土建学院铁道工程认知实习报告
第一部分
前言
土木工程专业作为一项实践性很强的学科，书本上的知识仅仅只能作为指导作用，如果想深入了解土木工程具体是怎样应用的，只有到了实地才能有直观的体会。认识实习是土木工程教学计划中第一个实践性教学环节，所以对学生建立正确的专业思想，树立正确的专业知识学习态度有极其重要的影响作用。因此学校组织了我们这次的铁道工程认识实习，旨在让同学们能对课本上的知识有直观、感性的认识，也为以后进一步的工作和学习打下基础。
道路与铁道工程，包括的主要内容有铁路选线、铁路轨道、公路路面等方面，主要是研究铁道、公路、城市道路等交通基础设施的规划、勘测、设计、施工、运营等理论与关键技术的学科。此次实习主要有两方面：参观具有代表性的铁路，以及听老师的讲解。
第二部分
专论
一、实习目的
1、通过参观各类道铁，加强对道铁的认识，了解道铁的总体设计、选线布置等特点 。
2、通过实习，了解道铁施工技术，熟悉道铁构造，了解各类道铁材料的特性及应用。
3、通过实习,将所学理论知识与实践知识相结合，同时为以后的专业知识的学习打下基础。
二、实习时间
2011年11月5日
三、实习地点
青龙桥及周边
四、实习内容
1、京张铁路“之”字形铁路设计
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京张铁路起始自北京丰台柳村，经居庸关、八达岭、河北的沙城、宣化至张家口。全长约200多公里。京张铁路在1905年9月4日开工，1909年8月11日建成， 10月2日通车，施工时间比原定缩短了两年；而建造成本亦比原来预算（729万两白银）节省了三十五万两白银。是中国首条不使用外国资金及人员，由中国人自行建设完成，投入营运的干线铁路。由当时的清政府委派詹天佑为京张铁路局总工程师。
全程分为三段，第一段丰台至南口段。第二段南口至青龙桥关沟段，关沟段穿越军都山，最大坡度为千分之三十三，曲线半径182.5米，隧道四座，长1644米，采用“之”字形铁路，工程非常艰巨。第三段工程的难度仅次于关沟，首先遇到的是怀来大桥，这是京张路上最长的一座桥，它由七根一百英尺长的钢梁架设而成。而我们这次实习的地点青龙桥车站，也就是著名的“之”字形铁路段。
“三十尺高一尺”，用铁路部门的专业语言说，就是千分之三十三点三的坡度。这是修筑京张铁路的最大难点。按照1999年重新修订颁布的《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定，在地形条件最差的三等线路上，使用牵引力最大的电力机车，区间线路的最大限制坡度不得超过千分之二十五，即使是“加力牵引”，也不得超过千分之三十。而詹天佑所要设计的京张铁路，是在此技术管理规程下达的90多年前，相比之下难度可想而知。
为避开这段地形条件最差的路段，詹天佑试图寻找相对理想的路径，先后选测了七八条不同的比较线。但由于经费及工期的限制，最后还是不得不把立足点落回到关沟路段。由于按照通常的办法，千分之三十三点三的坡度没办法解决，因此詹天佑创造性的提出了“之”字形铁路。
具体解释来，“之”字形铁路就是采用延长路程的方法以减缓线路的坡度，以“距离”换取“高度”。其实仔细看来，这条铁路更像横放的“人”字形。列车为了达到“人”字上面
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那条腿的顶端，需要先顺着下面这条腿行进到“人”字的“头部”，然后再掉过头来继续上行。这样，就把一段陡峭的坡道代替了。
而对于很长的一列火车，到达“人”字的“头部”以后掉头是一件很难的事情。因此詹天佑采取了“双机牵引”的方法：就是使用两台机车，一台在前面拉、一台在后面推，到了“人”字的头部，火车无需掉头，原先在前面的机车变成了车尾、由拉变推；原先在后面的机车现在变成了车头、由推变拉。同时，使用两台机车也可以加大牵引力，在载重量小的时候，仅用一台机车就可以满足要求，但是在火车的载重量大时，一台机车就不够用了，因此使用双机牵引也大大解决了京张铁路的运输动力问题。 2.铁道相关知识
铁路线路的构成有:路基、道床、枕木、钢轨、连接零件等，其作用是由钢轨承载机车车辆的各种力,并通过枕木、道床、路基均匀传给大地.引导列车按方向行进。
枕木
轨枕又称枕木，也是铁路配件的一种，由于现在所用轨枕材料不仅仅是木材，因此叫轨枕比枕木的叫法更加科学。 轨枕的作用既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。因此，轨枕必须具备一定的柔韧性和弹性，列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力，但列车过后还得尽可能恢复原状。
其分为木制枕木，钢筋混凝土枕木，钢制枕木，复合材料枕木等。最初的轨枕都是用木材制作的，主要原因是由于木枕的弹性好、重量轻、绝缘性好、受周围介质的温度变化影响小、扣件与木枕连接简单、铺设和养护维修、运输方便、木枕与碎石道碴之间有较大的摩擦系数等等。其主要缺点是易腐朽，
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使用寿命短。为有效延长使用寿命，枕木一般必须经过注油防腐后使用，也就是我们所说的防腐枕木、注油普枕、浸油枕木。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。所以，世界上90%的铁路都使用木枕。
随着森林资源的减少和人们环保意识的增强，从上世纪50年代起，钢筋混凝土枕被逐步推广开来。
钢筋混凝土枕的使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15~20%，因此，尤其适用于高速客运线。而其缺点主要是重量比木枕大得多。所以，在不稳固的路基及新填路基等处不宜采用；在冬季有冻胀的地段，一般不允许采用；在大量运输煤炭和矿石及线路道床严重脏污的地段，最好不采用。
道岔
道岔是一种使机车车辆从一轨道转入另一轨道的线路连接设备。有了道
岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，如果铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。
由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安 全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。道岔的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。
道岔分为很多种，以最简单的普通单开道岔为例。它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。车轮在通过辙叉时，从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙，这就是道岔的有害空间。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的也就在此，它要强制引导
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车轮的运行方向。尽管如此，这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度，对开行高速列车十分不利。
为了解决有害空间的危险性和对速度的限制，我们采用活动心轨道岔。活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。当我们要开通某一方向轨道时，活动心轨的辙叉心轨就与此方向的轨道密贴，与另一方向轨道分开，这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了，列车的运行速度也有很大提高。
除了普通单开道岔以外还有很多其他类型的道岔：如双开道岔、三开道岔以及多开道岔（复式交分道岔）等，
道岔各有其代号，比如9号道岔、12号道岔、18号道岔等等。这些代号代表了辙叉角（α）的余切值，也就是 辙叉心部分直角三角形两条直角边的比值，辙叉角α越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，事物总有它的两面性，道岔号数越大，道岔越长，造价自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制宜，因线而异，不可一概而论。
道床
道床通常指的是轨枕下面，路基面上铺设的道碴垫层。道床的厚度和宽度是根据铁路等级确定的，中国铁路规定道床厚度为25～50厘米。道床可以是单层的或双层的，铁路正线上一般采用双层道床，下面的一层称做垫层,可以防止翻浆冒泥,其厚度一般不小于20厘米。不易风化的砂石路基，可以不铺垫层。道床顶面的宽度决定于轨枕长度。中国铁路在使用混凝土轨枕的线路上规定道床宽度为3.1米。碎石道床的边坡为1:1.75。
道床材料一般用坚韧的玄武岩或花岗岩碎石，有的也用石灰岩碎石，但不如
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前二者好。碎石有不同的形状和大小，才能互相挤紧，防止松动。块与块之间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的荷载比正常状态时要增加50~80%。可以设想，如果没有道碴，线路将会出现怎样的状况。
道碴的作用还不止这些。它依靠本身和轨枕间的摩擦，起到固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向的移动。这在无缝线路区段显得更为重要，因为这种区段如果线路的纵向或横向阻力减少到一定程度，很容易发生胀轨跑道事故，严重危及行车安全。
道碴的作用主要有四点：
1）承载：承载由钢轨枕木传递的荷载，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基面上，大大减少了路基的变形。火车高速行驶时，会产生巨大的摇晃和震动，泥沙等由于压强小，会迅速下沉，使轨枕发生位移，甚至脱离，使铁轨扭曲。
2）稳定：道渣的稜角交错卡住，具有很强的稳定性。道渣中较大的碎石有稜有角，容易互相卡住。经火车通过时的摇晃后，道渣中的小碎石会下陷，相互堆积紧密，卡住的更紧密，保证了轨道的稳定性和火车行驶的安全。
3）防水：由于道碴块状间的空隙，使得地表水能够顺畅地通过道床排走，这样路基表面就不会长期积水。路基表面长期积水，不仅会使承载能力大大下降，而且还会造成翻浆和冻胀等很多病害。4）减震：采用道渣，具有很好的减震作用。
对于目前先进的无砟铁路则不使用轨枕和道渣，改用预应力钢筋混凝土轨道板固定轨道，每一块轨道板都刻有自己的编号，并由卫星定位系统锁定，属于精密技术。与传统的有碴轨道相比，无砟铁路具有维修工作量少、轨道
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稳定性与耐久性好、平顺性高的突出优点。在中国，这种轨道目前只用于高速铁路。无砟铁路的修建可以使列车在高速行驶时达到无颠簸，低噪音。
钢轨
常用碳素钢或中锰钢制造，其断面为工字形，用以承受机车车辆的车轮荷载，并将承受的荷载传给轨枕；同时为车轮的滚动提供连续、平顺的表面和引导车轮运行，这种轨道部件称为钢轨。在电气化铁路和自动闭塞信号线路上，钢轨还可兼作电路导体。钢轨的种类通常以每米钢轨的重量表示。中国铁路的钢轨有每米60、50、
45、43公斤等种类。在使用英制单位的国家钢轨有码1
32、1
12、90磅等种类。不同种类的钢轨适用于不同的铁路线路，主要是依据线路上运行的机车车辆的轴重、行车速度、线路运输量等选用，如轻型铁路可采用每米重量较小的钢轨，有的轻型铁路采用每米仅10余公斤的钢轨；重型铁路可采用每米重量较大的钢轨，美国宾夕法尼亚铁路采用每码155磅的钢轨。
工字形钢轨主要由上部的“轨头”和下部的“轨底”，以及连接轨头和轨底的“轨腰”组成。钢轨断面的设计，除考虑它的抗弯能力、轨头的抗压和耐磨能力、轨底的支承面积以及抗倾倒能力等强度和稳定性因素外，还须考虑经济合理性和轧制技术可行性等因素。各国铁路钢轨的标准长度是不同的。如美国钢轨标准长度为11.9米（39英尺）;联邦德国为45米或60米;中国为12.5米和25米。另外，钢轨还有缩短轨，比标准长度缩短40、80、120、160毫米等数种，主要用于铺设曲线线路轨道。
钢轨必须具有足够的强度、韧性和耐磨性能。如果钢轨发生断裂和破损，将危及行车安全。钢轨的断裂和破损多数发生于有缺陷的轨头、轨头与轨腰连接处以及螺栓孔周围等处。钢轨断裂处一般有疲劳源，断裂呈脆性状态。钢轨生产时如有未切净的残余缩孔或有害偏析，使用时也可能造成轨腰劈裂。
扣件
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扣件是连接钢轨和轨枕的中间连结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。在混凝土轨枕的轨道上，由于混凝土轨枕的弹性较差，扣件还需提供足够的弹性。为此，扣件必须具有足够的强度，耐久性，和一定的弹性，并有效第保持钢轨与轨枕之间的可靠联结。此外，还要求扣件系统零件少，安装简单，便于拆卸。目前扣件的种类繁多，主要有新型扣件、钢管脚手架扣件、铸钢扣件、T型建筑扣件、混凝土枕扣件、木枕扣件、钢轨扣件等。矿石线使用的扣件是道钉。为了防止钢轨外翻，我们要采用轨撑来保持钢轨的稳定性。为了保持轨距，我们采用了轨距杆。老师在讲解过程中提到，轨道的要素还包括水平（左轨比右轨高多少）、前后高低（一条轨前后高度）、方向（轨道直不直）和轨底坡（轨道表面向内倾斜一个角度，一般为1:20或1:40）。轨道在使用过程中，会有钢轨损伤，即轨头地方有损伤，造成轨表面波浪磨耗。钢轨损伤共分为32大类、99种。
第三部分
总结
通过今天的实习，我对铁道工程有了较为全面的认识，对于铁道的结构组成、选线设计、运营管理、控制调度等方面有了更加感性的认识。另外我还了解了轨道、道岔、道床、路基等一些铁路线路基本组成的特点，对比了不同种类铁路的不同特点。近年来，我国的道铁事业得到了迅猛的发展，并且其需求也越来越大，这对于从事道铁的工作者来说，既是一个机遇，也是一个挑战。作为一个土木工程的大学生，我们应该尽量学好专业知识，打下坚实的基础，本次实习将帮助我更好地适应大三的专业知识学习，在学习过程中更容易理解专业知识，迅速入门。
在参观道铁的过程中，不仅形象地展示了常见的铁路，也让同学们对各种铁
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路问题有了初步的认识。尽管铁路在我们的生活中比较常见，但是这样的实习老师的详细讲解让我对铁路的结构，铁路的设计理念的认识更加深刻，也激发了我们对铁路建设兴趣。在科技日新月异的今天，各种各样的科技手段已被应用于铁路的设计和施工中，新的设计理念也不断被提出。本次实习所见到的也只是九牛一毛。我们唯有将书本所学应用于实践，在实践中提高自己，才能成为一名合格的建设者。
最后要感谢老师们的耐心讲解，您辛苦了！
