铁路工程－主要内容 选线设计 路基工程 高速铁路 铁路工程 城市地铁与轻轨 磁悬浮铁路

铁路工程－概述1 1825年英国人斯蒂芬森在英格兰北部斯多克斯和达林顿之间修筑了世界第一条长21公路的铁路；接着，1863年，英国又在伦敦建成了世界第一条地下铁路。 在我国，铁路建设自1876年英国商人在上海修建淞沪铁路已经开始，1949年，我国共有铁路营运里程2.18万公里，集中分布在东北和东部沿海地区，截至2002年底，全国铁路营业里程达到7.2万公里，形成延伸祖国东南西北的全国铁路网。 2006年我国又建成了世界上海拔高度最高，地质条件最复杂的青藏铁路。 2001年3月1日开工，总投资约89亿元人民币,2003年9月全线开通，时速约450公里的上海磁悬浮铁路的成功兴建和运行，标志着我国铁路建设已逐步迈上国际先进水平。

铁路工程－概述2 城市轻轨与地下铁道已是各国发展城市公共交通的重要手段之一。 上海于2000年12月顺利建成了我国第一条轻轨铁路－明珠线，它将我国的城市交通发展推向一个新的阶段。

铁路工程－概述3 自北京出现了我国第一条地下铁路以后，上海、天津、广州、南京等地已将发展地铁作为解决城市公共交通的重要措施之一

铁路工程－概述3 在铁路还没有发明以前，人们都以马车做为代步和载货的工具。但是，当马车长久行驶于一个地方，雨天时地面泥泞，车轮很容易陷入轮沟中。因此，人们就想到在地面上铺上木板，让车轮好行驶。后来又为了使木板道能长久使用，就在木板上铺上铁板，这就是铁轨的开始。现在，铁路运输已是现代化运输体系之一，也是国家的运输命脉之一。铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源消耗远低于航空和公路运输，是现代运输体系中的主干力量。 铁路主要是依靠牵引动力的发展而发展。牵引机车从最初的蒸汽机车发展成内燃机车、电力机车。运行速度也随着牵引动力的发展而加快。20世纪60年代开始出现了高速铁路，速度从120km/h提高到450km/h左右，以后又打破了传统的轮轨相互接触的粘着铁路，发展了轮轨相互脱离的磁悬浮铁路。而后者的试验运行速度，已经达到500km/h以上。一些发达国家和发展中国家的大城市已经把建设磁悬浮铁路列入计划。

铁路选线设计－1 铁路选线设计是整个铁路工程设计中一项关系全局的总体性工作。选线设计的主要工作内容有: 1．根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向(即方向)，选定铁路的主要技术标准。在城市里，则根据地区的商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。 2．根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。 3．研究布置线路上的各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理。 线路空间位置的设计是线路平面与纵断面设计。目的在于保证行车安全和平顺前提下，适当地考虑工程投资和运营费用关系的平衡。行车安全和平顺是指：行车工程中不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客舒适等。一般这些要求编入在设计规范之中，设计时，必须遵守。

铁路选线设计－2 铁路纵断面是指铁路中心线在立面上的投影，是由坡段及连接相邻坡段的竖曲线组成。而坡段的特征用坡段长度和坡度值表示。 铁路定线就是在地形图上或地面上选定线路的走向，并确定线路的空间位置。通过定线，决定各有关设备与建筑物的分布和类型。这些设备与铁路工程的耗费直接有关，是一项综合工程。它一般要考虑以下因素： 　　(1) 设计线路的意义和与行政区其它建设的配合关系； 　　(2) 设计线路的经济效益和运量要求； 　　(3) 设计线路所处的自然条件； 　　(4) 设计线路主要技术标准和施工条件等。 在历时两年的考古勘探中，考古学家李毓芳意外发现，阿房宫遗址中始终无法找到被大火焚烧的痕迹和任何宫殿建筑的残骸。李毓芳大胆质疑并最终证实，阿房宫并没有在两千多年前建成. 铁路定线的基本方法有套线、眼镜线和螺旋线等。铁路的定线受到自然条件的限制，如：河谷地区、越岭地区、不良地质地区等。下图显示了几种铁路定线例子。

铁路选线设－铁路定线 眼镜线 螺旋线 在历时两年的考古勘探中，考古学家李毓芳意外发现，阿房宫遗址中始终无法找到被大火焚烧的痕迹和任何宫殿建筑的残骸。李毓芳大胆质疑并最终证实，阿房宫并没有在两千多年前建成.

铁路路基 1．横断面：垂直于线路中心线的路基。形式有：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等，如右图所示。 铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。路基是一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。路基设计一般需要考虑如下问题： 路基示意图 1．横断面：垂直于线路中心线的路基。形式有：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等，如右图所示。 2．路肩稳定性：是指路基受到列车地态作用及各种自然力影响所出现的道渣陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等。 路堑示意图

高速铁路 铁路现代化的一个重要标志是大幅度地提高列车的运行速度。高速铁路(High Speed Railway)是发达国家于20世纪60～70年代逐步发展起来的一种城市与城市之间的运输工具。 早期的铁路 一般地讲，铁路速度的分档为： 时速100～120公里称为常速； 时速120～160公里称为中速； 时速160～200公里称为准高速或快速； 时速200～400公里称为高速； 时速400公里以上称为特高速。 今天的铁路

高速铁路的历史-1 1966年10月1日，世界上第一条高速铁路――日本的东海道新干线正式投入营运，时速达210公里，突破了保持多年的铁路运行速度的世界记录，从东京到大坂运行3小时10分钟(后来又缩短为2小时56分钟)。由于速度比原来提高一倍，票价比飞机便宜，从而吸引了大量旅客，使得东京至大坂的飞机不得不停运，这是世界上铁路与航空竞争中首次取胜的实例。目前日本高速铁路的营业里程已达1,800多公里，并计划再修建5,000公里的高速铁路。 英国铁路公司于1977年开办的行驶在伦敦、布里斯托尔和南威尔士之间的旅客列车。它用两台2,250马力的柴油机作动力，时速高达200公里。 法国于1981年建成了它的第一条高速铁路(TGV东南线)，列车时速高达270公里。后来又建成TGV大西洋线，时速达300公里。1990年5月13日试验的最高速度已达515.3公里/小时，可使运营速度达到400公里/小时。法国的高速铁路后来居上，在一些技术和经济指标上超过日本而居世界领先地位。由于TGV列车可以延伸到既有线上运行，因此TGV的总通车里程超过2,500公里，承担其法国铁路旅客周转量的50％。

高速铁路的历史-2 高速铁路的实现为城市之间的快速交通来往和为旅客出行提供了极大方便。同时也对铁路选线与设计等提出了更高的要求，如铁路沿线的信号与通讯自动化管理，铁路机车和车辆的减震和隔声要求，对线路平、纵断面的改造，加强轨道结构，改善轨道的平顺性和养护技术等。 为使高速列车能在常规轨道上高速行驶，为减少轨道磨损，车辆用玻璃纤维强化的塑料及其他重量很轻而耐疲劳的材料制造。另外如英国的高速列车采用两台柴油机分置于列车的两端的两辆动力车中，司机从驾驶室用电缆控制。动力车牵引7、8辆具有空调和隔声设备的组合结构客车，每辆客车装有制动盘和一套弹簧与气囊弹簧并用的悬置系统，在高速行驶时也感到乘坐舒适。

高速铁路的现状-1 归纳起来，当今世界上建设高速铁路有下列几种模式： 1.日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用； 2.德国ICE模式：全部修建新线，旅客列车及货物列车混用； 3.英国APT模式：既不修建新线，也不大量改造旧线，主要采用由摆式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用； 4.法国TGV模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用。 日本新干线 德国ICE模式 德国高速铁路技术，全称是Inter City Express，即城际快车。

高速铁路的现状-2 法国高速铁路技术，全称是Train a Grande Vitesse，即超高速列车。特点是速度快、节能、运营维护成本相对较低。 英国ATP模式 法国TGV模式

高速铁路的现状-3 高速列车的牵引动力是实现高速行车的重要关键技术之一。它又涉及到许多新技术，如：新型动力装置与传动装置；牵引动力的配置已不能局限于传统机车牵引方式，而要采用分散而又相对集中的动车组方式；新的列车制动技术；高速电力牵引时的受电技术；适应高速行车要求的车体及行走部的结构以及减少空气阻力的新的外形设计等等。这些均为发展高速牵引动力必须解决的具体技术问题。 高速铁路的信号与控制系统是高速列车安全、高密度运行的基本保证。它是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，也是铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术，一般统称为先进列车控制系统(Advanced Train Control Systems)。如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、列车微机自动监测与诊断系统等。

高速铁路的现状-4 2003年10月12日零点过后,中国第一条快速客运专线———秦沈高速铁路正式通车。 我国自90年代开始在常规铁路路基上进行了列车提速试验，并先在华东铁路，京沪铁路上实施，列车时速高达150～160公里。从时速160公里起步的主要原因是： 1.技术上的条件：160公里/小时是准高速的起点，是通向200公里/小时及其以上高速的桥梁，也是传统技术的延伸与新技术发展的接续点； 2.经济上的条件：在既有线路上进行适当的技术改造，即可达到时速160公里的要求，比一开始实现时速200公里以上高速的投资少得多。广州到深圳之间已开通了时速达到180～200公里的准高速铁路。 广深铁路是目前中国现代化程度最高的铁路之一，其技术装备达到国内领先水平，是中国第一条三线并行，全程封闭的高速电气化铁路，是中国最早开行时速200公里高速旅客列车的铁路。全长147km，客货混用。 2003年10月12日零点过后,中国第一条快速客运专线———秦沈高速铁路正式通车。 京沪高速铁路已于06年4月经国务院批准立项，预计2010年建成通车。全长约1400km，预算投资1200亿元，法国中标。

中国高速列车 中国高速列车

城市轻轨与地下铁道－地铁1 世界上第一条载客的地下铁路是1863年首先通车的伦敦地铁。早期的地铁是蒸汽火车，轨道离地面不远。它是在街道下面先挖一条条的深沟，然后在两边砌上墙壁，下面铺上铁路，最后才在上面加顶。第一条使用电动火车而且真正深入地下的铁路直到1890年才建成。这种新型且清洁的电动火车改进了以往蒸汽火车的很多缺点。 现在全世界建有地下铁道的城市就多了，如法国的巴黎，英国的伦敦，俄罗斯的莫斯科，美国的纽约、芝加哥，加拿大的多伦多，中国的北京、上海、天津、广州等城市。 发达国家的地铁设施非常完善，如法国的巴黎，其地铁在城市地下纵横交错，行驶里程高达几百公里长，遍布城市各个角落的地下车站，给居民带来了非常便利的公共交通服务。英国伦敦的地铁绵延甚广，总共长度约250英里，每年乘坐的旅客多达几亿人。英国格拉斯哥的地铁，其20.8公里长的线路之平面布置宛如一个闭合式的圆环，其行驶路线是在作一个圆周运动。美国波士顿的地铁，由80余公里长的多条线路交汇于市中心的一点或几点上，在通过这几点的换乘站可以转往其它公交站。波士顿地铁于20世纪90年代率先采用交流电驱动的电动机和不锈钢制作的车厢。也是美国大陆首先使用交流电直接作为动力的地铁列车。美国纽约的地铁是世界上最繁忙的，每天行驶的班次多达九千多次，运输量更是惊人。

城市轻轨与地下铁道－地铁2 俄罗斯莫斯科的地铁，以其车站富丽堂皇而闻名于世。至20世纪90年代初，地铁长度已达212.5公里，设有132各车站，共拥有8条辐射线和多条环行线，平面形状宛如蜘蛛网。莫斯科地铁自1935年5月15日运营以来，累计运营乘客已超过500亿人次，担负着莫斯科市总客运量的44％。

城市轻轨与地下铁道－城市轻轨1 城市轻轨是城市客运有轨交通系统的又一种形式，它与原有的有轨电车交通系统不同。它一般有较大比例的专用道，大多采用浅埋隧道或高架桥的方式，车辆和通信信号设备也是专门化的，克服了有轨电车运行速度慢，正点率低，噪声大的缺点。它比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染等。 上海也已建成我国第一条城市轻轨系统，即明珠线，参见右图。明珠线轻轨交通一期工程全长24.975公里，自上海市西南角的徐汇开始，贯穿长宁、普陀、闸北、虹口，直到东北角的宝山区，沿线共设19座车站。全线无缝线路，除了与上海火车站连接的轻轨站以外，其余全部采用高架桥结构形式。 上海明珠线

城市轻轨与地下铁道－城市轻轨2 目前，上海城市地上地下轨道交通总里程有65公里。但根据新一轮城市规划，上海拟建地铁11条，长384公里；轻轨线路10条，长约186公里。每年平均要建设15～20公里左右，需投入资金100亿，而完成总体规划则需要投入资金3,000多亿元。 上海明珠线 轻轨广场

城市轻轨和地下铁道的特点 城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点： 1．线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。 2．行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用较强的轨道部件，一般用混凝土道床等少维修轨道结构。 3．一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄漏电流的电解腐蚀，要求钢轨与基础间有较高的绝缘性能。 4．曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小的多，一般为100m左右，因此要解决好曲线轨道构造问题。

重庆轻轨-1 杨家坪 佛图关 谢家湾

重庆轻轨-2 杨家坪

重庆轻轨-3

磁悬浮铁路 一、磁悬浮铁路的由来 1、磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。 2、轮轨粘着式→非粘着式超高速铁路 3、常规磁铁吸引式悬浮系统（EMS系统）与排斥式悬浮系统（EDS系统） 磁悬浮列车按悬浮机理可分为电磁式和电动式，按材料可分为常导型和超导型。目前只有日本和德国分别建成了长度为18．4公里和31．5公里的磁悬浮试验线，试验速度分别达到552公里／小时和450公里／小时，日本为电动超导式，德国为电磁超导式，均未投入商业运营。 在磁悬浮铁路这项研究中，德国和日本起步最早。德国从1968年开始研究磁悬浮列车，1983年在曼姆斯兰德建设了一条长32公里的试验线，已完成了载人试验。行驶速度达412公里/小时。其它发达国家也都在进行各自的磁悬浮铁路研究。目前，磁悬浮铁路已经逐步从探索性的基础研究进入到实用性开发研究的阶段，经过30多年来的研究与试验，各国已公认它是一种很有发展前途的交通运输工具。

二、磁悬浮列车的组成 分为三部分：悬浮系统、推进系统和导向系统 磁悬浮列车的组成

磁悬浮列车悬浮系统的组成示意图   上页 下页 磁悬浮列车通俗地讲就是：通上电，浮起来，抱着跑。

导向系统与推进系统 导向系统是一种利用侧向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。 磁悬浮列车推进系统的组成示意图

磁悬浮列车目前存在的技术问题 日本的磁悬浮列车 尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点，但仍然存在一些不足： (1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。 (2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。 (3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。 (4) 造价昂贵、不能利用既有线路以及速度优势不明显 。 日本的磁悬浮列车

磁悬浮列车与飞机 另外磁悬浮铁路的行车速度和能耗高于传统铁路，但是低于飞机，是弥补传统铁路与飞机之间速度差距的一种有效运输工具，因此发达国家目前正提出建设磁悬浮铁路网的设想。已经开始可行性方案研究的磁悬浮铁路有：美国的洛杉机－拉斯维加斯(450公里)、加拿大的蒙特利尔－渥太华(193公里)、欧洲的法兰克福－巴黎(515公里)等。 德国的磁悬浮列车

中国的磁悬浮铁路 我国对磁悬浮铁路的研究起步较晚，1989年我国第一台磁悬浮实验铁路与列车，在湖南长沙的国防科技大学建成，试验运行速度为10米/秒。 目前，世界上首条投入商业运行的磁悬浮列车线（上海浦东龙阳路至浦东机场）已投入试运行，全长31公里，总投资约89亿元人民币，设计最高时速430公里/小时，运行时间7分钟。

上海磁悬浮列车1 上海高速磁浮列车单列为三节车厢，一共有座位200个左右。据悉，到2003年9月全线开通时，上海磁浮列车将实行双线折返运行；2003年底全线完成考核验收。届时，每隔10分钟就可发一趟车，每列列车有望增加到5节。2001年3月1日开工，总投资约89亿元人民币。每小时约450公里

上海磁悬浮列车2

上海磁悬浮列车3

上海磁浮铁路大事记 2000年6月30日中德两国政府正式签定合作开展上海磁浮快速列车运营线项目可行性研究的协议。 2000年8月国家计委批准项目建议书；上海磁悬浮交通发展有限公司成立。 2001年1月23日上海磁悬浮交通发展有限公司与由德国西门子公司、蒂森快速列车系统公司和磁悬－浮国际公司组成的联合体签署《上海磁浮列车项目供货和服务合同》。 2001年5月专用道路全线贯通。 2001年7月轨道梁生产基地投产，一年完成全部轨道梁的生产。 2002年9月第一列车安装调试。 2003年1月单线一列三节车试运行。 2003年9月双线折返试运行。 2003年12月全线完成考核验收。 2002年12月31日 中国国务院总理朱镕基和正在中国访问的德国总理施罗德，今天上午10时为上海磁浮列车示范运营线试运行通车剪彩，并一同乘坐磁浮列车体会其运行。

上海磁悬浮列车的现有问题 2003年3月，电缆绝缘涂层破坏，被迫停运检修。 磁悬浮轨道下沉现象是2004年4月13日第一次见诸报端的，上海本地英文报纸《上海日报》首先刊登了磁悬浮列车轨道下沉的新闻。在5月12日的上海市政府新闻发布会上，上海市政府新闻发言人焦扬首次代表市政府对外界称，磁悬浮列车确实出现了轨道沉降的现象。上海磁悬浮交通发展公司专家办主任林国斌 ：“当时，我们发现这个墩位下沉的幅度比其他地方大，造成了沉降不均匀。”林国斌说，“在设计时我们已经考虑到这个因素了，在墩和上面的轨道梁之间安装了一个可调支座。所以，我们只花两三个小时调节这个支座，就使梁归位了，而且没影响磁悬浮列车正常运行。” 2006年11月8日下午2时40分，一列从浦东国际机场驶发的磁悬浮列车，在驶抵龙阳路车站时，其中一节车厢发生火警。

上海磁悬浮列车的现有问题 消防队员在处理