动力组(动车)

驾驶室及动车与客车合在一起的铁路车辆。

按运用分:
?客运机车:要求速度快,运行平稳; ?货运机车:要求牵引力大; ?调车机车:专门用于编组站或调车场进行列
车编组、解体作业的机车。要求机动、灵活。

3、车辆编码、标记和技术经济参数 (1)车辆编码 具有唯一性,是车辆的身份号。 构成:由车种、车型和车号组成。 (2)车辆标记
?运用标记: 自重、载重和容积;全长、换 长;用途;
?产权标记:国徽、路徽、自备车 ?修理标记:

(3)车辆的技术经济参数
?自重系数——指车辆自重与标记载重之比。 ?轴重 ?单位容积——车辆设计容积与标记载重之比。 ?每延米轨道载重——是车辆总重量与车辆全长
之比。(t/m)
?构造速度 指车辆设计时,按安全及结构强度 等条件所允许的车辆最高行驶速度。

车号编码表

上下行方向与列车车次:
为方便铁路运输组织,我国铁路以北京为参照物,定义了 上下行方向的概念:
上行方向:指列车沿该方向前行,将逐渐靠近北京的 方向。面向上行方向行车的列车称为上行列车,上行列车 的车次为偶数。
下行方向:指列车沿该方向前行,将逐渐远离北京的 方向。面向下行方向行车的列车称为下行列车。下行列车 的车次为奇数。

“北京——成都”特快旅客列车为下行列车,车次为 T7次,则“成都——北京”就为上行列车T8次,
“北京——乌鲁木齐”特快旅客列车为下行列车,车 次为T69次,则“乌鲁木齐——北京”就为上行列车T70次,
“成都——昆明”快速旅客列车为下行列车,车次为 K113次,则“昆明——成都”就为上行列车列车K114次。

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