提速线路轨道工程设计40毕业设计论文41 106页

目录摘要ⅠAbstractⅡ第一章既有线路提速概述11.1铁路实施大提速的必要性21.2提速的重要性21.3我国既有线路提速概况31.4我国铁路提速的特殊性和复杂性31.5铁路大提速的经济效益和社会效益41.6提速线路主要技术问题及对策5第二章线路对轨道结构的要求62.1线路轨道结构的要求62.1.1稳定的轨道结构62.1.2平顺的运行表面62.1.3良好的轨道弹性72.1.4可靠的轨道部件72.2轨道结构选取的原则72.2.1轨道结构的类型82.2.2钢轨的选取原则92.2.3轨枕的选取原则102.2.4扣件的选取原则112.2.5碎石道床的选取原则122.3轨道结构选取132.3.1轨道结构类型选取132.3.2钢轨的选取132.3.3轨枕的选取132.3.4联接零件的选取132.3.5道床的选取13第三章轨道结构强度检算173.1计算资料173.2轨道各部件强度检算173.2.1机车通过曲线的允许速度的确定17 3.2.2钢轨强度检算173.2.3轨枕的弯矩检算203.2.4道床顶面应力的检算213.2.5路基面道床压力的检算。21第四章、平面改建设计224.1平面测绘224.1.1平面测绘原理224.1.2既有线某曲线测绘结果234.2渐伸线原理244.2.1渐伸线的线型244.2.2计算渐伸线长度的公式254.2.3拨距的大小和方向264.2.4拨距计算的步骤274.3既有曲线渐伸线长度的计算274.3.1计算公式的推导284.4拨距计算304.4.1计算条件304.4.2拨距计算的步骤304.4.3拨距的大小和方向304.4.4测量曲线拨距计算31第五章既有线改建纵断面设计335.1纵断面设计特点及原则335.1.1设计特点335.1.2设计原则345.1.3改建既有线纵断面设计注意事项345.2纵断面设计要求355.3纵断面设计步骤365.3.1放大纵断面图的设计方法365.3.2纵断面设计方法375.4运用Excel进行拉坡设计425.4.1利用Excel设计纵断面的坡度425.5放大纵断面图的绘制445.5.1纵断面的设计资料和数据的输入44 5.5.2绘制放大纵断面图45第六章提速道岔平顺性分析及改善方案466.1国内道岔的发展466.2提速道岔结构496.2.1道岔类型496.2.2单开道岔构造506.2.3提速道岔的结构特点566.3列车过岔不平稳的一般原因分析576.4道岔几何不平顺及刚度不均性分析586.4.1道岔竖向几何不平顺分析586.4.2道岔轨道刚度不均性分析586.5提速道岔技术升级与优化596.5.1高速道岔技术简述606.5.2改进提速道岔平面线型606.5.3实现提速道岔轨道刚度均匀化626.5.4全面优化提速道岔结构636.5.5全面推广应用复合套管新技术656.5.6采用新型电务转换装置656.6迅速全面提升各主型提速道岔整体技术水平64第七章提速道岔检测系统设计657.1提速道岔监测系统的研究背景及意义667.2高速铁路道岔监测系统的国内外现状677.3提速道岔监测系统需求分析677.3.1系统定义677.3.2轨道状态参数监测687.4提速道岔监测系统结构737.4.1系统设计原则和标准737.4.2系统的数据传输方式747.4.3监测系统体系结构757.5道岔现场监测单元的软件设计797.5.1系统分析和软件设计原则797.5.2系统初始化及用户使用界面设计82附录：提速道岔检测系统部分界面代码91 1．主界面源代码：912．道岔设置界面源代码：973．实时监控界面源代码：984．道岔显示界面源代码：101 第一章既有线路提速概述1.1铁路实施大提速的必要性1.国民经济发展需要铁路大提速　　我国正处在新一轮经济增长周期，国民经济发展势头迅猛，对交通运输的需求与日俱增，迫切需要铁路提供强有力的运输支持。但铁路运输目前的紧张状况对国民经济发展形成了严重的“瓶颈”制约，而且这种状况将随着经济增长显得更加突出。解决铁路运输的“瓶颈”问题，近期必须从实际出发，走内涵扩大再生产之路，立足现有基础扩充运力，尽最大努力挖掘运输能力，提高运输效率，扩大运输能力。 　　2.提速是企业生存发展的客观要求　　铁路作为国民经济和社会发展的重要基础设施，经过多年的发展，虽然资产和实力比较雄厚，但是历史包袱沉重，设备陈旧老化，技术装备落后。加快科技进步，提高服务质量，改善旅客的乘车环境，是“人民铁路为人民”的服务宗旨的具体体现。　　1997年以来，铁路运输收入年均增长100多亿元，但每年的赢利微乎其微。实施大面积提速调图，将进一步增强铁路的市场竞争能力和自我发展能力，提高铁路的经济效益，使铁路在竞争激烈、变化迅捷的市场经济中，不断调整、掌握主动、适应挑战，为铁路跨越式发展创造良好的经营环境。　　随着经济发展和社会进步，广大旅客货主对运输质量，特别是快捷性、舒适性提出了更高的要求。通过连续六次大面积的提速调图，不断提高铁路运输质量，进一步缩短了客车旅行时间，增开的夕发朝至、直达特快列车、大宗货物直达列车等，进一步适应了旅客货主高质量的运输需求，提高人们的生活质量。　　3.提速是增强铁路市场竞争能力的有效手段　　随着市场经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对运输快捷、便利、舒适的要求日益提升。通过连续六次大规模的提速，铁路在适应市场需求方面取得了重大突破。全路以提速为支持，以市场为导向，开发了快速列车、夕发朝至列车、旅游列车、假日列车、行包专列、“五定” 班列等运输新产品，较好地满足了旅客货主的需求，大大增强了铁路运输的市场竞争能力，不仅巩固扩大了铁路在中长途运输中的优势，而且在短途运输市场竞争中，也取得了一些主动。1997年提速调图后，直通客运量大幅度增长，旅客周转量持续攀升，运输收入不断创历史新高。1999年全路提前一年实现扭亏；2000年继续扩大扭亏成果，实现了盈利目标。　　同时，广深准高速铁路的建成，为实施大规模提速储备了技术，积累了经验。先后在沪宁、京秦、沈山、郑武等繁忙干线及铁科院环行试验基地多次成功地进行了提速试验，取得了多项试验成果，掌握了与旅客列车时速160～200公里等级相适应的一整套技术。事实证明，提速大大加快了技术创新的步伐，每一次大提速，铁路技术创新都迈上了一个新台阶；同时，技术进步的加快也为实施提速提供了强大的支持。　　4.提速促进了铁路技术装备水平的提高　　铁路提速首先需要改造与行车相关的设备，需要自行投入巨大的资金。提速前，大部分线路使用的是25米或50米长的短钢轨，这既降低了旅客的舒适度，也容易对钢轨、车轮、轴承等造成损害。提速后，线路全部采用无缝钢轨，目前最长的无缝钢轨已经达到30公里。在基础线路改造中，小曲线半径线路要全部改造成大半径曲线或直线，更换的提速道岔全部为新型大号码道岔，具有电动操作、平稳、快速等特点。1.2提速的重要性运输速度是一个带有根本性的问题，没有速度上的优势，在当前市场竞争浪潮中，就会失去竞争的基础，就会处于不利的局面。1995年6月28日，铁道部部长办公会议决定:“提速是提高旅客列车及货物列车的运行速度，倡导一种高质量的服务精神，积极参与运输市场的竞争。”这是一个极具战略意义的决策。提速对铁路之所以重要，首先表现为它是铁路在市场经济中求得生存与发展的必由之路，再不提速，铁路在市场经济中所占的份额将越来越少，这决不是全国人民所希望看到的。提速能促进铁路加快实现“两个根本性转变”。目前，全国各个企业都在按照党中央提出的要求，实现“从传统的计划经济体制向社会主义市场经济体制的转变，从粗放型向集约型的经济增长方式转变”。铁路要真正迈向市场经济，提速恰恰是最关键的一步。提速是铁路科技进步的体现。历史告诉我们，社会科技每前进一步，运输速度就登上一个台阶。各国铁路旅客列车的旅行速度，是衡量铁路运输技术水平的重要指标，在相当程度上反映一个国家铁路的水平。从这个角度分析，提速就是铁路科技进步迈出的一大步。 提速也是社会进步的重要标志。速度是社会进步的窗口，在商品经济社会中，运输速度更具有明显的社会性。它不仅能促进商品的流通和经济的发展，而且还能影响人类的文明和生活水平的提高。更由于铁路在我国运输行业中起骨干作用，所以，铁路提速将会大大降低我国全社会的运输总成本。从这个意义上说，铁路提速确实是我国社会进步的一个重要标志。1.3我国既有线路提速概况随着我国经济持续快速协调健康地发展，运输市场需求将进一步增长，铁路运输将面临更加严峻的挑战。解决铁路运输的“瓶颈”问题，需要加快铁路建设，扩大路网规模，推进技术装备现代化，挖掘运输潜力，提高运输效率，扩大运输能力，尽最大努力减少对国民经济和社会发展的制约。　　自1997年以来，我国铁路连续进行了六次大面积提速，基本形成了“四纵四横”的提速网络，使我国铁路提速网络总里程超过16000公里，超过6400公里的铁路开行时速160公里及以上的旅客列车，同时，部分货运列车速度也相应提高。这是中国铁路落实科学发展观、适应国民经济持续快速、协调、健康发展要求所做出的重要战略抉择。但是相对于7万多公里的铁路营业里程，已经提速的线路只占铁路总里程的18.1%。因此，铁路既有线提速空间依然广阔。1.4我国铁路提速的特殊性和复杂性 目前我国铁路营业里程居世界第三位，完成的货物发送量和客运周转量居世界第一位，货运周转量居世界第二位。我国铁路营业里程虽然只占全世界的6%，但却完成了全世界铁路工作总量的将近四分之一，运输密度为世界之最，铁路运输效率非常高。京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣等六大铁路主要干线的运输能力已经饱和，长期处于超负荷运转状态。以京沪线为例，这条铁路以占全国铁路2%的营业里程，完成了全路10%的旅客周转量和将近8%的货物周转量，是世界上客货运输最繁忙的干线。　　中国铁路具有世界上最高的运输强度，运输能力高度饱和，在线路上客货共线运行，不同等级列车混跑。在高强度的运输中，不同等级列车的速度、密度、重量对于运输组织、轨道结构、信号系统和牵引动力等技术和装备的要求截然不同，实施提速所面临的情况十分复杂，处理不好不仅会降低效率，还会给行车安全带来严重影响。　　我国铁路是客货共线，不同种类列车共线运行，客货争占线路能力的问题十分突出。实施提速，快速的客车要不断越行慢行的货车，必然造成列车密度的下降，列车速度与密度相互影响。重载列车对线路的破坏力大，而快速客车则对线路的平顺性要求很高。 　　列车的“重量、密度、速度”是扩能提速提效中相互关联的三个重要因素。长期以来，我国铁路进行技术装备更新的扩能改造都是遵循提高列车重量和增加行车密度的原则，对列车速度的储备能力不足。实施提速，原先的“重量、密度、速度”的匹配关系不能适用。列车速度提升的影响，不仅涉及到行车组织，而且关系到铁路各方面的基础设施，线路轨道标准、牵引动力、车辆性能、机车车辆制动能力、行车安全设施、道口防护等各个方面都必须进行提速改造。在中国的铁路上实施提速工程，是对铁路原有运输模式的重大突破，是从“大重量、高密度、中低速度”的运输模式向“快速度、大重量、高密度”运输新模式的重大转变。这一转变在中国和世界铁路发展史上都是极为罕见的。中国铁路大提速必然打破原有的运输模式，通过科学的管理、先进的技术装备和高效的运输组织，探索出一条具有中国特色的、实现列车速度、密度、重量最佳匹配的既有线提速挖潜改造之路。1.5铁路大提速的经济效益和社会效益1.通过提速提高铁路经济效益　　据统计，铁路经过6次大提速后，客车平均运行速度提高了25%，特快列车最高时速提高到了140～160公里，广州-深圳最高时速已经达到200公里。铁路经过六次大提速后，开行了“夕发朝至”列车、“城际列车”等快速列车，使距离2000公里左右的城市，一天即可到达。在提速的同时，安全正点率、服务质量也在明显提高，做到了提速与提高服务质量同步进行。提速后的铁路客流大幅度攀升。据统计，提速后客流年均增长百分之六点八，超过了公路、航空和水运的增长速度。客票收入年均增长率为20%。铁路在与航空、公路、水运竞争中的优势越来越得以显现，增强了铁路的市场竞争能力和自我发展能力，提高了铁路的经济效益，为铁路跨越式发展创造了良好的经营环境。　　2. 铁路大提速使整个社会受益　　铁路大提速不仅仅是列车速度的提高，同时全面提高了工作效率和质量，提高了管理水平，缩小了与世界先进水平的差距。1993年以前，人们出门80%靠坐火车，铁路是人们外出选择的主要运输工具。20世纪90年代以来，我国客运市场逐步形成铁路、公路、民航三方竞争的局面，铁路在竞争中，市场份额逐步下降。1994年铁路客运量降至最低点。1996年，公路客运量首次超过铁路。随着京沈、京沪高速公路的全线贯通，全国国道主干线已建成过半，高速公路网正在形成。北京—沈阳、北京—上海、成都—重庆、广州—深圳、济南—青岛等大城市间，都可通过高速公路出行。高速公路的快速发展，使运输市场竞争更加激烈，也给铁路运输带来巨大的压力。同时，广大旅客货主对运输质量和服务质量，特别对快捷性和舒适性提出了更高的要求。　　铁路实施提速调图，进一步缩短了客车的旅行时间，开行“夕发朝至”列车、直达特快列车，增加大宗货物直达列车等，适应了旅客货主对铁路运输高质量的要求。通过五次大提速，铁路在许多方面有了明显的改进和提高，使整个社会从中受益。　　3.提速促进了安全基础的加强　　几年来，为了实施提速，全路完成了大量的提速基础工程。更换提速道岔、Ⅲ型轨枕、优质道碴，改造小半径曲线、平交道口，延展无缝线路长度，在线路两侧设封闭栅栏，推广大型养路机械，整治线桥隧病害，使线路基础得到了明显加强。购置配备新提速机车客车，更换202、206型转向架。改进检修手段，提高检修能力和水平，使移动设备的性能和质量得到了明显提高。推广应用一批功能先进的监控装备、检测设备，加强了对移动设备和固定设备的动态监控和检测。加强人员培训，提高了职工适应提速需要的技能。　　4.提速推动了运输改革　　全路以提速为契机，积极调整生产，撤并一批行车站段，改革客车乘务制度，实现了减员增效。提速也促进了经营方式的转变，“我开车，你来坐”的封闭型生产组织方式发生了变化，运输企业开始注重研究市场，按照市场需求来配置运力资源、调整产品结构。几年业运行图编制工作不断改进，推动了运输组织的改革，优化了运力资源的配置，挖掘了运输潜力，提高了运输效率。1.6提速线路主要技术问题及对策既有线提速改造是个系统工程，运输、机务、工务、电务等各专业的改造应综合考虑、合理匹配。提速工程对铁路线路而言就是克服轨道的薄弱环节、提高其技术标准。文章下面将从提速线路轨道结构类型的选取、轨道强度检算、曲线拨正计算、纵断面拉坡设计、提速道岔优化及监测等方面进行讨论和研究。 第二章线路对轨道结构的要求2.1线路轨道结构的要求钢轨结构由钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬器、轨距拉杆、道岔等所组成。它支撑和引导列车车轮，直接承受竖向、横向和纵向力的作用。轨道结构应该保证机车车辆在规定的最大荷载和最高速下运行时，具有足够的强度、稳定性和合理的修理周期。2.1.1稳定的轨道结构在高速铁路条件下，轨道结构的设备和材料有了比较大的加强，轨道各部件的静力强大已不是对结构轨道整体结构承受能力起控制作用的因素。但是，高速铁路轨道在不稳定重复荷载作用下，其承受能力却不一定能满足高速行车的要求，它的破坏形式主要表现在列车荷载反复作用下，轨道各部件的疲劳折损、轨道整体结构参与变形积累超限。对普通铁路的轨道结构，它和一般的工程结构的显著差别是在运用条件下能够进行个别折损部件的更换和整体结构参与变形的矫正，轨道结构的工作过程是一个边工作、边折损更换、边变性维修的过程。但对客运专线必须保证最高程度的稳定。2.1.2平顺的运行表面为了保证高速行车的需要，轨道必须为列车提供列车平顺的运行表面。轨道的不平顺从结构上大约可以分为三种类型，即结构不平顺、附加不平顺和动态不平顺。结构不平顺是指由于轨道结构及部件固有的不平顺，如钢轨表面由于轧制工艺造成的钢轨垂向玩去、焊缝凹凸不平、轨道铺设和整道时形成的不平顺；附加不平顺是指在运行过程中溅在轨面碾压形成的轨面损伤、钢轨弹性垫层破损等；动态不平顺是指在列车运行中产生的不平顺。动态不平顺一般情况有两种：一种是轨道弹性不均和荷载波动，轮轨接触点呈波浪形；另一种是存在暗坑吊板和倒床不均匀的弹性下沉。 是否能实现高平顺性的标准是高速铁路成败的核心问题，要求高、难度大、涉及面广。高外高速铁路在工程建设和设备管理方面积累了大量的经验，但也出现过不少挫折。这些失败的教训，很多都是因为对高平顺要求认识不够、对平顺性控制不严、采取的措施不当造成的。因此从事高速铁路研究、设计、施工、监理、管理人员都应该十分重视高速铁路的平顺性问题。2.1.3良好的轨道弹性高速铁路轨道结构具有良好的弹性是十分重要的。轨道具有良好的弹性，不仅可以使轨道具有较强的抗振动与抗冲击能力，而且有利于减少噪声干扰，因此轨道结构良好弹性是各国高速铁路追求的目标。轨道结构弹性良好包括两方面的含义：一是高速行车引起的振动起到“吸振”作用的足够的弹性；二是沿轨道纵向弹性的均匀性。2.1.4可靠的轨道部件高速铁路轨道结构是十分重要的工程结构，要求其具有极高的安全可靠，对组成轨道结构的各部件自然也提出了极严格的性能和质量要求。在列车运行何在作用下，轨道结构及其部件产生应力和变性。不同的轨道结构，整体结构和各部件的盈利和变形有很大的差异。由于运输条件的变化和轮轨关系都具有很强的随机性，轨道在一定的运输条件下安全地完成规定任务的概率应该达到规定的要求。轨道的破损表现为为轨道整体结构变形和轨道部件折损。轨道整体结构变形包括弹性变形和永久变形。轨道的永久变形不仅影响列车的平稳运行，而且当这种变形积累到一定程度后，将大大削弱线路的强度和稳定性，威胁行车安全。轨道结构和一般工程结构的显著差别实在运营条件下，要随时消除这些永久变形。对高速铁路来讲，轨道变形的速率应非常缓慢，而一旦发生永久变形，必须及时消除。为保证列车安全、可靠运行，对轨道结构应具备的状态和各部件的关系都规定了严格的技术标准。2.2轨道结构选取的原则 轨道结构是由钢轨、轨枕、扣件、道岔、道岔等部分组成这些力学性质决然不同的材料承受来自列车车轮的作用，它们的工作是紧密相关的，任何一个轨道部件性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响。因此，轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。钢轨直接接受由机车车辆传来的巨大的动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减震、和衰减后传递给道床，使道咋重新排列，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高给钢轨结构的作用力与速度的n次方成正比，高速铁路的轨道结构必然比普通铁路具有更高的安全性、可靠性和平顺性。为保证轨道结构的这些要求，轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的性能呢个都比普通轨道部件高得多。2.2.1轨道结构的类型Ø有砟轨道有砟轨道即所谓的常规的轨道，是铁路一种传统的轨道结构，在国内外的已获得广泛的应用。有砟轨道具有结构形式简单、造价低、建设周期短，线路的弹性和减振性能较好、噪声较小，轨道超高和几何形态调整简单、且破坏后修复时间短、自动化及机械化维修效率高等优点。但是缺点是轨道横向抗力较小，容易产生不均匀下沉，桥上道床稳定性较差、行车中会使道砟飞散，轨道结构被破坏后，加大维修工作量。Ø无砟轨道无砟轨道结构是耐永久性好、塑性变性小的材料代替道砟材料的一种新型轨道。由于取消了碎石道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性增强，维修工作减少，明显优于有砟轨道，成为目前高速铁路的主要发展方向。根据无砟轨道的贴点和线下基础的设计要求，在桥梁、隧道和路基稳定的地段采用无砟轨道。 表2-1无砟轨道和有砟轨道比较2.2.2钢轨的选取原则钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。对于高速铁路而言，钢轨要提供的轮轨踏面平顺性和钢轨内侧工作边平顺性比普通铁路高的多1.对钢轨的一般要求：(1)较高的强度和抗磨性能，以期达到较高的承载能力和较长的使用寿命。(2)较高的抗疲劳伤损的安全可靠性，防止轨头内侧剥离及可能由此引起的钢轨横向断裂。钢轨长期在列车周期性重复性重复荷载下工作，应有较高的疲劳强度和较好的冲击韧性。(3)较强的抗不均匀磨耗性能和钢轨全长范围内硬度的均匀性，避免引起波纹、波浪等不均匀磨耗。(4)良好的焊接性能，以便采用无缝线路。(5)良好的道岔机加工性能，以获得良好的道岔质量。 (6)化学成分便于进行热处理，以提高钢轨的强韧性。(7)严格的尺寸公差及钢轨工作边平顺性，减少轨道周期性不平顺。2.提速线路对钢轨材料的要求：(1)保证材料高纯净，提高钢轨可靠性(2)保证轧制高精度，提高钢轨质量(3)钢种成熟，外国基本按UIC标准系列选用900A钢种。我国铁路在20世纪80年代前基本使用U71Mn和U74钢轨，分属于90kg和80kg，由于承载力不足，明显不适应运输要求。为此，我国铁道、冶金部门联合开发了PPD2、PD3和稀土轨。通过技术鉴定。钢轨用量增加，线路换轨大修每年铺设数十万吨，延长了钢轨使用寿命，使钢轨伤损的严重程度得到缓解，因此可以说PD3和UIC900A、U71Mn一样是成熟的钢种。2.2.3轨枕的选取原则轨枕在轨道结构中的作用是支撑钢轨，并将钢轨传来的压力传递给道床，同时可固定钢轨的位置及有效保持轨距、方向等轨道形位。目前，世界高速铁路有咋轨道广泛采用钢筋混凝土轨枕。这是因为纵向、横向阻力大，能够提供足够的稳定性，满足高速铁路的稳定性要求。轨枕的形态主要分为整体轨枕和双块轨枕。日本、德国等国家主要采用整体式轨枕。其中日本根据不同的列车运行速度和使用经验，设计了3T、3H、4H等多种整体式轨枕结构类型。而法国TGV高速线路为了减少轨道变形、增大强度，采用每根245kg、长2.24m的双块式混凝土轨枕。这种类型的轨枕大大提高了轨枕道床的稳定性和可靠性。同时，双块式由于重量较整体式轻，其制造工艺也相对简单，生产成本和运输铺设费用也相对较低。我国轨枕的主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型轨枕。我国近50年发展应用的轨枕形式与大多数国家一样采用整体式预应力混凝土轨枕，建立了一整套关于轨枕设计、制造、铺设、养护管理等的体系，以及规程、技术条件、验收标准、质量监管等技术保障。从Ⅱ型枕的发展过程可以看出，我国混凝土枕技术从整体上看是基本成熟的，应此在高速铁路有咋轨道的轨枕选型应该是整体式轨枕。我国Ⅲ型轨枕研制工作起步于20世纪90年代，已经有了二十年的历史，但由于反战速度比较快又有新Ⅱ型轨枕的经验，因此在技术方面具有较好的基础。目前研制的Ⅲ型轨枕主要有两种形式。一种是铁道科学研究院主研的TK-Ⅲ 型轨枕，另一种是专业设计院主研的YⅢ型轨枕。这两种轨枕长度均为2.6m，截面尺寸相近，配筋有所不同，前者为10根直径7mm的压痕高强钢丝，后者为8根直径7mm的预应力钢丝，适用范围基本相同。TK—Ⅲ型轨枕主要特点。通过在京广线试铺和运营的考验，使用情况良好，反映出有如下特点：1.结构合理，强化了轨道结构。由于轨枕长度增加到2.6m，并适当加宽了枕底，使枕下支承面积增加17%，端侧面积约增加20%，单根枕重量增加31%，因此，可有效提高道床的纵、横向阻力，减缓重载运输所产生的道床累积变形，提高线路的稳定性；2.轨下和中间截面的设计承载力，较Ⅱ型轨枕分别提高了43%和65%。提高了轨枕强度；3.采用无螺栓扣件的扣压力能保持线路稳定，无纵横向移动，有利于保持轨道的几何尺寸，减少养护维修工作量。2.2.4扣件的选取原则钢轨扣件就是轨道上用以联结钢轨和轨枕(或其他类型轨下基础）的零件，又称中间联结零件。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。提速线路的扣件运行速度高、行车密度大，对轨道平顺性有极高的要求，因此对钢轨扣件有比一般扣件有更高的要求。1.保持轨距能力强正确的轨距是保证高速行车安全的最基本的条件。由钢轨和轨枕组成的轨道框架完全由钢轨扣件联结，它必须保证框架几何特征的稳定，即牢固保持轨距，防止钢轨倾翻和轨距扩大。同时，扣件要保证轨道框架的弯曲刚度和扭转刚度，使钢轨处于准确位置。2.足够的防扒阻力在列车荷载作用下，钢轨受到碾压存在沿轨枕产生位移的可能性，如果钢轨产生爬行，会引起诸多线路病害。但是，扣件压力必须适度，过大的扣件压力会使垫层弹性下降和损伤扣件。同时，扣件还应该具有良好的保持扣压力性能。3.良好的减振性能轨道的弹性主要由散粒体道床提供。轨下垫层起减振和隔振的作用。对于混凝土轨下基础来讲，轨下垫层的良好弹性更为重要。 1.零部件精度高，可靠性好提速线路高平顺型的技术要求对扣件的精度提出了很高的要求，因此扣件的个零部件除了本身应该具有的高精度外，其组装精度也必须要满足高速行车的需要。扣件各部件要有足够的强度和使用性能：在设计的使用的寿命周期内，扣件各部件不产生疲劳伤损和显著的残余变形；当扣件和轨下弹性垫层产生容许范围内的磨耗和残余变形时，扣件整体性能仍满足高速行车的要求。5.绝缘性好为保证行车的绝对安全，钢轨扣件应具有良好的绝缘性能，确保轨道电路正常工作。我国从20世纪60年代开始研制扣件的多种形式。如TF—M型扣件，TF—Y型弹性扣件和弹条扣件。目前主要干线上都采用弹性扣件。因为弹性扣件具有口压力大、联结牢固和良好的弹性等特点。能保持钢轨处于正确位置和稳定状态，延长轨道各部件使用寿命，减少线路的养护维修工作量等优点。我国弹条扣件分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型弹性分开式扣件。随着我国铁路提速和重载运输的发展，Ⅰ型弹条扣件的扣压力不足，弹程偏小。不足以满足我国高速铁路的发展。Ⅲ型弹条扣件为无挡肩扣件，适合于重大运量、高密度的运输条件。2.2.5碎石道床的选取原则道床是有砟轨道的重要组成部分，能够承受轨枕传递的各种力的作用，减缓和吸收轮轨间的振动和噪声且便于维修。道砟材料应当坚硬、稳定、有弹性，便于排水。高速铁路有砟轨道对道砟的要求比一般线路更为严格，以便尽可能减少养护工作。同时为了保证路基坚固稳定，不导致翻浆冒泥，因而对砟下垫层的选择也比较严，不仅要求所用的碎石应是具有一定破碎指数的硬砾石，且其压实度也要达到规定标准，因为轨道的弹性是非常重要的。如果没有弹性，列车就无法高速行驶。采用碎石作为道床是因为它具有较好的弹性与渗水性。一般要求道砟颗粒尽量大小均匀，以保证排水畅通。在提速线路上，道床应有足够的厚度，以减少路基面所受的压力和振动，保证路基顶面不发生永久变形。因此，一般采用双层道床。枕下道砟厚度为35cm，垫层道砟厚度为20cm。为了使道床的水能够迅速下渗，防止翻浆冒泥，在垫层底部要加设用塑料和沥青等材料制作的各种形式的封闭层。 提速线路上有砟桥上道床的主要功能是增加轨道弹性、承受列车的冲击、隔离震动、降低噪声。但在桥上有砟轨道道床会出现砟份化现象，导致道床脏污、弹性失效，影响排水功能，因此，提速线路桥上倒床厚度采用35cm，同时，为了防止道砟粉化，采用道砟下铺设砟下胶垫或采用弹性轨枕等措施。2.3轨道结构选取2.3.1轨道结构类型选取线路提速后速度为160km/h，所以设计采取有砟轨道结构类型。2.3.2钢轨的选取考虑到我国既有线兼容，以及在钢轨生产、管理、维修使用的方便，改建线路采用我国生产的CHN60钢轨断面的U71Mn钢轨。2.3.3轨枕的选取提速线路的轨枕采用Ⅲ型枕，由于系统规范化大批量生产，生产工艺稳定、质量统一管理、价格趋于合理、在改建线路铺设及其使用耐久性可以提高。综合考虑，线路采用Ⅲ型枕比较合理。2.3.4联接零件的选取夹板选用斜坡支承型双头对称式夹板，螺栓选用国际标准的10.9级螺栓，螺母选用直径24mm，在伸缩区的钢轨接头加设高强度平垫圈。扣件选取Ⅲ型弹条扣件，其为无挡肩扣件，适合于重大运量、高密度的运输条件。不仅能够满足有足够的扣压力，也便于养护工作的展开。2.3.5道床的选取提速线路上，道床应有足够的厚度，以减少路基面所受的压力和振动，保证路基顶面不发生永久变形。因此，一般采用双层道床。枕下道砟厚度为35cm，垫层道砟厚度为20cm的Ⅰ级道砟。道床材料：碎石道床；道床顶面宽度：3.5m；边坡坡度：1:1.75。 图2-1道床断面示意图 表2-2改建线路主要技术选取主要技术标准选取技术名称技术标准铁路等级I级正线数目双线设计速度160km/h最小曲线半径2600m正线线间距4.6m最大坡度12‰到发线有效长度650m牵引种类电力机车类型动车组系列轨道结构类型有砟轨道钢轨60kg/mU71Mn钢轨扣件Ⅲ型弹条扣件轨枕Ⅲa型轨枕1667根/km道床面砟为35cm和底砟为20cm的碎石道砟路基砂粘土 第三章轨道结构强度检算3.1计算资料线路条件：I级铁路，曲线半径2600m；钢轨：60kg/m，U71新轨，25m长的标准轨；轨枕：Ⅲ型混凝土轨枕1667根/km；道床：碎石道砟，面砟35cm，垫砟20cm；路基：砂粘土。图3-1CRH2动车组轴距和轮载示意图70KN2.5m70KN机车：CRH2动车组，两轴转向架，轴重137KN（14t）轮载=轴重/2=70KN。轴距2.5m，机车构造速度160km/h。轮载见图3—13.2轨道各部件强度检算3.2.1机车通过曲线的允许速度的确定机车通过曲线轨道允许速度的确定。对于新建线路，对于通过R=2600m曲线轨道机车允许速度速度可按Vmax=4.3计算。得到Vmax=219.3km/h>160km/h,故按速度Vmax=160km/h来检算各部件的强度。3.2.2钢轨强度检算动车组的两个转向架之间的距离比较大，彼此的影响甚小，可以任选一个转向架的车轮作为计算轮，因为动车组为两轴转向架，所以都要计算车轮的当量荷载，计算结果见下表。 表3-1车轮的当量荷载计算表计算步骤如下：（1）计算k值计算钢轨强度的D=30000N/mm，轨枕均匀布置，轨枕间距a=1000000/1667=600mm,故得到k=D/a=30000/600=50MPa。（2）计算β值式中J为60kg/m轨道对水平轴的惯性矩，为。（3）计算值计算发现1与2轮的计算轮来计算的的结果是一样的。所以随便选取一个计算轮来计算静弯矩。所以选取=-66346来计算。（4）计算静弯矩M（5）计算动弯矩计算电力机车运行条件下轨底弯曲应力的速度公式为a=0.45△V/100，可算得速度系数为 由计算偏载系数βp的公式：βp=0.002×△H。其中△H是欠超高，我国《铁路线路维修规则》规定：未被平衡的欠超高一般不应大于75mm，困难情况下不得大于90mm:容许速度大于120km/h线路的个别特殊情况下不大于110mm。所以我们取△H=75mm。可求：βp=0.002×△H=0.002×75=0.15查规范可得R=8000m时的横向水平力系数f=1.45。将上述系数带入求。（6）计算钢轨的动弯应力和查规范可知，新轨的，则可得钢轨的基本应力为查规范可知，25m长的60kg/m的钢轨温度应力，则得到钢轨的基本应力为U71新轨的屈服极限=405(MPa)，新轨的安全系数=1.3，允许应力为上述轨底和轨头的基本应力均小于，符合钢轨的强度检算条件。 3.2.3轨枕的弯矩检算1．计算k和β值。计算轨枕弯矩时，用D=70000N/mm，由此可以求的β和k的值：2．计算轨枕反力的当量荷载。由于都相同所以可以求=133040.7N。3．计算轨枕上的动压力速度系数：偏载系数：βp=0.002×△H=0.002×75=0.15，约为静轮载的61.3%，用此计算值来计算轨枕弯矩。对于新型Ⅲ轨枕L=3600mm，=550mm，e=1175mm，60kg/m轨底宽轨底=150mm，代入式中计算轨下截面正弯矩，得：<[]在计算轨枕中间弯矩按两种不同中间承载方式进行比较。 对于重型轨枕的计算显然，轨枕中部支承时产生的负弯矩比中部不支承时的弯矩大32%。3.2.4道床顶面应力的检算对于Ⅲ型轨枕，由于其中部支撑在道床上，所以可以求得：上述，满足条件。3.2.5路基面道床压力的检算。式中：由于是新建线路砂粘土路基取0.13MPa。道床厚度为550mm。所以可求：道床厚度的计算值小于实际的道床厚度550mm，满足要求，并采用实际的道床厚度，检算通过 第四章、平面改建设计4.1平面测绘4.1.1平面测绘原理平面测绘包括的工作有：（1）里程丈量（2）设置外移桩（3）线路调绘（4）曲线测量测量既有曲线，近年来一般采用偏角法。用偏角法测量既有曲线，在第一测段，要测出每个20m测点的偏角，即切线方向与置镜点到各测点弦线间的夹角；移动置镜点后的各个测段，要测出置镜点间弦线与置镜点到每个20m测点弦线间的夹角；最后一个置镜点，要测出置镜点间弦线与切线方向的夹角φZH。若各个置镜点处的夹角用表示，则既有曲线的转角a等于上述各角的总和，即曲线测量通常沿外轨进行，也有沿线路中心线进行的；行车繁忙的线路上，为安全起见，也可在外移桩上进行。图4-1偏角法测量示意图4.1.2既有线某曲线测绘结果经过测量既有线路上某段曲线曲线的测量资料如下所示： 表4-1既有曲线测量资料——曲线一（左转）置镜点测点里程φ(°′″)不300320000053400002036000041380001574000083542001732不440021334601003748011620500126375201381954014954不560158515801162960012547620135466401451366015008不68015730前视点012564.2渐伸线原理4.2.1渐伸线的线型渐伸线的几何意义，可用图4-2说明。 曲线OA表示任一曲线，将一条没有伸缩性的细线，一端固定于O点，把细线拉紧使其密贴于曲线OA上，然后把细线另一端点A自曲线OA拉开，使拉开的直线随时保持与曲线OA相切，A点的移动轨迹为AM1M2M3…A′，即为曲线OA之端点A的渐伸线。渐伸线与O点的始切线相交于A′点，AA′线段的长度就是A点对始切线OA′的渐伸长度。渐伸线的基本特性如下：①渐伸线上某一点(M3)的法线(M3N3)是曲线OA相应点(N3)的切线；②渐伸线的曲率半径是渐变的，渐伸线上某一点(M2)的曲率半径，是该点法线与曲线OA相应切点(N2)的长度(M2N2)；③渐伸线某两点(M3，M2)间曲率半径的增量(M3N3-M2N2)等于曲线OA相应点(N3，N2)间弧长的增量(N3N2)。图4-2渐伸线长度与中心角的关系图4-3中心角与曲率的关系4.2.2计算渐伸线长度的公式⑴渐伸线长度E为OA曲线的中心角(rad)在其对应弧段上的定积分(见图7—3—2)，渐伸线的曲率是逐渐变化的。当△极小时，△E可视为圆弧长，当χ2点无限接近χ1点时，△，△E的曲率半径为因为的函数，对上式第二项进行分部积分，得：(4-1)⑵OA曲线的中心角(rad)为OA曲线曲率K在其对应弧段上的定积分(见图7—3—3)。（为OA曲线计算点的半径） （为OA曲线计算点的曲率，）(4-2)⑶圆曲线与三次抛物线型缓和曲线的曲率令OA曲线表示曲线路段的轨道中心线，则OA曲线由缓和曲线和圆曲线构成。圆曲线的曲率K为常数，K=。缓和曲线的曲率K为变量，随计算点距ZH(或HZ)点的长度而变化，K=，。为缓和曲线的半径变更率，为圆曲线半径，为缓和曲线长度。⑷渐伸线长度计算式根据圆曲线和缓和曲线的曲率K，按照公式(4-1)、公式(4-2)可推导出圆曲线和缓和曲线的渐伸线长度计算公式，如表4-2所示。表4-2计算渐伸线长度的有关公式物理意义计算通式内切圆曲线的计算式缓和曲线的计算式1曲率2中心角（rad）为曲率的定积分3渐伸线长度为中心角（rad）的定积分符号意义—曲线长—曲率—中心角（rad）—渐伸线长圆曲线半径计算点的圆曲线长缓和曲线半径变更率计算缓和曲线全长计算点的缓和曲线长⑸渐伸线长度的实用计算公式综合分析各段曲线的曲线特性，圆曲线两端加设缓和曲线，其渐伸线长度的实用计算式如表4-3所列。 表4-3渐伸线长度的实用计算公式测点范围渐伸线长度计算公式符号意义ZH—HY=测点里程-ZH里程HY—YH=测点里程-ZY里程YH—HZ=测点里程-ZY里程=测点里程-YH里程HZ以后=测点里程-QZ里程其中，——曲线半径（m），——缓和曲线长（m），—转角（rad），。4.2.3拨距的大小和方向如图4-4所示曲线拨正，就是把既有曲线上各个20m测点，如和拨正到设计曲线的、点上。其拨动距离分别为和，也就是设计曲线渐伸线长；或与既有曲线渐伸线长、之差。点的拨动距离=一点的拨动距离=一图4-4曲线拨正所以，拨动距离=设计曲线的渐伸线长——既有曲线的渐伸线长即△=+值，如，表示向圆心方向拨动(曲线内压)；△=－值，如，表示向切线方向拨动(曲线外挑)。严格来说，拨动方向是沿着渐伸线方向拨动的。但是因为拨动量很小，在既有曲线附近很小的范围内，完全可以认为渐伸线方向与既有曲线的法线方向重合。所以，大修工作中，既有曲线拨正是沿法线方向拨动。 拨距计算时，假定曲线拨动前后曲线长度不改变。当然对某一测点来说，当测点外挑时线路增长，当测点内压时线路缩短。但是同一曲线内，有的测点外挑，有的测点内压，而且每个测点拨动量都不会很大。所以假定曲线拨动前后长度不变，是可以满足拨距计算的精度要求的。拨距计算中，都是用20m弦长来代替其所对的曲线长。因为曲线半径对20m短弦来说要大得多，所以20m短弦与其相对的曲线长是相差无几的，用20m短弦代替其所对的曲线长，不会影响计算精度。4.2.4拨距计算的步骤1.计算既有曲线各测点的渐伸线长度；2.选定设计曲线半径；3.计算设计曲线各测点的渐伸线长度；4.求出拨动距离，。4.3既有曲线渐伸线长度的计算在曲线外业测量中，已测出既有曲线上每个20m测点的偏角，这些偏角是计算既有曲线渐伸线长度的出发数据。4.3.1计算公式的推导1.基本公式　既有曲线已经错动，但其线型仍和设计曲线接近，仍可按缓和曲线与圆曲线的性质进行计算。根据表7—3—1中渐伸线长度的计算式，可知其基本公式：（1）圆曲线的渐伸线长度为：式中，为测点的偏角，。（2）缓和曲线的渐伸线长度为：式中，为测点偏角，。 （3）据此可知，既有曲线不论是圆曲线还是缓和曲线，测点的渐伸线长度均为：=该测点偏角的弧度数×该测点距置镜点的曲线长2.计算步骤（1）若置镜点设置在始切线上，如图7—3—5所示，基本公式亦可适用，且误差很小。因为渐伸线长度很短，和相应的圆弧长度近似相等，且曲线起始线段曲率很小，弦长OA也近似等于弧长。故（2）置镜点移至A点，如图7—3—6所示，测出B点偏角，则B点的渐伸线长度可用BB′+B′P计算，BB′可用基本公式计算，B′P为OA与AB′的渐伸线长式中——置镜点A的渐伸线长；——置镜点A至测点B的曲线长；——弦线AB与始切线的夹角弧度数，。图4-5置镜点在始切线上图4-6置镜点在曲线的A点上（3）置镜点移至B点。如图4-7所示，测出C点的偏角，则C点的渐伸线长度可用CC′+C′P计算，CC′可用基本公式计算，C′P为OAB与BC′的渐伸线长 式中——置镜点B的渐伸线长；——置镜点B至测点C的曲线长；——弦线BC与始切线的夹角弧度数，图4-7置镜点在曲线上的B点上（4）根据置镜点设在O、A、B三点所推导的渐伸线长度计算公式，可归纳出第n个置镜点渐伸线长度的通用计算公式为(4-3)式中——1，2，…n各置镜点至其前一置镜点间的曲线长度；——1，2，…n各置镜点至其前一置镜点间弦线与始切线间夹角的弧度数。第n测段中各测点的渐伸线长度的通用计算公式为(4-4)式中——第n测段中置镜点至测点j的曲线长；——测点j至置镜点n间弦线与始切线间夹角的弧度数。4.4拨距计算4.4.1计算条件1.前提条件既有曲线拨正到设计位置，曲线长度应基本保持不变，才能保证必要的计算精度。本方法仅适用于将错动的既有曲线拨正为规则线型，以及拨动前后曲线长度不会大量变化的改建设计。2.保证终切线不拨动保证设计曲线和既有曲线的转角相等；使测量终点设计曲线和既有曲线的渐伸线长度相等，即 4.4.2拨距计算的步骤1.计算既有曲线各测点的渐伸线长度；2.选定设计曲线半径；3.计算设计曲线各测点的渐伸线长度；4.求出拨动距离4.4.3拨距的大小和方向曲线拨正就是把既有线上各个20m测点拨正到设计曲线的相应点上，拨动距离=设计曲线的渐伸线长-既有曲线的渐伸线长Δ为正值，表示向圆心方向拨动（曲线内压）；Δ为负，表示向切线方向移动（曲线外挑）4.4.4测量曲线拨距计算1.计算QZ点里程资料：既有曲线一测量资料曲线转角rad，测量终点里程680，既有曲线渐伸线长度为14.781。2．选配设计曲线半径在既有曲线的圆曲线范围内，选取三个间距相等的测点A：480、B：500、C：520，测点的渐伸线长度分别为： 既有曲线半径等于测点间长度的平方除以三测点渐伸线长度的二次差分值：设计曲线半径R可取估算的既有曲线半径RJ，并根据转角的大小取整(参见表2-1)。表4-4曲线半径取整转角度数＜1010~2020~3030~50＞50半径取整(m)251051—2具体选定取R=26003．选取缓和曲线长度资料：。根据两个测点计算缓和曲线长度，K+480，。4．推算设计曲线各主点里程 5.计算设计设计曲线渐伸线长度表4-5渐伸线长度的实用计算式测点范围渐伸线长度计算符号意义ZH--HYl=测点里程-ZH里程HY--YHL=测点里程-ZY里程YH--HZL=测点里程-ZY里程l=测点里程-YH里程HZ以后X=测点里程-QZ里程其中，R-曲线半径（m），l0--缓和曲线长（m），a--转角（rad），具体计算结果见附表一 第五章既有线改建纵断面设计5.1纵断面设计特点及原则5.1.1设计特点既有线在运营过程中，个别路段的路基会因沉陷、冻害而变形，在经常维修过程中，由于更换道碴，起道，落道，也要引起轨面标高的改变。所以既有线轨面的纵断面多与原设计不同，而原设计的标准又多偏低，不符合现行的《线规》标准；延长站线而需加长站坪长度时，引起站坪两端纵断面的改建；削减超限坡度时，需要抬高或降低路基标高；线路受洪水威胁地段，则需加高路基。这一切都要引起线路纵断面的改建。设计既有线纵断面时，应根据既有线轨面标高抬高或降低的大小，对施工中干扰正常运营的程度以及工程费用的多少等，进行技术经济比较，分别采用道碴起道、渗水土壤起道和抬降路基面的方法来完成。5.1.2设计原则改建既有线纵断面设计，以轨面标高为准。轨面标高由线路纵断面测量测出。线路纵断面测量包括水准基点、百米标和加标的标高测量。百米标与加标的标高为既有线轨面标高：在直线路段为左侧钢轨的轨面标高。一般情况下，起道高度小于50cm时，用道碴起道；起道高度为50～100cm时，用渗水土壤起道；起道高度大于100cm或落道后道床厚度小于规定标准时，用抬降路基面来完成。设计中，为了方便施工及减轻对运营的干扰，一般不采用挖切路基的办法来降低轨面标高，仅在受建筑限界与结构物构造控制，以及为消除路基病害的路段方可采用。设计中，一般亦不宜降低既有线轨面标高，以免挖切道床影响正常运营；仅在个别路段，为避免改建桥隧建筑物，或避免挖切路基，或为了减少线路改建工程，才允许挖切道床以降低轨面标高。道床厚度仅允许较规定标准减薄5cm，但最小道床厚度不得小于25cm。 5.1.3改建既有线纵断面设计注意事项1.桥涵在有碴桥上，一般应按计算轨面标高来设计这纵断面。通常情况下，不允许落低既有轨面标高，以避免降低墩台顶面高，施工困难。必要时可用道碴起道的方法，提高轨面标高，这时，往往需要加高梁的边墙，以免道碴溢出。轨面抬高值，一般限制在10～15cm，以免加厚道碴后影响桥梁的应力与稳定性。当抬高值较大时，需加高墩台顶面标高，施工比较困难；加高墩台顶面标高时，当加高值在0.4m以内时，一般可不进行检算，大于0.4m时应进行检算。在明桥面桥梁上，轨面标高的变动，必将引起抬降墩台顶面标高等困难工程，因此，应根据既有轨面标高设计纵断面。在涵洞处，允许适当抬高或降低既有轨面标高。但抬高值过大时，往往需要改建涵洞的端墙与翼墙，甚至将涵洞接长；若需大量降低既有轨面标高并挖低路基时，则应保证涵洞顶到道床底面的最小填土高度。2．隧道在隧道内，当需要提高隧道净空，或削减隧道内的坡度时，一般采用落道方法，以免破坏现有隧道的拱圈；但降低值以不大于0.4m为宜，以保护隧道边墙的基础。3．车站站坪车站站坪范围内正线线路的纵断面，一般不宜过多的抬高或降低，以免引起站内建筑物如车站站线、咽喉区、站台、天桥、信号与给水设备的改建。当减缓站坪坡度、延长站坪长度、增设车站、或者削减限制坡度引起站坪纵断面的改建时，应全面考虑，使整个改建工程量减至最小。当车站正线要抬高或降低时，可用车站站线作为施工时的临时通车线路。4．路基在挡土墙、护坡路段，抬道时应考虑加宽路基后，不使其填土坡脚盖过挡土墙或护坡。必要时，可用干砌片石加陡边坡。路基病害路段，如砂害、雪害，以及因毛细水上升引起的冻害或翻浆冒泥，均可考虑结合抬道来整治病害。路基基床土质不良及道床排水不畅，引起道碴陷囊，一般可考虑结合落道来整治病害。 路堑路段落道时，应考虑时扩大路堑对行车的干扰，特别是石质路堑，需要放炮，干扰更为严重。此外尚应考虑路堑边坡的稳定与地下水位的高低。如设计的路肩标高低于地下水位，还应考虑低地下水位的措施。路堤段抬道时，应考虑加宽路基对路基稳定的影响，特别是高路堤路段，更应注意。5.2纵断面设计要求既有线纵断面的改建设计，要求细致准确，以保证尽可能利用既有建筑物，减少改建工程，设计时应采用放大纵断面图。放大纵断面图的比例尺是：距离为1:5000、高程为1:50，以便细致地研究既有轨面标高的升降，将纵断面设计得更加经济合理。放大纵断面图的下半部为纵断面设计的资料和数据。图中自下而上包括下列各栏：里程，平面，实测百米坡，既有轨面标高，计算轨面标高，设计轨面标高，设计坡度，轨面起落量，道床厚度，轨枕情况等项内容。（既有线平面，百米标与加标；地面高程，既有道床厚度，既有轨面高程，轨面设计坡度，轨面设计高程，既有轨面高程抬降值，路基病害路段，工程地质特征。）放大纵断面的上半部为线路纵断面图。应绘出道床底面线，既有轨面线，计算轨面线，设计轨面线，并应注明建筑物的特征，如车站，道口的中心里程，隧道洞门位置里程与长度，以及桥涵类型，中心里程等。5.3纵断面设计步骤5.3.1放大纵断面图的设计方法既有线的纵断面设计，是先在放大纵断面图上设计轨面坡度，然后汇总各项设计资料绘制详细纵断面图。放大纵断面图的设计方法及步骤如下：1．根据外业勘察资料，填写既有线平面、百米标与加标、地面标高、既有道床厚度及既有轨面标高各栏数据，并标明路基病害路段与工程地质特征。地面标高一般按线路前进方向左侧的路堑坡顶活路堤坡焦点的标高填写；桥涵处按实际的河底或沟底标高填写；隧道处按地形图标高填写。2．道床底面标高与计算轨面标高的计算，如下图示 图5-1轨道高度示意图道床底面标高=既有轨面标高－既有轨道高度计算轨面标高=道床底面标高+设计轨道高度（包括钢轨高度，垫板厚度，轨枕高度与道床厚度）在改建设计中，钢轨采用60轨（高度为176mm）,垫板厚为10mm,标准道床厚取450mm。3．根据地面标高绘出地面线，根据既有轨面标高绘出既有轨面线，根据道床底面标高绘出道床底面线，根据计算轨面标高绘出计算轨面线。标明车站、道口的中心的里程，隧道洞门里程与长度，以及桥涵类型、孔径与其中心里程。4．设计轨面线应符合设计标准，并使其尽量接近但不低于既有轨面线与计算轨面线。低于既有轨面线，则施工时要减薄既有道床厚度，影响运营；低于计算轨面标高，则道床厚度要低于设计标准，轨道强度减低。若设计轨面线高出计算轨面线过多，则要垫铺过多的道碴，引起浪费。5．根据初步绘出的设计轨面线，定出轨面设计坡度，坡度应取为0.1‰的倍数；坡段长度通常采用10m的倍数。根据轨面设计坡度，标出各百米标与加标的设计轨面标高，标高准确至厘米。变坡点的坡度代数差‰时，应设置竖曲线。竖曲线的要素应填写在变坡点竖直线的两侧。设置竖曲线时，应注意使其不与缓和曲线、道岔重叠，且不能设在明桥面上。在改建路段的起点和终点处，应注意标高的衔接。6．最后，计算既有轨面标高抬高或降低的数值，即设计轨面标高与既有轨面标高的差值。设有竖曲线的变坡点，应按设置曲线后设计轨面标高来计算抬高或降低值。 5.3.2纵断面设计方法1．坡段长度相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。相邻两变坡点间的水平距离称为坡段长度从工程数量上看，采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程数量。但最短坡段长度应保证坡段两端所设的竖曲线不在坡段中间重叠。从运营角度看，因为列车通过变坡点时，变坡点前后的列车运行阻力不同，车钩间存在游间，将使部分车辆产生局部加速度，影响行车平稳；同时也使车辆间产生冲击作用，增大列车纵向力，坡段长度要保证不致产生断钩事故为了因地制宜节省工程，在下列情况下，坡段长度允许缩短至200m:（1）因最大坡度折减，包括折减坡段及其中间无需折减的坡段，这些坡段间的坡度差较小，坡长可以缩短。（2）在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和坡段，缓和坡段使纵断面上坡度逐步变化，对列车运行平稳有利，故允许缩短为200m。（3）长路堑内为排水而设置的人字坡段，人字坡段的坡度一般不小于2‰，以利于路堑侧沟排水。货车车钩强度允许的纵向力，拉伸力取980kN，压缩力取1960kN，在可能设置的最大坡度代数差和列车非稳态运行(如紧急制动、由缓解到牵引)的不利工况下，坡段长度所决定的车钩应力与列车牵引吨数有直接关系，牵引吨数用远期到发线有效长度表示。经过铁道科学研究院的理论计算与实践验证，一般路段的最小坡段长度如表4.1所示：表5-1一般路段最小坡段长度远期到发线有效长度1050850750650≤550最小坡段长度400350300200200为了因地制宜节省工程，在下列情况下，坡段长度允许缩短至200m:（1）因最大坡度折减，包括折减坡段及其中间无需折减的坡段，这些坡段间的坡度差较小，坡长可以缩短。（2）在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和坡段，缓和坡段使纵断面上坡度逐步变化，对列车运行平稳有利，故允许缩短为200m。（3）长路堑内为排水而设置的人字坡段，人字坡段的坡度一般不小于2‰ ，以利于路堑侧沟排水。2．最大坡度的折减线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度(包括限制坡度与加力牵引坡度)的地段。当平`最大坡度值减缓，以保证普通货物列车以不低于计算速度或规定速度通过该地段，此项工作称为最大坡度的折减`。（1）曲线地段的最大坡度减缓`在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力。以保证列车不低于计算速度运行。所以设计坡度i应为i＝imax—△ir(‰)式中imax——最大坡度值(‰)；△ir——曲线阻力的相应坡度减缓值((‰)。①当设计坡度值和曲线阻力之和不大于最大坡度值时，此设计坡度不用减缓；②既要保证必要减缓值，又不要减缓过多，以免损失高度．使线路额外展长；③减缓时，设计的曲线长度系未加设缓和曲线前的圆曲线长度．因近期短于远期按近期长度考虑能满足远期长度的减缓要求；④减缓坡段长度应不短于、且尽量接近于圆曲线长度取为50m的整倍数，且不应短于200m。通常情况下所取的坡段长度还不宜大于货物列车长度；⑤减缓后的设计坡度值，取小数点后一位。（2）曲线地段最大坡度减缓的方法①两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段不予件缓，按最大坡度设计。②长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力的坡度减缓值为：③长度小于货物列车长度的圆曲线,曲线阻力的坡度减缓值为：式中a——曲线转角（°）Kr——圆曲线长度（m）R——圆曲线半径（m）Li——减缓坡度长度（m）当其大于货物列车长度时，取货物列车长度。 ④若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线。其间直线段长度小于200m，可将小于200米的直线段分开，并入两端曲线进行减缓，也可将两个曲线合并折减减缓坡段长度不宜大于货物列车长度，曲线阻力的坡度减缓值为：式中为折减坡段范围内的曲线转角和（°）。当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线转角度数，应按两个坡段上的曲线长度的比例计算。3．上竖曲线的设置在线路纵断面的变坡点处设置的竖向圆弧称为竖曲线。常用的竖曲线有两种线形。一为抛物线形，即用一定变坡率的20m短坡段连接起来的竖曲线；另一种为圆孤形竖曲线。因圆弧型竖曲线测设、养护方便，目前国内外已大量采用。在线路纵断面上，若各坡段直接连接成折线，列车通过变坡点时，产生的车辆振动和局部加速度增大，乘车舒适度降低；当机车车辆重心未达变坡点时，将使前转向架的车轮悬空，当悬空高度大于轮缘高度时，将导致脱轨；当相邻车辆的连接处于变坡点附近时，车钩要上、下错动，其值超过允许值将会引起脱钩。所以必须在变坡点处用竖曲线把折线断面平顺地连接起来，以保证行车的安全和平顺。4．竖曲线半径圆形竖曲线的半径应根据以下三个条件拟定：（1）旅客舒适条件列车通过竖曲线时，产生的竖向离心加速度不应大于旅客舒适要求的允许值。竖曲线的半径，根据旅客列车的最高速度用下式计算竖向离心加速度的允许值，国外一般取0.15～0.6m/。我国客货列车共线铁路旅客列车最高速度=140km/h,若取=0.2m/s2，则=7600m，若取=0.3m/s2,，则=3700m （2）运行安全条件列车通过凸形竖曲线时，产生向上的竖向离心力，使车辆有上浮倾向，上浮车辆在横向力作用下容易产生脱轨事故。一般认为上浮的离心力不应大于车重的10％，即0.1m/s2.此项安全要求在我国客货列车共线铁路上，对竖曲线半径不起限制作用。（3）设置竖曲线可减小列车通过变坡点时的附加纵向力据测算，当竖曲线半径为10000m时，牵引吨数不大于5000t的货物列车，通过限坡或双机坡构成的凹、凸形变坡点，各种运行式况产生的列车纵向力均不大于车钩强度的允许值，说明竖曲线半径取10000m是安全的。我国参照传统的采用值，并考虑到增大竖曲线半径，通常对工程量的影响不大。所以规定竖曲线半径，Ⅰ、Ⅱ级铁路为10000m，Ⅲ级铁路为5000m。本设计的铁路等级为Ⅰ级，竖曲线半径为10000m。本设计中详细纵断面的竖曲线数量为2，其设置符合上述条件，如表4.2所示：表5-2竖曲线汇总表顺号里程△i(‰)R(m)T(m)E(m)1K534+7004.410000220.0242K538+9003.810000190.018本设计所设置的竖曲线均满足以上要求。5．竖曲线的几何要素的计算（1）竖曲线的切线长：图5-2竖曲线示意图 Ⅰ、Ⅱ级铁路：=10000m，5；Ⅲ级铁路：=5000m，2.5。（2）竖曲线长度（m）（3）竖曲线纵距（m）式中——切线上计算点至竖曲线起点的距离（m）。（4）变坡点处的纵距称为竖曲线的外矢距，计算式为(m)变坡点处的线路施工高程，应根据变坡点的设计高程，减去（凸形变坡点）或加（凹形变坡点）外矢距的高度。路基填挖高度应根据施工高程计算。6．设置竖曲线的限制条件施工中，路基面不易作出竖曲线线形，故变坡点处的设计高程可按折线断面计算，不需计入外矢距的调整值。铺轨时，变坡点处的轨面能自然形成竖曲线，并不影响行车的安全和平稳。《线规》规定：Ⅰ、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于3‰，Ⅲ级铁路大于4‰时，才设置竖曲线，即路基面上作出竖曲线线形。竖曲线不应与缓和曲线重叠。竖曲线范围内，轨面高程以一定的曲率变化，缓和曲线范围内，外轨高程以一定的超高顺坡变化。如两者重叠，一方面在轨道铺设和养护时，外轨高程不易控制；另一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形竖曲线，都要改变形状，影响行车的平稳。为了保证竖曲线不与缓和曲线重叠，纵断面设计时，变坡点离开缓和曲线起终点的距离不应小于竖曲线的切线长。竖曲线不应设在明桥面上。在明桥面上设置竖曲线时，其曲率要用木枕高度调整，每根木枕厚度都不同，若要按固定位置顺序铺设，给施工、养护带来困难。为了保证竖曲线不设在明桥面上，变坡点距明桥面端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。 5.4运用Excel进行拉坡设计利用Excel表格可以做一些运算工作，在本次设计中我们不但利用其功能对拨距进行了计算，在绘制放大纵断面图的过程中我们也利用了它的一些功能。下面是对其方法的介绍。5.4.1利用Excel设计纵断面的坡度1．表格包含内容：①里程②既有轨面标高③路肩标高④既有路基面标高⑤道床厚度栏既有道床厚度=设计轨面标高-既有路基面标高（路肩标高+0.15）-既有钢轨高度-既有垫板厚度（0.01m）-既有轨枕高度设计道床厚度=设计轨面标高-既有路基面标高-设计钢轨高度-设计垫板厚度-设计轨枕高度⑥既有百米坡⑦起道高度栏填写纵断面水准测量测算出的每百米处之起道高度。起道高度=设计道床厚度-既有道床厚度⑧计算轨面高程栏计算轨面标高=既有路基面标高+规范要求的设计道床厚度+设计钢轨高度+设计垫板厚度+设计轨枕高度设计坡度⑨设计轨面标高栏设计轨面标高=前一点设计轨面标高+两测点见距离（100m）设计坡度（‰）⑩轨面起落量轨面起落量=设计轨面标高-既有轨面标高2．既有线数据的录入在Excel表格中输入桩号、里程、标高、路肩标高如表5-3所示，用以计算道床底面标高、计算轨面标高、现有坡度等数据，以方便后面的纵断面设计。 表5-3资料输入及计算过程表测点里程既有轨面标高路肩标高既有路基面K530+900191.1190.25190.4K531+000191.11190.27190.42K531+100191.28190.46190.61K531+200191.41190.58190.73既有路基面计算过程如表5-4所示，D2=C2+0.15：表5-4既有路基面计算表同理，既有道床厚度、计算轨面标高、既有百米坡均可计算出，如表5-5：表5-5道床厚度、计算轨面标高、既有百米坡计算示意表测点里程既有轨面标高路肩标高既有路基面既有道床厚度计算轨面标高既有百米坡K530+900191.1190.25190.40.337191.166K531+000191.11190.27190.420.327191.1860.1K531+100191.28190.46190.610.307191.3761.7K531+200191.41190.58190.730.317191.4961.3K531+300191.55190.72190.870.317191.6361.4K531+400191.71190.84190.990.357191.7561.6K531+500191.88191191.150.367191.9161.7K531+600191.92191.08191.230.327191.9960.4K531+700192.17191.32191.470.337192.2362.53．设计坡度的计算设定一个坡度，和其对应的设计轨面标高=前一点设计轨面标高+两测点见距离（100m）设计坡度（‰），轨面起落量=设计轨面标高-既有轨面标高。根据规范，轨面起落量应尽量为正值，如在困难条件下可为负，但不能超过-5。设计道床厚度最大值不能超过60cm，否则可能出现道碴覆盖面过大，导致设计无法施工。另外对于平交道口，应使设计轨面标高与既有轨面标高相等，否则会使与改建线路交汇的其他线路条件改变，从而需要重新设计。对于隧道，轨面抬高量不可过大，否则导致隧道净空减小，致使机车无法正常运行。 表5-6设计线计算表具体计算结果见附表25.5放大纵断面图的绘制5.5.1纵断面的设计资料和数据的输入纵断面的设计资料和数据是放大纵断面图的下半部分。既有线平面是根据曲线整正后的资料进行绘制的，曲线的绘制要区分其沿线路前进方向的偏向，即左偏或右偏。线路平面绘制完毕后，要标注曲线的各个要素，此外还要标出各曲线直缓点、缓直点的里程。里程只需标出百米点的整桩里程。加桩里程需标出需标出各特殊点的里程（如变坡点，既有建筑物中心里程所在点）。既有道床厚度，既有轨面高程应按里程点对应标上。轨面设计坡度应根据设计坡度及坡段长度标出。它包括：各坡段的起点、终点以及坡段的走向（上坡或下坡）。设计坡度时，应注意曲线地段的最大坡度折减，同时还应注意车站处的坡度值不能大于2.5‰。轨面设计高程是根据轨面设计坡度计算得到的，一般只需标出每百米点的轨面设计高程即可。5.5.2绘制放大纵断面图线路放大纵断面图一般包括三条线：计算轨面线，既有轨面线，设计轨面线。设计轨面线应用粗线表示。 绘制纵断面图采用的比例为：纵向1:50，横向1:5000。由于线路抬升较大，无法在一个坐标系中绘出，因此可将其分段绘出。绘制结果见附图一第六章提速道岔平顺性分析及改善方案6.1国内道岔的发展 在建国以前，我国铁路上的道岔主要为国外的产品，且其总类繁多、标准不一。自新中国成立以来，伴随着铁路建设的发展，特别是既有线的六次大提速以及近年来高速铁路的建设，我国道岔技术得到了极大的发展，其整体技术己达到了国外的先进水平。从时间上看，我国道岔的发展历程可以分为三个阶段:普速道岔阶段、提速道岔阶段和高速道岔阶段。1.普速道岔阶段从上个世纪50年代我国开始自主设计、制造道岔到90年代铁路六次大提速之前，我国铁路本身的运营时速较低，且缺乏对道岔基本理论的研究，设计水平也落后，导致这一时期道岔的直向容许速度不超过120km/h，可归为普速道岔阶段。这一阶段历时较长，虽然其整体水平与当时国外相比差距较大，但其相关技术为我国提速及高速道岔的发展奠定了基础。这一时期形成了以“55型”,"57型”、"62型”、"75型”和“92型”等为代表的几代道岔，如表6-1所示。表6-1普通道岔发展阶段通过这几十年几代道岔的发展，我国道岔从结构和制造工艺上都取得了一定的进步，主要表现为:道岔侧向尖轨的平面线型由当初的直线尖轨发展为半切线型曲线尖轨，这有效的减少了列车对尖轨的冲击力，有利于提高侧向过岔速度;尖轨的断面一开始就由切底式尖轨变更为爬坡式尖轨，后来又发展到矮型特种断面尖轨，由于采用切底式尖轨时，其基本轨和尖轨的强度过低，容易发生断轨事故，而采用爬坡式尖轨时，其尖轨顶面高出基本轨6mm，增加了轨顶的竖向不平顺，制约了列车速度的提高，因此矮型特种断面尖轨的采用弥补了上述不足;尖轨的跟端结构由活接头式发展为弹性可弯式;辙叉由组合固定辙叉发展为高锰钢固定辙叉，出现了单肢可动心轨式辙叉，这不仅增加了道岔的使用寿命，而且促进了我国高锰钢整铸辙叉产业化的发展，为我国以后高速固定辙又的研制打下了基础。同时还应看到这一阶段我国道岔的设计方法处于“静态”设计的范畴，由于缺乏理论研究，只能依靠设计人员的经验，从几何层面上解决各部件的相对关系，而对于道岔部件的强度、列车速度的适应性等都无法从量值上进行分析。2.提速道岔阶段 既有线提速战略的实施标志着我国道岔技术的发展进入了提速道岔阶段，其代表性的产品有提速系列道岔、"99型”道岔和秦沈客运专线道岔，其主要特点是道岔的容许通过速度得到了大幅提高，从提速道岔的提出到秦沈客运专线的开通运营，不到9年时间，直向容许过岔速度由之前的110km/h增加至250km/h，侧向容许过岔速度也由之前的80km/h(18号道岔)增加至140km/h(38号道岔)。为满足既有线提速的需求，1995年铁道部组织成立了提速道岔联合设计组，经过两年多的努力，完成了提速系列道岔的设计、制造、铺设等工作，保证了我国头两次既有线提速的顺利进行。提速系列道岔以60kg/m钢轨12号道岔为主，它是根据对既有线上原有12号道岔进行最高速度为160km/h的试验所发现的安全隐患，采用新的技术标准和设计原则，就原有12号道岔在保持道岔号码、导曲线半径不变的前提下研制的道岔。该道岔在研制完成不久就在既有线改造中铺设达600余组，满足了当时铁路提速到160km/h的需要。之后采用60kg/m钢轨12号道岔的设计标准和设计原则，相应的研制了60kg/m钢轨18号、30号提速道岔。针对提速道岔在使用过程中反映出的问题，在铁道部的组织下，由道岔厂牵头、联合相关的科研、设计单位对道岔的结构设计进行了全面优化，并采用了当时的许多新工艺，研制出了“99型’，系列道岔[19]。其12号道岔可分为3类，如表6-2所示。其中，II型道岔和III型道岔的平面设计完全相同，且都采用高锰钢整铸辙叉，其不同在于II型道岔的锁闭方式为外锁闭，且设有轨底坡，而III型道岔的锁闭方式为内锁闭，无轨底坡。表6-2“99型”12号道岔系列 秦沈客运专线道岔包括18号和38号两种道岔，其直向容许过岔速度都为250km/h，侧向容许过岔速度18号为80km/h、38号为140km/h。这两种道岔的结构特点相近，主要有以下几点：①钢轨件的钢种都为PD3，且尖轨为AT钢轨制造，其尖端采用了竖直藏尖结构；②采用了可动组合式心轨，其尖端也为藏尖式结构，跟端与长翼轨间设置有三块传力间隔铁，以适应跨区间无缝线路的需要；③采用了特种断面翼轨，提高了翼轨强度；④尖轨、心轨设置成1:40的轨顶坡，其它钢轨设置成1:40的轨底坡；⑤采用了III型弹条分开式扣件、混凝土枕，且通过轨下及铁垫板下的橡胶垫板对道岔区的刚度做了均匀化处理；⑥采用了分动外锁闭装置，且没有设置密贴检查装置。此外，18号道岔的尖轨为半切线型，心轨为单肢弹性可弯结构，连接部分为单一圆曲线的形式；而38号道岔的尖轨为全切线型，心轨为双肢弹性可弯结构，连接部分为圆曲线+缓和曲线的形式。在道岔的这一发展阶段，为大幅提高列车的容许过岔速度，我国道岔的技术水平取得了较大的突破，主要表现在以下几个方面：①连接部分的平面线形突破了单一圆曲线的形式，我国以往的道岔，其导曲线都为单一的圆曲线，从秦沈客运专线38号道岔开始出现了圆曲线十缓和曲线的形式；②锰钢辙叉技术取得了很大的进步，其在冶练工艺、表面爆炸预硬化及高锰钢与钢轨的焊接等工艺环节的技术水平已达到国际水平，我国锰钢辙叉的平均使用寿命也从1996年的不到8000万吨增加到2002年的1亿吨以上；③成功开发了特种断面翼轨，在保持翼轨强度不变的情况下，为电务预留出了足够的空间；④在无缝道岔的设计理论上取得了一定的突破；⑤锁闭方式由之前的内锁闭发展成外锁闭，大大的减小了锁闭故障的发生；⑥道岔设计模式逐渐由“静态”模式向“动态”模式转变。3.高速道岔阶段2005年，我国开始自主研制250km/h和350km/h系列高速道岔，经过多年的努力，我国高速道岔基础理论体系逐渐成熟，目前己研制出侧问低速行车的车站咽喉道岔（18号道岔）、用于列车上下行换线行驶的区间渡线道岔（42号道岔)和用于上下两线高速行驶的联络道岔（62号道岔）。本文不对高速道岔进行过多讨论。6.2提速道岔结构6.2.1道岔类型道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，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。它的基本形式有三种: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杂道岔;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。·图6-1单开道岔布置图6.2.2单开道岔构造单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分和岔枕组成，单开道岔以它的钢轨每米质量及道岔号数区分类型。目前我国的钢轨有75kg/m、60kg/m、50kg/m、45kg/m和43kg/m等类型，标准道岔号数(用辙叉号数来表示)有6、7、9、12、18、24号等，并以9号及12号最为常用。在侧线通过高速列车的地段，则需铺设18号、24号等大号码道岔。目前我国铁路干线上大量使用着60kg/m钢轨固定型辙叉的12号单开道岔。为适应既有线提速改造的要求，我国自行设计、制造的新型60kg/m钢轨12号提速道岔已基本达到了国际先进水平，是我国高速道岔的雏形。 图6-2普通单开道岔结构图1．转辙器转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。（1）基本轨基本轨是用一根12.5m或25m标准断面的普通钢轨制成，主股为直线，侧股按转辙器各部分的轨距在工厂事先弯折成规定的折线或采用曲线型。通常，道岔中不设轨底坡，为改善钢轨的受力条件，提速道岔中基本轨设有1:40轨底坡。基本轨除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承受车轮的横向水平力。为防止基本轨的横向移动，可在其外侧设置轨撑。为了增加钢轨表面硬度，提高耐磨性并保持与尖轨良好的密贴状态，基本轨头顶面一般还进行碎火处理。（2）尖轨尖轨是转辙器中的重要部件，依靠尖轨的扳动，将列车引入正线或侧线方向。尖轨在平面上可分为直线型和曲线型。我国铁路的大部分12号及12号以下的道岔，均采用直线型尖轨。直线型尖轨制造简单，便于更换，尖轨前端的刨切较少，横向刚度大，尖轨的摆度和跟端轮缘槽较小，可用于左开或右开，但这种尖轨的转辙角较大，列车对尖轨的冲击力大，尖轨尖端易于磨耗和损伤。我国新设计的12、18号道岔直向尖轨为直线型，侧向尖轨为曲线型。这种尖轨冲击角较小，导曲线半径大，列车进出侧线比较平稳，有利于机车车辆的高速通过。尖轨可用普通断面制轨或特种断面制轨制成。用普通断面钢轨制成的尖轨，一般在尖轨前端加补强板以增加其横向刚度。用特种断面钢轨制成的尖轨，其断面粗壮、整体性强、刚度大，稳定性比普通断面钢轨好。与基木轨高度相同的称为高型特种断面，较矮者称为矮型特种断面，如图所示。特种断面尖轨还有对称与不对称、设轨顶坡和不设轨顶坡之分。为便于在跟端与连接部分联结，特种断面尖轨跟部要加工成普通钢轨断面。我国己广泛推广使用矮型特种断面钢轨(简称AT轨)，取消了普通钢轨尖轨6mm抬高量，减小了列车过岔时的垂直不平顺性，有利于提高过岔速度，同时可采用高滑床台扣住基本轨轨底，增加基本轨的稳定性和道岔整体性。 图6-3特种断面尖轨图尖轨的长度随道岔号数和尖轨的型式不同而异。在我国铁路上，9号道岔的尖轨长度6.25m，12号道岔直线型尖轨长度7.7m，曲线型尖轨长度为11.3~11.5m，18号道岔的尖轨长度为12.5m。为使转辙器正确引导列车的行驶方向，尖轨尖端必须细薄，且与基本轨紧密贴合。从尖轨尖端开始，尖轨断面逐渐加宽，其非作用边一侧与基本轨作用边一侧应紧密贴合，保证直向尖轨作用边为一直线，侧向尖轨作用边与导曲线作用边为一圆曲线。尖轨与基本轨的贴靠方式通常有两种，即贴尖式与藏尖式。6-4尖轨与基本轨贴靠图尖轨与导曲线钢轨连接的一端称尖轨跟端。尖轨的跟部结构必须保证尖轨能根据不同的转辙要求，在平面上左右摆动，又要坚固稳定，制造简单，维修方便。我国的道岔主要采用间隔铁鱼尾板式和弹性可弯式跟端结构。间隔铁鱼尾板式结构主要由间隔铁、跟端夹板及联结螺栓等组成。 在跨区间无缝线路中，为限制尖轨尖端的伸缩位移，在尖轨跟部的基本轨和尖轨轨腰上可安装如图所示的限位器结构，将过大的温度力传递给外侧基本轨。（3）转辙器上的零、配件①滑床板在整个尖轨长度范围内的岔枕面上，有承托尖轨和基本轨的滑床板。滑床板有分开式和不分开式两类。不分开式用道钉将轨撑、滑床板直接与岔枕联结；分开式是轨撑由垂直螺栓先与滑床板联结，再用道钉或螺纹道钉将垫板与岔枕联结。尖轨放置于滑床板上，与滑床板问无扣件联结。②轨撑轨撑可以防止基本轨倾覆、扭转和纵横向移动，安装在基本轨的外侧。它用螺栓与基本轨相连，并用两个螺栓与滑床板连结。轨撑有双墙式和单墙式之分。提速道岔中由于扣件扣压力足够大，未设轨撑。③顶铁尖轨刨切部位紧贴基本轨，而在其它部位则依靠安装在尖轨外侧腹部的顶铁，将尖轨承受的横向水平力传递给基本轨，以防止尖轨受力时弯曲，并保持尖轨与基本轨的正确位置。④各种特殊形式的垫板如铺设在尖轨之前的辙前垫板和之后的辙后垫板:铺设在尖轨尖端和尖轨根端的通长垫板：为保持导曲线的正确位置而设置的支距垫板等。⑤道岔拉杆和连接杆道岔拉杆连接两根尖轨，并与转辙设备相连，以实现尖轨的摆动，故又称为转撤杆。连接杆为连接两根尖轨的杆件，其作用是加强尖轨间的联系，提高尖轨的稳定性。⑥转辙机械最常用的道岔转换设备的种类有机械式和电动式。若按操纵方式分类，则有集中式和非集中式两类。机械式转换设备可为集中式或非集中式，电动式转换设备则为集中式。道岔转换设备必须具备转换（改变道岔开向）、锁闭（锁闭道岔，在转撤杆中心处尖轨与基本轨之间不允许有4mm以上的间隙）和显示（显示道岔的正位或反位）等三种功能。2．辙叉及护轨辙叉是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。辙叉由叉心、翼轨和连结零件组成。按平面型式分，辙叉有直线辙叉和曲线辙叉两类：按构造类型分，有固定辙叉和活动辙叉两类。单开道岔上，以直线式固定辙叉最为常用。道岔号数：比如9号道岔、12号道岔、18 号道岔等等。这个代号实际上代表了辙叉角（α）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值，即N=ctgα=FE/AE，N就是道岔号。显而易见，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，道岔号数越大，道岔越长，造价越高，占地也要多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制直，因线而异，不可一概而论。有害空间：图6-5有害空间示意图翼轨与辙叉间形成必要的轮缘槽，引导车轮行驶。翼轨作用边开始弯折处称为辙叉咽喉，是两翼轨作用边之间的距离最窄处。从辙叉咽喉至心轨实际尖端之间，有一段轨线中断的空隙，称为道岔的“有害空间”。解决道岔有害空间的根本之道，当然是消灭有害空间。既然普通道岔做不到，就必须研制特殊道岔——活动心轨道岔。图6-6活动心轨示意图 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股道时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了。实践证明，消灭了道岔有害空间，行车更加平稳，过岔速度限制较小因而特别适合运量大，需要开行高速列车的线路使用。护轨设于固定辙叉的两侧，用于引导车轮轮缘，使之进入适当的轮缘槽，防止与叉心碰撞。目前我国道岔的护轨类型主要有钢轨间隔铁型、H型和槽型三种。护轨的防护范围，应包括辙叉口肉喉至叉心顶宽50mm的一段长度，并要求有适当的余裕。图6-7护轨示意图辙叉护轨由中间平直段、两端缓冲段和开口段组成，如图所示。扩1轨平直段是实际起着防护作用的部分，缓冲段及开口段起着将车轮平顺地引入护轨平直段的作用。缓冲段的冲击角应与列车允许的通过速度相配合。3．连接部分连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路，包括直股连接线和曲股连接线(亦称为导曲线)。直股连接线与区间线路构造基本相同。导曲线的平面形式可以是圆曲线、缓和曲线或变曲率曲线。我国目前铁路上铺设的道岔导曲线均为圆曲线，当转辙器尖轨或辙叉为曲线型时，尖轨或辙叉本身就是导曲线的一部分，确定导曲线平面形式时应将尖轨或辙叉平面一并考虑。圆曲线两端不设缓和曲线。导曲线由于长度及限界的限制，一般不设超高和轨底坡。连接部分一般配置八根钢轨，直股连接线四根，曲股连接线四根。4．岔枕在我国铁路上，岔枕以使用木枕为主，近年来还设计和试铺了混凝土岔枕及钢岔枕。木岔枕断面和普通木枕基本相同，长度分为12级，其中最短的为2.60m，最长的为4.80m，级差为0.20m，采用螺纹道钉与垫板联结。 钢筋混凝土岔枕最长者为4.90m，级差为0.10m。混凝土岔枕与III型混凝土枕具有相当的有效支承面积，采用无挡肩形式，岔枕顶面平直，岔枕中还预埋有塑料套管，依靠扣件摩擦及旋入套管中的道钉承受横向荷载，按7mm配筋。为了不让转换设备占用枕木空间，适应大型养路机械设备的需要，提速道岔中还设计并采用了钢岔枕。钢岔枕内腔应满足电务转换设备的安装要求，同时考虑允许尖轨或心轨±15rnrn的伸缩量。钢岔枕外宽要控制，以保证与相邻岔枕间形成足够的捣固空间。钢岔枕自身还应有足够的刚度，在轮载作用下尽可能减小挠度，保证为上部构件及转换设备提供良好的支承条件。钢岔枕与垫板、外锁闭设备间设有绝缘部件。钢岔枕底部焊有不规则条块，增大与道床间的摩擦系数。为使道岔的轨下基础具有均匀的刚性，岔枕的问距应尽可能保持一致。转辙器和辙叉范围内的岔枕间距，通常采用（1~0.9）倍区间线路的枕木间距。设置转辙杆的一孔，其间距应适当增大。道岔钢轨接头处的岔枕间距应与区间线路同类型钢轨接头处轨枕间距保持一致，并使轨缝位于间距的中心。铺设在单开道岔转辙器及连接部分的岔枕，均应与道岔的直股方向垂直。辙叉部分的岔枕，应与辙叉角的角平分线垂直，从辙叉趾前第二根岔枕开始，逐渐由垂直角平分线方向转到垂直于直股的方向。6.2.3提速道岔的结构特点我国自行设计制造的提速道岔为60Kg/m的U75V钢轨12号道岔，有高锰钢整铸辙叉和可动心轨辙叉两类，道岔基础主要为混凝土岔枕。转辙器部分的的尖轨用60AT轨制作，根部结构为弹性可弯式，外锁闭式装置。尖轨和可动心轨为两点或三点分动牵引扳动。采用Ⅱ型或Ⅲ型扣件。我国目前在主要干线上适应提速要求的提速道岔优于现有普通道岔的特点主要在于：1．道岔各部位轨距均为1435mm，各钢轨件均设置1：40的钢轨底坡，改善了道岔区的轮轨相互作用条件，提高了列车通过道岔区的平顺性。2．岔枕的布置均垂直于直股中心线，带刚岔枕的道岔全长范围内岔枕间距均为600mm。各类转换设备、密贴检查器以及外锁闭装置全部隐藏在刚岔枕内。不带刚岔枕的间距也作了调整，这样，提速道岔无论采用木岔枕或混凝土岔枕，均能保留有足够的空间、便于捣固作业。 3．尖轨用60AT轨制作，长度为12.4~14.2m，两尖轨间不设连接杆，采用分动转换方式，总扳动力低于转辙机的额定荷载。尖轨跟部设有限位器，既可控制尖轨爬行，又可起到释放和传递无缝道岔温度力的作用。4．可动心轨辙叉采用钢轨组合式，翼轨用60kg/m钢轨或模锻特种端面轨制造。心轨用60AT轨制造。在心轨第一牵引点处的轨底下部采用热锻工艺锻出转换柄，转换柄通过翼轨底与辙叉机连接。5．尖轨和可动心轨均设两个或三个牵引点，并安装外锁闭装置。尖轨上装有密贴检查器，对尖轨和基本轨的密贴进行监测。6．高锰钢整铸辙叉翼轨缓冲段冲角由46′减缓至34′，直向护轨缓冲段冲角由50′减缓至30′。减小了冲击，有利于提高直向过岔速度。7．道岔各部分钢轨顶面均进行全长淬火。8．道岔直股钢轨全部采用焊接接头，与高锰钢整铸辙叉采用冻结或胶结接头。并开始使用可焊岔心。9．混凝土岔枕的承载能力为正弯矩23.6kN·m，负弯矩为-17.7kN·m，比Ⅲ型枕的承载能力分别提高22.9%和0.6%，岔枕顶面为无档肩设计，长度为2.6~4.8m。10．除尖轨和可动心轨处外，无论是木岔枕还是混凝土岔枕，轨下及垫板下均设有弹性垫层。6.3列车过岔不平稳的一般原因分析列车过岔不平稳一般是由以下因素造成的：1、道岔与区间轨道结构不同，长岔枕的偏心受载和弯曲变形，致使非承载钢轨也间接地分担着一部分列车荷载，对承载钢轨起着帮轨作用。这个受力特点是引起道岔连接部分与辙叉部分轨道竖向刚度沿线路纵向不均匀变化的主要原因。因此，当列车由一般线路区域进入道岔区时，轨道结构中钢轨存在纵向及左右刚度不均性。2、由于尖轨尖端有降低值，当列车运行时，随着造成轮踏面上接触点的不断变化，引起车轮重心的不断变化，形成了竖向结构不平顺，同时接触点在左右方向上不断改变又形成了横向结构不平顺，从而形成列车摆晃。3、转辙部分钢轨同枕木的连接工艺落后，普通螺纹道钉与滑床板孔间隙差大，造成转辙部分的框架不稳，产生横向位移。 4、尖轨根部的设计水平与连接部分的轨距、水平控制不良，尤其是连接部分的接头水平反超，极易形成水平三角坑。5、导曲线的超高设置及其递减律和圆顺度直接影响列车过岔的平稳。从目前我国普遍使用的普通单开道岔的设计构造来看，其本身的结构缺陷是影响列车运行速度和运行平稳性的关键因素，因此改进道岔设计结构，使用可动心轨辙叉以及改善列车通过道岔时由于道岔的横、纵向结构导致的不平顺，为铁路提速提供可靠基础设施是十分有益的。6.4道岔几何不平顺及刚度不均性分析高速列车的安全平稳运行和不平顺是彼此相关的一对矛盾。道岔结构的不平顺是道岔轮轨系统的激振源。区间轨道上的不平顺主要有以下三种：由轨道几何尺寸误差引起的轨道几何不平顺；由轮轨接触面的不均匀磨耗、擦伤等伤损引起的轮轨接触面不平顺；由轨枕失效、道床板结等引起的轮轨动力不平顺。而道岔结构中除了存在区间轨道上的三种主要不平顺以外，由于道岔结构的特殊性，还存在不可避免的垂直面和水平面内的结构刚度不均性。因此，岔区内的不平顺按其力学性质的不同大致可分为两类，即轮轨接触面的不平顺以及轨下结构刚度不均性。本文主要针对道岔轨下结构刚度不均性进行研究。6.4.1道岔竖向几何不平顺分析道岔结构的竖向几何不平顺是轮/岔垂向冲击与振动的根源之一。道岔竖向几何不平顺包括转辙器处的不平顺和辙叉范围内的不平顺两个方面。以辙叉处为例，辙叉处的竖向不平顺出现在翼轨与心轨的过渡区段。心轨尖端采用藏尖式结构，车轮经过时重心会先降低随后升高，使列车犹如在轨面高低不平顺上行驶。当车轮从翼轨滚向心轨时，由于心轨端部轨面低于翼轨，开始时车轮略有下降；当车轮离开翼轨滚上心轨后，开始用较小的滚动圆滚动，使车轮重心开始下降；当车轮完全滚上心轨时，因为心轨和翼轨逐渐拉平，车轮又逐渐升高。结果在竖向上出现了不平顺形式。6.4.2道岔轨道刚度不均性分析为了列车的高速、安全行车，线路的稳定和平顺是必须保证的。而铁路线路又是由不同特点、性质迥异的构筑物和轨道结构构成，由于线路结构各部分材料、刚度、变形、强度等方面的巨大差异，必然会引发刚度不均性，影响行车条件。 线路下部结构物的交替变化以及路基等结构物刚度均匀性的破坏，必然引起轨下基础刚度不均性，因此，线路轨下基础刚度的不均性普遍存在，这一问题在道岔区尤为突出，道岔地段是目前轨道线路中刚度不均的主要区域，其刚度要高于一般线路结构。这是因为与普通轨道相比，道岔区内钢轨的一个主要受力特点是：长岔枕的偏心受载和弯曲变形，致使非承载钢轨也间接地分担着一部分列车荷载，对承载钢轨起着帮轨作用。这个受力特点是引起道岔连接部分与辙叉部分轨道竖向刚度沿线路纵向不均匀变化的主要原因。另一方面是当车辆沿着心轨运行，另一侧的基本轨下垫有橡胶垫而心轨下滑床板没有弹性减振层，使得两侧轨道的竖向刚度不等。这些因素都会对轨道结构产生附加冲击动力。这种现象在列车高速运行时尤为明显。轨道结构钢轨存在纵向及左右刚度不均匀，使得轮轨间的冲击与振动增加，产生巨大的轮轨附加动力，造成道岔部分振动加剧，破坏了车辆/轨道/路基系统的均匀性，从而导致道岔零部件破损严重。这不仅会增加线路的养护维修费用，对车辆的使用寿命和列车的安全平稳性也有较大的影响。目前，解决这一问题的主要途径是采取措施使岔区轨道竖向刚度平稳过渡，不发生突变，从而保证在行车过程中不致产生大的位移变化，避免产生大的垂直加速度。这里需要解决两个问题，一是允许的刚度变化量；二是采用何种相应措施，并使得投资最少。各国在发展高速铁路过程中，都对线路发生刚度变化的地段特别重视，并对线路刚度突变地段提出了不同的设计方法。这些方法可以归纳为以下三大类：1．在刚度较小一侧，平顺增大路基土的竖向刚度值与刚度较大一侧的刚度值相适应。2．在刚度较小一侧，逐渐增大轨道结构的抗弯刚度。比如增加轨枕的长度、减小轨枕的间距以增大轨排的抗弯刚度，或加厚道床。3．在刚度较大的一侧，减小其竖向刚度值与刚度较小一侧的刚度值相适应，例如设置轨下、枕下、碴底橡胶垫板以减小轨道的竖向刚度。6.5提速道岔技术升级与优化在总结比较德法高速道岔与我国道岔技术性能等方面的基础上,对我国提速系列道岔进行整体技术优化，全面推动提速道岔的技术升级。适应铁路新一轮的发展,应全面借鉴国外先进技术,消化吸收或直接引用,用新的道岔设计理念、新的技术,改进提速道岔结构细节,形成全新的提速道岔结构体系,全面提高提速道岔系列的整体技术性能。 6.5.1高速道岔技术简述国外高速铁路的发展起始于20世纪70年代中后期，具有世界领先水平的应属法国和德国,其高速铁路商业运行速度已达到300km/h以上。法国在1990年就已创下了直向过岔试验速度501km的世界纪录。德法两国高速铁路道岔的设计制造技术先进成熟、可靠，处于世界领先水平。1．道岔设计技术理论德法两国采用全动态设计手段,运用轨道动力学、结构分析及计算机动力仿真等多种理论分析方法，开展道岔设计的优化。运用各种试验手段，对高速道岔的适应性、安全性进行验证与评估，通过几十年不断的试验、优化，形成了各自独特的理论体系与道岔结构体系。2．道岔平面线型设计德法两国以行车舒适度为目标，追求导曲线线型的良好平顺性，并考虑不同线间距的通用性,从线型设计上提高道岔尖轨的耐磨性。法国侧向速度160km/h以上道岔采用圆缓(抛物线)线型；德国是缓圆缓(螺旋线),在尖轨前端采用轨距加宽最大15mm，以改善轮轨关系，提高曲尖轨寿命。3．强化道岔主要部件结构强度德法通过大量测试,确定道岔各部件的振动环境,对关键部件依据疲劳强度进行设计，注重各部件的整体性设计。道岔心轨跟端采用双肢弹性可弯结构、锰钢整铸摇篮式翼轨、减摩或滚轮滑床板、锻造或铸造的整体硫化铁垫板;法国和德国高速道岔的尖轨均采用整根AT轨加工制造，法国主要采用UIC60D轨，不淬火,强度为900A；德国采用UIC60E轨，强度为1100MPa。尖轨尖端均采用藏尖结构，藏尖深度均为3mm。根据各自国的轮轨关系和理论确定设置1：20或1：40轨顶坡及尖轨轨顶降低值；法国当基本轨采用UIC60、尖轨为UIC60D轨时,尖轨尖端降低值为17mm，德国尖轨尖端降低值为16mm。两国尖轨轨顶降低起始点有较大差异,法国为顶宽22mm处,德国为54mm处；德国轨距调整采用复合偏心套方式,最大调整量为±9mm；为适应无缝线路温度力变化,减少尖轨跟端和自由段的伸缩位移,从道岔结构设计上保证扣件纵向阻力低于线路阻力,并尽可能降低尖轨的自由段长度。德国温度力传递采用限位器结构,法国则从道岔结构上控制尖轨和心轨伸缩，不设限位器；心轨尖端及其联结结构能有效固定跟端，保证心轨伸缩不大于10mm，解决了牵引转换和不足位移问题。通过在组合长短心轨前预设变形拱，使心轨转换密贴后能够保持线型满足要求，将不足位移控制在合理的范围内；德国在心轨尖端和顶铁上都设置有心轨防跳的功能。 4．注重扣件系统的功能性设计德国大多采用Vossloh窄型扣件,或弹片扣压式。法国采用改进后的Nabla扣件或异型的Vosslh扣件。为有效扣压基本轨,保证其不外翻和提供足够的扣件阻力抵抗温度力,滑床台板处采用专用扣压件,扣压力均不低于12kN。德国道岔轨距最大调整量达到±9mm；垂直调整量为-4+29mm。垫板与岔枕的紧固采用预埋塑料螺纹套管和岔枕螺栓。5．转换设备结构与道岔结构设计一体化外锁闭装置对无缝道岔尖轨及可动心轨的伸缩具有较强的适应性,可分别达到±45mm和±30mm。6．合理设置岔区轨道刚度德法两国的岔区刚度设置因道岔结构不同而有较大区别:德国道岔当速度v小于160km/h时,道岔区仅轨下采用胶垫；当速度160km/h≤v＜220km/h时,刚度为30kN/mm；当v＞220km/h时，无论有砟道床还是整体道床,刚度均为17.5kN/mm，轨下和垫板下均为橡胶垫板，轨下垫板6mm，铁垫板下通过整体硫化技术将橡胶件和钢板组合，通过在板底设置不同数量的钢性支承块，来约束橡胶的变形，保证道岔区轨道整体刚度的均匀性，使各部位钢轨的下沉量一致。法国在轨下设置弹性垫层，板下在转辙器部分及辙叉部分采用基本上不提供弹性的4.5mm垫层,静态刚度为200~250kN/mm，动态刚度为400~500kN/mm，整体刚度为75~105kN/mm，大于区间刚度。连接部分的刚度与区间线路相同，岔区及与区间线路轨道刚度的过渡在5m内完成。6.5.2改进提速道岔平面线型以提高行车安全可靠性,改善舒适度为设计目标,追求导曲线线型的良好平顺性,并考虑不同线间距道岔的通用性。从线型设计上进一步改善轮轨关系,提高道岔尖轨的耐磨性。在保证与原道岔全长、中线尺寸及尖轨尖端位置不变,保证互换的前提下,导曲线半径采用R1>R2的复圆曲线,导曲线前部采用负割矩的相离式线型,对R1曲线前部做半切线,结合补充刨切实现尖轨尖端藏尖保护。既可加大尖轨尖端轨头的粗壮度,从距尖轨尖端400~2600mm间,尖轨轨头粗壮度可分别提高0.5%~10%左右,尖轨耐磨性提高,可延长尖轨使用寿命,并可调整车轮运行轨迹,减缓列车顺向出岔时对基本轨的冲击与磨耗,改善列车顺向出岔或逆向进岔的舒适度。 6.5.3实现提速道岔轨道刚度均匀化根据上述道岔辙叉区轨道刚度的均匀化原则及轨道整体刚度的分布规律，提出以下综合措施来减少道岔轨道竖向刚度的不均性。1、道岔辙叉区钢轨接头、叉心部位的轨线不连续容易造成这些部位的道床沉陷，这些部位轨下刚度的突变又加重了车轮对该部位的冲击。因此，应加强这些部位的捣固以减少这些部位的刚度突变，减少列车的冲击荷载。2、道岔区的养护方式是全起全捣的方式，应适当改变这一方式，在长枕区域重点捣固轨下部位，特别是加强行车密度大的直股钢轨轨下道碴的捣固。3、试验证明，道岔区扣件系统静刚度值变化大而且无规律，滑床板及辙叉部位的扣件刚度较大，因此可以对这一部分的扣件垫板刚度进行修正，适度增加弹性。4、辙叉区域内里轨和基本轨的轨下基础刚度存在差值，为使两者的整体刚度相近，应通过合理设置里轨的板下胶垫刚度，改善辙叉区轨道竖向刚度沿线路纵向及横向的不均匀分布。均匀化措施中除了改变养护方式之外，主要运用改变辙叉区铁垫板下的胶垫刚度来达到轨道刚度均匀化的目的。文献[29]验证了这一方法的可行性：通过保持轨下胶垫的刚度不变，均为200kN/mm；保持基本轨铁垫板下的胶垫刚度不变，均为66kN/mm；改变辙叉区里轨下铁垫板的胶垫刚度，根据辙叉区整体刚度的分布规律，提出优化方案如表6-3所示。辙叉区岔枕编号如图2-2所示，板下胶垫刚度为里轨轨下铁垫板的胶垫刚度。图6-8辙叉区岔枕编号表6-3里轨板下胶垫刚度的优化方案岔枕编号1~67~89~1011~1718~2021~23 板下胶垫刚度（kN/mm）705060406055均匀化前后里轨整体刚度的效果比较见图2-3和图2-4：图6-9均匀化前后直向里轨的整体刚度图6-10均匀化前后侧向里轨的整体刚度从图6-9和图6-10可见，采用均匀化措施后，基本消除了直、侧向轨道整体刚度沿线路纵向的不均性，两根里轨的最大整体刚度，均匀化前约270kN/mm，均匀化后减小到约为116kN/mm。刚度变化较为平稳，工程上易于实现，符合前述的均匀化原则。因此，在采用均匀化措施后，从理论上能有效地改善道岔辙叉区轨道刚度不均性的现象，可减轻一般线路至道岔区过渡段轮/岔的竖向相互作用，缓解由轨道刚度不均性引起的轮轨相互作用，并进一步提高列车通过道岔的舒适性。因此可见，合理地改变道岔辙叉区轨下刚度是改善道岔轨道刚度不均性问题的有效方法。6.5.4全面优化提速道岔结构1．取消可动心轨道岔心轨的转换凸缘针对提速道岔心轨结构采用在第一牵引点处设置“转换凸缘”所造成的该处结构强度较弱,易形成应力集中导致断裂,以及由于转换力作用点偏下,当心轨与翼轨间夹有4mm以上异物时,心轨偏斜,易造成锁闭失效,给行车安全带来隐患的结构设计缺陷,通过改变锁钩结构(图1),将锁钩上移,从而取消“转换凸缘”,从根本上消除应力集中和锁闭失效的隐患。 图6-11道岔心轨第一牵引点处结构对比2.采用轧制翼轨代替模锻翼轨随着钢厂钢轨制造技术的提高,为可动心轨辙叉部位的结构改进创造了条件,由钢厂轧制成的新型断面的特殊轨可替代原道岔厂模锻出特殊截面加工成的翼轨。轧制成的翼轨具有较大的抗弯刚度,垂直抗弯刚度与采用60标准断面轨和模锻特种断面翼轨相比可分别提高40%和11%,水平抗弯刚度可提高128%和40%。采用轧制特种断面翼轨的第一牵引点处锁闭装置安装空间较大,可完全避免因心轨及锁钩制造的累计加工误差和安装误差造成锁钩易卡阻以及4mm锁闭失效现象的发生。既保证锁钩安装位置空间,又可提高翼轨结构强度,实现工电结合部的合理匹配,可大大提高辙叉的结构强度,进一步适应客货混运的运行条件。3.采用新型扣件系统借鉴德国高速道岔的岔枕螺栓联结结构,设计采用新型的复合缓冲圈和缓冲偏心套的螺栓紧固机构,在保证轨距可调的条件下,既可缓冲由垫板传递给螺栓的横向力,还降低横向力作用点的高度,随之可减小螺纹长度,改善螺栓与塑料套管的应力状态,降低螺栓受力。理论分析计算表明,可使岔枕螺栓主应力至少下降30%,大大减轻了螺纹破损机率。4．减磨滚轮技术国产化应用借鉴国外高速道岔滑床板减磨技术,对提速道岔滑床板结构进行改进,安装国产的减磨辊轮,将尖轨转换时的与滑床板间的滑动摩擦变为滚动摩擦,可取消现场对滑床板得涂油养护,减小尖轨与心轨的转换时的不足位移。在改进道岔性能的同时,尽可能降低改造成本,便于在提速道岔上全面推广应用。目前研制成功的国产减磨辊轮,结构简单,现场安装便利,经对减磨辊轮摩擦系数的测试,减磨效果符合道岔设计要求,完全可替代进口辊轮,产品价格仅为进口辊轮的一半。5．垫板、滑床板结构强化针对组焊垫板结构强度低,焊缝易于开裂,制造成本高等问题, 对普通垫板和护轨垫板实施整体化优化方案,即将焊接垫板改为铸造或锻造垫板。铸造垫板材料为QT400-15球磨铸铁,螺栓孔与扣件安装铁座浇铸成型,无需机加工既可使用。锻造垫板采用35#钢或40Cr钢材料,锻造成型,材料密实度高,整体强度优于铸造垫板,对客货混运的适应性较高。护轨垫板采用QT400-15球磨铸铁整体铸造,可在实现整体化的同时对护轨垫板结构进行改进,增强垫板立墙的抗弯刚度以及垫板强度。6.5.5全面推广应用复合套管新技术钢轨件与垫板的联结应采用已在线路上成功运用的道岔岔枕塑料套管定位新技术,即将过去塑料套管直接埋入岔枕改为在塑料套管外加一不锈钢套管埋入岔枕的旋入式结构。埋入的不锈钢与塑料的复合套管具有极高的抗拔力,可用专用工具将塑料套管旋出或旋进,从根本上解决塑料套管失效后的快速更换问题,实现套管与岔枕的等寿命。此项新技术已在线路上成功运用达数年,应在提速道岔系列中广泛推广应用。6.5.6采用新型电务转换装置根据优化后的道岔牵引点处结构对锁闭机构的细部结构进行改进,采用在客运专线道岔上应用的新型钩型外锁闭机构。既可避免锁钩与锁闭铁导向侧面发生卡阻,又可提高导向性,改善锁钩销轴的滑动性能,以提高锁闭装置的性能。同时改变转辙机的安装位置,降低其安装高度,减小所受振动和冲击,改善拉杆受力状态,增强杆件强度。工电结合的优化设计可消除锁钩易卡阻、4mm锁闭失效等安全隐患。6.6迅速全面提升各主型提速道岔整体技术水平2006年，中国铁路工程总公司牵头组织道岔研发设计相关单位,针对提速道岔使用中暴露出来的主要问题,从200km/h60kg/m钢轨12#可动心轨单开提速道岔入手,认真总结我国提速道岔运用十余年经验,运用道岔动态设计理论,并采纳多项自主创新技术、新型材料,在对国内外客运专线道岔部分相关技术消化吸收的基础上,研究设计出了新型200km/h60kg/m钢轨12#可动心轨单开提速道岔。新型道岔解决了原有道岔在线型与结构上存在的问题，消除了安全隐患，提高了道岔的安全可靠性能和列车过岔的舒适度及平稳性。截至2009年底, 该型道岔已铺设上道1000余组,应用在北京、郑州、上海等十几个铁路局和时速200~250km/h的各条客运专线和提速线路上。该型道岔的研制成功，将我国提速道岔的整体技术水平提升到一新的高度,对铁路客运专线建设、推动我国道岔技术的发展起到了至关重要的作用，也为其它各型提速道岔的技术提升提供了可供借鉴的经验。为使既有提速道岔,即直向过岔速度在250km/h以下的道岔性能与客运专线建设相匹配,应以此为基础,全面开展对其它既有各型提速道岔的优化设计工作,迅速提升各主型提速道岔技术水平,以满足铁路建设发展的需要。第七章提速道岔检测系统设计7.1提速道岔监测系统的研究背景及意义高速是铁路现代化的重要标志,建设高速铁路是复杂的系统工程"自1964年日本东海道新干线开通以来,目前,世界上投入运营的高速铁路总长约达6300公里。在世界高速铁路迅猛发展的大背景下,我国既有线提速及高速铁路的建设也正在加紧进行。随着列车运行速度的大幅提高,列车运营系统对道岔相关设备的要求越来越高。道岔转换设备是列车运行的重要基础设备,道岔转换设备能否正常工作将直接影响到列车行车安全和运营效率。随着铁路客运专线的建设和既有线提速,特别是在既有线提速道岔上,一旦出现故障将严重影响铁路的运营,甚至会发生灾难性的事故。为此，铁路道岔监测系统的研制已刻不容缓。7.2高速铁路道岔监测系统的国内外现状国外铁路高速道岔对道岔状态的实时监测高度重视,普遍采用了道岔监测系统(如奥地利的RoadMaster2000道岔监测系统、俄罗斯的无接触道岔自动控制器ABKC用于检测尖轨密、法国的TrackandTurnoutMonitoringSystem以及德国等都研制了相应的道岔监控系统。 目前我国的道岔维修都为故障后的维修,为保证列车和线路的运营效率,高速铁路要求对道岔的维护和维修次数越少越好、时间越短越好,由于我国铁路目前尚无对道岔实施行之有效的自动监测手段,道岔的日常维护和故障道岔的维修仍采用传统模式,势必占用较多的运营时间。高速铁路的建设形势要求亚待改进目前道岔的维护和维修方式以适应铁路的跨越式发展。道岔监测系统PMS(PointMonitoringSystem)以监测轨道交通线路上关键道岔及其转换设备、道岔轨道电路等的性能,为维护、保养和维修提供决策支持。系统在道岔轨旁设置多组可靠的、高灵敏度的传感器,传感器收集到的信息由现场监测单元FMU(FieldMonitoringUnit)预处理后,经由现场控制总线或网络系统传送至位于车站控制室的PMS服务器,PMS服务器分析收到的现场信息,确定可能的设备损耗和性能恶化"通过闭值调优和趋势分析,可以采取适当的预防措施和维护手段,使得由于道岔相关设备引起的对列车运营的影响降到最小。随着铁路运营速度的提高,结合我国的铁路发展的现状和国际经验,对铁路道岔转换设备状态的实时监测,已是保障道岔设备安全和实现状态修的关键手段。7.3提速道岔监测系统需求分析7.3.1系统定义图7-1单开道岔结构图道岔是铁路轨道的组成部分，通常道岔位于车站上，是线路连接设备的一种,用来使机车从一股道转入另一股道。为了满足各种情况的行车要求，我国铁路采用的道岔机构形式有多种，一般有单开道岔、对称道岔、三开道岔和交分道岔四种。道岔结构不是本文研究重点，这里仅以单开道岔来说明道岔机构。如图7-1所示，单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分组成。 提速铁路道岔监测系统，就是采用物理、化学、信息处理等有效手段，对高速运营的提速线路的道岔及其转换设备的各种数据和道岔环境数据进行实时监测，为道岔的维护和使用提供参考数据，以降低道岔维护的成本，提高铁路运营效率。道岔状态参数测量设备的安装，应尽量避免对道岔及道岔转换设备等相关设备结构的修改。附加的设备部件不应影响道岔的正常使用和维护维修，不得影响道岔原有的机械强度和特性。同时，还要考虑测量设备安装、拆卸和维护维修的便捷。高速铁路道岔监测系统的监测设备自身不应对道岔及其转换设备产生影响。7.3.2轨道状态参数监测1.尖轨与基本轨的密贴度随着列车速度的提高，对道岔夹异物的检查也越来越严格。秦沈客运专线一次铺设无缝线路关键技术的研究—《道岔夹异物动力标准的研究》报告提出，在60kg/m钢轨30号提速道岔上，车速为160km/h时夹异物动力标准为5mm，车速为200km/h时夹异物动力标准为4mm、车速为250km/h及300km/h时夹异物动力标准为3mm。铁工务函【1996】313号文《60kg/m钢轨提速道岔及转换设备铺安装维护及验收技术条件》要求两牵引点之间有5mm以上间隙时，道岔不锁闭或不接通表示。根据此标准，既有道岔原有结构很难保证此指标，必须增加密贴监测设备，监测道岔状态。提速道岔在牵引点处不能准确反映两牵引点间夹异物的情况。如图2-1所示为尖轨与基本规的现场图。工务规定:密贴尖轨夹异物不能大于5mm,后又有报告认为应更严格要求，否则对高速行驶的列车安全有影响。所以，在两牵引点间加密贴检查器是必要的。但是，密贴检查器仅仅检查是否密贴(开关量)，不能给出具体的密贴度指标(模拟量)，为了对密贴度进行详细测量，需要安装专门的“密贴监测仪”，以替换当前采用的密贴检查器。为了替代当前的“密贴检查器”，“密贴监测仪”必须设计成安全设备，纳入联锁系统。为此，需要对“密贴监测仪”进行安全性设计和测试。在PMS设计过程中充分考虑这一需求，但目前不将其视为安全设备。“密贴监测仪’，的测量范围为。0~20mm，精度为±0.1mm。 图7-2尖轨与基本轨的密贴度示意图2.尖轨与基本轨的斥离度当道岔转换到某一个锁闭位置(定位或反位)时，尖轨与基本轨一边密贴，另一边斥离，如上图所示。与基本轨密贴的一端的尖轨，称之为密贴轨，斥离的一端，称之为斥离轨。随着列车速度的提高，在对道岔的尖轨与基本轨的密贴度进行监测的基础上，需要对尖轨与基本轨的斥离度进行监测。如道岔的尖轨第一牵引点开口量即为尖轨与基本轨的斥离度。工务规定，道岔尖轨的实际开口量(与基本轨斥离度)与标准值之间的误差不超过3mm。铁工务函【1996】313号文《60kg/m钢轨提速道岔及转换设备铺安装维护及验收技术条件》规定，尖轨非工作边与基本轨工作边间距不小于65mm。这里的尖轨非工作边即为尖轨斥离轨。因此，为了消除安全隐患，确保列车运营的安全，对尖轨和基本轨的斥离度的监测是非常必要的。一般而言，斥离度的测量可以采用密贴度的测量设备——“密贴测量仪”，这样，该测量仪称为“位移测量仪”。但是，由于斥离度和密贴度的测量值差异较大，所需测量精度不同，共用一个测量仪测量，对仪器自身提出较高要求，为此，可以使用两个不同测量范围和精度的测量仪。当测量斥离度(开口量)的测量仪——“斥离测量仪”——独立使用时，其测量范围为0-300mm，精度为土1mm;如果密贴度与斥离度共用“位移测量仪”时，测量范围为0-300mm，精度为±0.1mm。3.可动心轨与翼轨的密贴度对道岔夹异物的检查，除尖轨与基本轨的密贴度的监测外，还必须对可动心轨与翼轨的密贴度进行监测，如图2-2所示。可动心轨与翼轨的密贴度、尖轨与基本轨的密贴度这二者的性质是相似的，密贴度的测量指标相同。具体参见 “（1）尖轨与基本轨的密贴度”。可动心轨与翼轨的密贴度测量范围为0一20mm,精度为±0.1mm。图7-3可动心轨与翼轨现场图4.转辙机状态参数监测（1）转辙机转换力道岔的转换需多台转辙机，在转换过程中，如果发生故障，将不能及时发现。对每台转辙机进行转换力的监测，能及时发现多点牵引的道岔中某一牵引点的不良状态，可以及时采取有效措施。如图2-3所示为道岔转辙机的现场图。转辙机动作杆上的拉力是衡量道岔能否正常转换的重要指标，对其进行实时监测，可以了解道岔的安装是否合理，杆件的机械强度是否满足设计要求等。转辙机转换力、动作杆拉力均是由于道岔转换阻力引起的，可以认为道岔转换时转辙机转换力、动作杆拉力和道岔转换阻力是等价的。道岔转换阻力包括尖轨(可动心轨)摩擦力、尖轨(可动心轨)密贴力等。铁工务函【1996】313号文《60kg/m钢轨提速道岔及转换设备铺安装维护及验收技术条件》中提到，转辙机的转换力和动作杆的拉力与规定值的偏差过大时，转辙机将不能保证道岔的正确转换。这势必对列车的运行安全带来隐患，是必须进行监测的参数。对于道岔转换阻力的测量，一般是在转辙机动作杆连接销处设置销式传感器——“测力销”，此时，所测量的力实际为动作杆拉力。转辙机动作杆拉力的测量范围为一10000N~+10000N，测量精度为150N。 图7-4道岔转辙机的现场图（2）转辙机动态力当运营列车经过道岔时，列车对道岔形成冲击，造成道岔及其转换设备的位移、变形等，转辙机为了保持道岔当前的锁闭状态，引起转辙机动作杆上的拉力的变化，这就是“动态力”。“动态力”对道岔转换设备包括转辙机等均会产生不良影响。及时掌握转辙机所承受的“动态力”，可以为道岔转换设备的安装和维护、转辙机的维护和保养等提供决策参数，从而确保道岔的正常转换，确保列车正常运行，保障列车运营安全。动态力的测量范围为一10000N~+10000N，测量精度为±50N。（3）转辙机震动加速度列车经过道岔时，对道岔形成冲击，引起道岔转换设备的震动—“震动加速度”。转辙机对震动加速度比较敏感，过高的震动加速度，不仅会加速转辙机内部零件的磨损，降低转辙机使用寿命，还会引发转辙机的不正常作，不能保证道岔的正常转换。监测转辙机的x、y、z三个方向的震动加速度参数，可以及时掌握转辙机的使用情况，做到对转辙机的及时维护和维修，确保列车运营安全。由于z向振动加速度对转辙机影响最大，为了简化设计，目前仅考虑z方向的振动加速度。振动加速度的测量范围为0~100g，精度为±1g（4）转辙机工作电流和电压 无论电动转辙机，还是电液转辙机，转辙机的工作电流、电压是转辙机正常工作的重要指标，如果转辙机的工作电流和电压不符合额定数值，转辙机将不能正常工作，从而不能保证道岔正常的转换，造成列车运行的安全隐患。对转辙机的电流、电压进行实时监测，在其值偏离正常范围时(或之前)，及时更换和维修，可以保证转辙机的正常工作，保证道岔的正常转换，保证列车运行的安全。交流转辙机的额定工作电流不大于2安培，额定工作电压为3相380V。当转辙机的工作电流大于2安培时，转辙机很可能工作在不正常状态，这对转辙机本身和道岔的转换均造成不稳定影响，对行车安全产生不良影响;当工作电压过高时，转辙机电路过载将可能导致电器元件损坏;当工作电压过低或缺相时，转辙机不能正常工作。总之，当转辙机的工作电流和工作电压偏离额定值较多时，转辙机不能保证道岔的正常转换，这将对列车运营安全，特别是高速列车的运营安全带来隐患。交流转辙机工作电流测量范围为0~5A,测量精度为±0.02A。5.电液转辙机液压对电液转辙机来讲，液压是保证转辙机正常工作的重要指标，对电液转辙机的液压进行实时监测，可以判断转辙机工作是否正常。如果液压不足，转辙机不能保证道岔的正确转换，这给列车运营安全带来威胁。压力测量范围为0~20Mpa，精度为±0.2Mpa。6.其他状态参数监测（1）道岔环境温度和相对湿度由于道岔转换设备主要位于室外轨旁、露天工作，其工作状态受环境温度和相对湿度的影响比较大。另外，为监测道岔的状态参数而安装的传感器、电气设备和机械设备等，受环境温度和相对湿度的变化也会发生测试参数的漂移。为了保证道岔及其转换设备的正常工作，为了确保测量参数尽量小的漂移(根据环境参数进行调整)，对道岔环境温度和相对湿度进行实时监测具有一定的现实意义。环境温度的测量范围为-40℃~+70℃，环境湿度测量范围为0~100%。（2）道岔状态的开关量(1DQJ,DBJ,FBJ,DGJ)监测道岔控制电路的开关量信息，可以了解道岔电路的工作情况，和室外测到的道岔位置进行比较后，可以提供道岔表示冗余信息。根据道岔1启动继电器1DQJ的吸起和落下，可以掌握道岔转换起始和终止的时机，为道岔转换其他参数的测量提供触发条件。1DQJ吸起，表示道岔开始转换;1DQJ落下，表示道岔转换完毕。根据DGJ继电器的吸起和落下，判断是否有车经过，触发动态力和震动加速度等参数的测量。 监测DGJ开关量，以DGJ的吸起落下作为动态力与振动加速度等参数的监测触发，存在提前和延误的情况，有缺陷。建议根据某个监测量的突变或者设置专门的触发传感器等作为监测触发条件。无论采用何种触发方式，均应充分考虑触发的延迟问题。（3）道岔状态参数判断及报警对实时监测的道岔的各种状态参数，根据设定的警戒值进行危险级别判断，完成相应报警，同时向用户提出应对措施选择。对某个监测量，如尖轨的密贴度，可以设计多级闭值，据此实现同一报警的不同级别。7.4提速道岔监测系统结构道岔监测系统用以监测轨道交通线路上关键道岔及其转换设备、道岔轨道电路等的性能，为道岔的维护、保养和维修提供决策支持。系统在道岔轨旁设置多组可靠的、高灵敏度的传感器，传感器收集到的信息由现场监测单元(FMU:FieldMonitoringUnit)采集并预处理后，经由现场控制总线或网络系统传送至位于车站控制室的道岔监测系统(PMS:PointMonitoringSystem)服务器，PMS服务器分析收到的现场信息，确定可能的设备损耗和性能恶化。通过阈值设计和趋势分析，可以采取适当的预防措施和维护手段，使得由于道岔相关设备引起的对列车运营的影响降到最小。7.4.1系统设计原则和标准PMS系统的设计遵循以下原则:Ø不影响道岔及其转换设备的正常操作Ø实时信号处理Ø数据日志Ø现场控制总线或局域网数据传输Ø信息的显示和处理Ø报警和阈值设置Ø警告和趋势分析PMS的设计将满足以下设计标准:Ø扩展性Ø可靠性 Ø灵活性Ø用户友好Ø可维护性Ø安全性为了满足以上设计原则，监测道岔及其转换设备等所用传感器基本上选择现货供应(off-the-shelf)的成熟产品。在满足测量要求的情况下，要求传感器的输出为0~20mA电流环，既可以降低干扰又可以简化设计。另外，车站内道岔分布较为零散，现有我国车站内道岔轨旁的通信电缆很少有光缆和双绞线，而电力线较为常见，因此，对于现有车站而言，现场监测单元FMU与PMSServer的通信只能采用现场总线或者现场总线与局域网混合完成，如CAN,LonWorks等，对于新建的客运专线或高速线路，可以铺设光缆或双绞线组建高速局域网，满足实时传输要求。7.4.2系统的数据传输方式影响数据传输网络的选型的因素在于：Ø现场监测单元(FMU)的分布—其实是道岔的分布Ø现场监测单元(FMU)与车站控制室的距离Ø现场可用的传输介质Ø通信协议自身的成熟度和适应性Ø开发难度Ø价格因素铁路车站的实际情况分析如下：Ø一个铁路车站的道岔分布比较分散，呈片状分布，通常难以通过单一总线连接所有节点FMU；Ø个别道岔距离车站控制室较远。对于较大车站，有些道岔距离车站控制室的距离甚至达到几公里；Ø新建客运专线的车站可以要求铺设光缆或双绞线，而现有车站只能利用既有信号电缆或电力线；ØCAN,LonWorks现场控制总线均比较成熟，而LonWorks的适应性更强(可以采用自由拓扑结构); 根据上述分析，在技术层面和现场实用方面，LonWorks比CAN更适合；系统开发角度，基于CAN的开发和基于LonWorks的开发难度相似，但前者可以具有自主知识产权(自行设计硬件);价格方面，基于LonWorks的现场监测单元FMU优势较小。从通信带宽来看，CAN在短距离传输上具有速度快、成本低和开发方便等优势，而LonWorks在长距离传输上具有较高的速度。基于上述分析，并结合目前系统开发的紧迫性和系统的针对使用对象一一客运专线，我们认为，基于成熟的技术、较高标准的设备在尽短时间内开发出可靠和实用的产品是进行选择的依据。据此，选定LonWorks总线作为现场监测单元FMU和PMS之间传输数据的传输总线，选定CAN总线作为FMU数据采集板之间通信的传输总线。7.4.3监测系统体系结构1.监测系统体系结构设计道岔监测系统用以监测轨道交通线路上关键道岔及其转换设备等的性能，为其维护、保养和维修提供决策支持。系统在道岔轨旁设置多组可靠的、高灵敏度的传感器，传感器收集到的信息由现场监测单元(FMU:FieldMonitoringUnit)预处理后，经由现场控制总线(LonWorks)传送至位于车站控制室的中央处理服务器(CPS：CentreProcessServer)。中央处理服务器CPS分析收到的现场信息，确定可能的设备损耗和性能恶化。通过阈值设计和趋势分析，向用户发出警告和预警，使用户可以采取适当的预防措施和维护手段，使得由于道岔相关设备引起的对列车运营的影响降到最小。根据需求分析，道岔监测系统PMS由以下系统部件构成：Ø位于车站控制室的用户工作站(MMI:ManMachineInterface)Ø位于车站控制室的中央处理服务器(CPS:CentreProcessServer)Ø分布在车站站场内的现场控制总线(LonWorks)或/和数据传输网络(LAN)Ø随现场控制总线或/和数据传输网络的网络结点设备Ø位于道岔轨旁的现场监测单元(FMU:FieldMonitoringUnit)Ø位于道岔轨旁的各种传感器Ø运行在服务器、工作站和现场监测单元上的软件系统道岔监测系统拓扑结构图如图7-5所示。 图7-5道岔监测系统拓扑结构图2.系统体系结构分析(1)传感器考虑到现场的复杂环境，现场的牵引动力和机车通过时将对系统产生严重的电磁干扰，故在选择传感器的时候我们趋向选择电流输出型的传感器，输出范围0~20mA，输出为线性。众多传感器设置在道岔轨旁，实时监测道岔状态变化，同时实时将道岔状态变化以直流电流模拟量(0~20mA)方式传送给位于道岔轨旁的现场监测单元FMU。除安装在道岔轨旁的传感器外，还有一些传感器安装在车站机械室内，用以监测道岔转辙机电流和开关量等的状态变化，这些传感器将实时监测到的状态变化信息，实时发送给位于车站机械室内的现场监测单元FMU。表列出所有被监测的对象及其传感器的输出值范围。一般而言，对于传感器的输出范围0~20mA,4mA对应着监测量的0值。表7-1道岔监测系统监测的对象及其传感器的输出值范围 （2）现场监测单元FMU现场监测单元FMU是道岔监测系统PMS的主要组成部分，负责现场实时状态数据的模/数转换、缓存和转发，并根据来自中央处理服务器CPS的指令进行相应的通信处理和过程控制。由于现场监测单元FMU主要安装在道岔轨旁，环境恶劣，其RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)和实时性等构成了道岔监测系统PMS的RAMS和实时性等的关键，因此，现场监测单元FMU是道岔监测系统PMS的设计重点和关键所在。每个现场监测单元FMU由下列硬件组成：Ø带电源的金属屏蔽机箱。Ø带主处理芯片、神经元芯片和收发器的主处理板(MPB:MainProcessBoard)。Ø神经元芯片—一个带有多个处理器、读写/只读存储器(RAM和ROM)以及通信和I/O接口的单芯片系统，它是LonWorks现场总线控制芯片。在只读存储器中包含一个操作系统、LonTalk协议和I/O功能库。Ø收发器—在神经元芯片和LonWorks网络间提供物理通信接口。Ø模拟输入接口模块(AIB:AnalogInputBoard)。Ø开关量输入接口模块(SIB:Switchon/offInputBoard)。（3）现场控制总线(LonWorks)或I和数据传输网络(LAN) 由于铁路车站内道岔的分布一般比较零散，所以在系统设计中我们选定采用现场控制总线LonWorks技术(可以自由拓扑组网)作为道岔轨旁道岔监测单元FMU与车站控制室内中央处理服务器CPS之间的通信网络平台。在有条件的车站，如高速列车线路车站、客运专线车站，可以选用现代局域网LAN的方式替代现场控制总线LonWorks，或将LAN与LonWorks混合使用，本文选用LonWorks。（4）中央处理服务器CPS位于车站控制室的中央处理服务器CPS，是道岔监测系统的主处理服务器，是系统逻辑处理核心。中央处理服务器CPS从分布在道岔轨旁的现场监测单元和室内监测单元接收道岔实时状态数据，对接收到的数据进行逻辑处理和分析，如存储归档、阈值比较、阈值调优和趋势分析等，并根据分析的结果通过用户工作站MMI向用户发布事件、警告和预警信息。同时，中央处理服务器CPS根据室内现场监测单元实时监测到的开关量1DQJ的值，向相应道岔的现场监测单元FMU发送道岔转换启动指令，以便该道岔监测单元FMU启动道岔转换参数的实时监测采样。另外，中央处理服务器CPS接收并处理用户通过用户工作站MMI发出的“点播”、“开启”、“关闭”某个监测对象的实时监测采样等指令，并向相应的现场监测单元FMU转发指令。由于中央处理服务器CPS的重要性和核心关键作用，一般应采用具有高可靠性的高性能工业级服务器，并配备足够的内存和外部存储器。在必要的时候，可以和用户工作站MMI合一。（5）用户工作站MMI用户工作站位于车站机械室，运行在其上的MMI软件直接面向使用人员，所有从现场实时监测到的数据及中央处理服务器CPS分析判断的结果均通过MMI向用户呈现，MMI是PMS系统的重要部分之一。为了足够的用户友好，MMI提供一个整个车站的平面视图，在该平面视图上，无岔轨道是简化显示，监测的道岔为重点显示对象，另外，还可以看到道岔对应的现场监测单元FMU。正常情况下，监测某个道岔的FMU为绿色显示。如果监测到故障(FMU故障或监测值超过阂值)，FMU将用红色闪烁显示并伴随声光报警。如果监测值趋势分析产生预警时，FMU将用黄色闪烁显示。用户可以通过MMI“点播”某个现场监测单元FMU的某个监测对象的实时动态变化曲线，也可以通过MMI启动或关闭某个FMU对某个监测对象的监测。在必要的时候，可以和中央处理服务器CPS合一。（6）网管工作站 为了帮助用户及时定位和排除局域网和现场控制网络的故障，网管工作站NMW同时与局域网和现场控制网络相连，运行在网管工作站NMW上的网管软件可以集中监视两个网络的状态。网管软件最少将支持：Ø局域网每个节点的在线/离线Ø局域网上每个节点与CPS直接的流量测算Ø现场控制网络上每个节点的在线/离线Ø现场控制网络上每个子网的流量测算Ø现场控制网络上干线网络的流量测算在必要的时候，可以和中央处理服务器CPS合一。7.5道岔现场监测单元的软件设计7.5.1系统分析和软件设计原则1．系统处理整体逻辑道岔监测系统PMS整体处理逻辑分为数据采集、数据分析和加工、数据显示给用户三个环节，如图7-2所示。三个环节中，数据采集环节由现场监测单元FMU负责完成，数据分析和加工环节由中央处理服务器CPS完成，而用户工作站MMI负责完成数据显示环节。图7-2系统处理整体逻辑图现场监测单元FMU对从传感器接收到的数据进行预处理后，通过LonWorks控制网，将其发送给中心处理服务器CPSa CPS对接收到的数据进行判断和分析，并将数据存入后台数据库，供查询和进一步的分析。如果测量值超过了预先设置的闭值，CPS将产生一个报警信息，并立即在用户工作站上以声、光和文字方式提醒操作员注意。同时，根据对某个监测对象历史数据的趋势分析，产生警告信息，并向操作员提醒。现场监测单元FMU以及LonWorks控制网的状态通过CPS和每个FMU之间的心跳信息持续监控，该心跳信息也包含时钟信息以实现时钟同步(CPS为时钟参照)。当控制网或通信介质故障时，FMU可以在本地对监测到的数据进行本地分析处理，并将报警等信息记录在本地。一旦通信恢复，记录在本地的报警等重要数据可以立即上传到CPS。2．系统软件逻辑根据系统处理整体逻辑划分，PMS系统的软件采用分层的模块结构，如图4-3所示。对于FMU和CPS的应用软件，均划分为以下3层:Ø接口与通信层—负责与外部接口和通信的具体实施，如LonWorks总线通信、LAN上TCP/IP通信、FMU节点内CAN通信、传感器数据接收等。Ø数据交换与缓冲层—完成接口通信层与逻辑处理层之间的数据交换，并为输入和输出的数据提供内部缓冲。Ø逻辑处理层—对数据进行处理和加工。图7-3系统软件逻辑图对于MMI,NMW而言，由于需要处理界面显示和用户交互，按照MVC软件结构模式，将上述接口和通信、数据交换和缓冲及数据逻辑处理3层看成MVC的业务模型(M)，另外需要增加单独的控制器(C)和用户界面(V)，如图4-4所示。 图7-4MVC软件结构模式视图(View)代表用户交互界面，MMI软件可能有很多不同的视图，MvcR计模式对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理，以及用户的请求，币不包括在视图上的业务流程的处理。业务流程的处理交予模型(Model)处里。模型(Model):就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。业务流程沟处理过程对其它层(控制和视图)来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数居，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。控制(Controller)可以理解为从用户接收请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。因此，可以认为MMI和NMW软件，分为5层:图7-5MMI和NMW软件结构层次 4.5用户界面层7.5.2系统初始化及用户使用界面设计道岔的实时信息在现场监测单元FMU采集、收集、预处理后，通过现场控制总线LonWorks传送至位于车站控制室的中央处理服务器CPS，这时将已经数据化的信息通过SQLserver2005建立成一个数据库。由于条件所限，此处模拟了一组道岔实时监控数据。此数据库包含众多table，如道岔监测型表、监测对象表、道岔设置表、站场监测表等，用以储存尖轨与基本轨的密贴度、尖轨与基本轨的斥离度、可动心轨与翼轨的密贴度等道岔状态监测参数。所建数据库如图7-6：图7-5道岔监测数据库用户使用界面选择使用MFC进行编写。MFC(MicrosoftFoundationClasses)，是一个微软公司提供的类库（classlibraries），以C++类的形式封装了Windows的API，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。其中包含的类包含大量Windows句柄封装类和很多Windows的内建控件和组件的封装类。MFC封装了界面操作，可通过图形化的方式对界面资源进行配置。MFC有多种手段可实现界面对数据库数据的读写和修改，这里选择了ODBC方式。 提速道岔检测系统用户主界面如图7-6所示：图7-6提速道岔检测系统用户主界面提速道岔监测系统通过对数据库数据的修改可实现的功能有监测量类型配置、监测量对象配置、车站站场显示、站场监测传感器位置显示、道岔监测传感器配置等功能，如图7-7所示： 图7-7配置管理功能示意图提速道岔检测系统可通过对数据库数据的读取录入，实现道岔监测状态的显示，系统实时监测，实时历史数据显示等功能，如图7-8所示：图7-8实时监测功能示意图如图7-9所示，用户可通过监测量类型配置修改密贴度、斥离度、转换力等监测量的监测上、下限，数据库中数据将被等量修改。 图7-9监测量配置界面用户可在监测对象配置界面修改保持力、转换力、密贴成都等监测对象的报警上下限制，并可选择报警级别、报警策略。软件会以不同的形式表现出报警级别的不同，如报警级别为最高级时，报警按钮呈红色。报警策略可选择在限定范围内或外时系统进行报警。如图7-10所示： 图7-10监测对象配置界面图7-11所示为某处站场道岔监测传感器安置位置示意图，点击某处按钮可显示其代表的现场监测单元FMU的配置图，如7-12所示：图7-11某处站场道岔监测传感器安置位置示意图 图7-12现场监测单元配置图如图7-13所示，道岔显示界面实现了用户对某道岔的实时监测，其历史曲线可通过“查看曲线”按钮实现，如图7-14所示，其为数据库提前录入数据绘制趋势曲线。程序会将其对应的类中数据调出，然后自动绘出曲线。图7-13道岔显示界面 图7-14“历史曲线”示意图如图7-15所示为提速道岔监测系统报警示意图。根据监测对象配置界面的配置，系统将对此时各监测数据进行处理和反应，如此时监测数据超出限定范围，则会在报警界面显示出来，提醒用户进行数据查看，并针对不同报警级别进行相应反应。图7-15系统报警示意图参考文献 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感谢我的导师张斌老师，正是导师自始至终的指导和关怀确保了本文的顺利完成。导师严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风以及崇高的品格和宽广的胸怀为我树立了光辉的榜样，导师的言传身教培养了我开展科学研究的独立工作能力，使我受益匪浅。感谢华东交通大学土木工程学院以及软件学院的全体老师和同学，正是他们在我大学期间为我提供了良好的学习环境和条件并给予了的大量支持和理解，使我的学习任务得以顺利完成。感谢我的学友和朋友们。正是与他们频繁的、具有建设性的讨论和广泛的信息资料交流，为我的论文写作提供了大量的素材。感谢我的父母，感谢他们在我求学路上给予的一贯理解、支持和生活上的体贴和照顾，本文的顺利完成是和他们的爱与奉献分不开的。最后，向所有关心、支持和帮助过我的人们表示衷心的感谢。 附录：提速道岔检测系统部分界面代码1．主界面源代码：//dcjcxtDlg.cpp:实现文件//#include"stdafx.h"#include"dcjcxt.h"#include"dcjcxtDlg.h"#include"TestVarSet.h"#ifdef_DEBUG#definenewDEBUG_NEW#endif//用于应用程序“关于”菜单项的CAboutDlg对话框classCAboutDlg:publicCDialog{public:CAboutDlg();//对话框数据enum{IDD=IDD_ABOUTBOX};protected:virtualvoidDoDataExchange(CDataExchange*pDX);//DDX/DDV支持//实现protected:DECLARE_MESSAGE_MAP()};CAboutDlg::CAboutDlg():CDialog(CAboutDlg::IDD){}voidCAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){ CDialog::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg,CDialog)END_MESSAGE_MAP()//CdcjcxtDlg对话框CdcjcxtDlg::CdcjcxtDlg(CWnd*pParent/*=NULL*/):CDialog(CdcjcxtDlg::IDD,pParent){m_hIcon=AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);}voidCdcjcxtDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CdcjcxtDlg,CDialog)ON_WM_SYSCOMMAND()ON_WM_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()//}}AFX_MSG_MAPON_COMMAND(ID_1234,&CdcjcxtDlg::On1234)ON_COMMAND(ID_EXIT,&CdcjcxtDlg::OnExit)ON_COMMAND(ID_REALTIMEMONITOR,&CdcjcxtDlg::OnRealtimemonitor)ON_COMMAND(ID_SHOWDC,&CdcjcxtDlg::OnShowdc)ON_COMMAND(ID_32789,&CdcjcxtDlg::On32789)ON_COMMAND(ID_32790,&CdcjcxtDlg::On32790)ON_COMMAND(ID_HISTORYDATA,&CdcjcxtDlg::OnHistorydata)END_MESSAGE_MAP()//CdcjcxtDlg消息处理程序BOOLCdcjcxtDlg::OnInitDialog(){CDialog::OnInitDialog(); //将“关于...”菜单项添加到系统菜单中。//IDM_ABOUTBOX必须在系统命令范围内。ASSERT((IDM_ABOUTBOX&0xFFF0)==IDM_ABOUTBOX);ASSERT(IDM_ABOUTBOX<0xF000);CMenu*pSysMenu=GetSystemMenu(FALSE);if(pSysMenu!=NULL){CStringstrAboutMenu;strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX);if(!strAboutMenu.IsEmpty()){pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR);pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING,IDM_ABOUTBOX,strAboutMenu);}}//设置此对话框的图标。当应用程序主窗口不是对话框时，框架将自动//执行此操作SetIcon(m_hIcon,TRUE);//设置大图标SetIcon(m_hIcon,FALSE);//设置小图标//ShowWindow(SW_MINIMIZE);ShowWindow(SW_SHOW);//TODO:在此添加额外的初始化代码returnTRUE;//除非将焦点设置到控件，否则返回TRUE}voidCdcjcxtDlg::OnSysCommand(UINTnID,LPARAMlParam){if((nID&0xFFF0)==IDM_ABOUTBOX){CAboutDlgdlgAbout;dlgAbout.DoModal();}else{CDialog::OnSysCommand(nID,lParam);}} //如果向对话框添加最小化按钮，则需要下面的代码//来绘制该图标。对于使用文档/视图模型的MFC应用程序，//这将由框架自动完成。voidCdcjcxtDlg::OnPaint(){if(IsIconic()){CPaintDCdc(this);//用于绘制的设备上下文SendMessage(WM_ICONERASEBKGND,reinterpret_cast(dc.GetSafeHdc()),0);//使图标在工作区矩形中居中intcxIcon=GetSystemMetrics(SM_CXICON);intcyIcon=GetSystemMetrics(SM_CYICON);CRectrect;GetClientRect(&rect);intx=(rect.Width()-cxIcon+1)/2;inty=(rect.Height()-cyIcon+1)/2;//绘制图标dc.DrawIcon(x,y,m_hIcon);}else{CDialog::OnPaint();}}//当用户拖动最小化窗口时系统调用此函数取得光标//显示。HCURSORCdcjcxtDlg::OnQueryDragIcon(){returnstatic_cast(m_hIcon);}voidCdcjcxtDlg::On1234(){//TODO:在此添加命令处理程序代码//MessageBox(_T("helloeveryone!!!"));CTestVarSettvs;tvs.DoModal(); }voidCdcjcxtDlg::OnExit(){//TODO:在此添加命令处理程序代码//MessageBox(_T("退出！"));exit(0);//abort();//this->OnCancel();}voidCdcjcxtDlg::OnRealtimemonitor(){//TODO:在此添加命令处理程序代码CRealTimeMonitorDlgrtdlg;rtdlg.DoModal();}BOOLCdcjcxtDlg::PreCreateWindow(CREATESTRUCT&cs){//TODO:在此添加专用代码和/或调用基类//cs.style&=WS_MAXIMIZE;//cs.style|=WS_MAXIMIZE;returnCDialog::PreCreateWindow(cs);}voidCdcjcxtDlg::OnShowdc(){//TODO:在此添加命令处理程序代码CShowDCDlgsdcdlg;sdcdlg.DoModal();}voidCdcjcxtDlg::On32789(){//TODO:在此添加命令处理程序代码//MessageBox(_T("监测量对象配置"));CTestOBJVarSettobjvs;tobjvs.DoModal();}voidCdcjcxtDlg::On32790(){//TODO:在此添加命令处理程序代码 //MessageBox(_T("显示车站站场"));CShowZhanChangszc;szc.DoModal();}voidCdcjcxtDlg::OnHistorydata(){//TODO:在此添加命令处理程序代码CHistoryDatahisdata;hisdata.DoModal();} 2．道岔设置界面源代码：//DCSet.cpp:实现文件//#include"stdafx.h"#include"dcjcxt.h"#include"DCSet.h"//CDCSet对话框IMPLEMENT_DYNAMIC(CDCSet,CDialog)CDCSet::CDCSet(CWnd*pParent/*=NULL*/):CDialog(CDCSet::IDD,pParent){}CDCSet::~CDCSet(){}voidCDCSet::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CDCSet,CDialog)END_MESSAGE_MAP()//CDCSet消息处理程序 3．实时监控界面源代码：//RealTimeMonitorDlg.cpp:实现文件//#include"stdafx.h"#include"dcjcxt.h"#include"RealTimeMonitorDlg.h"//CRealTimeMonitorDlg对话框IMPLEMENT_DYNAMIC(CRealTimeMonitorDlg,CDialog)CRealTimeMonitorDlg::CRealTimeMonitorDlg(CWnd*pParent/*=NULL*/):CDialog(CRealTimeMonitorDlg::IDD,pParent){}CRealTimeMonitorDlg::~CRealTimeMonitorDlg(){}voidCRealTimeMonitorDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CRealTimeMonitorDlg,CDialog)ON_BN_CLICKED(IDC_WARN_BTN,&CRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedWarnBtn)ON_BN_CLICKED(IDC_PREWARN_BTN,&CRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedPrewarnBtn)ON_BN_CLICKED(IDC_EXIT,&CRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedExit)ON_WM_CTLCOLOR()END_MESSAGE_MAP()//CRealTimeMonitorDlg消息处理程序voidCRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedWarnBtn(){ //TODO:在此添加控件通知处理程序代码CWarnDlgwdlg;wdlg.DoModal();}voidCRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedPrewarnBtn(){//TODO:在此添加控件通知处理程序代码CPreWarnDlgpwdlg;pwdlg.DoModal();}voidCRealTimeMonitorDlg::OnBnClickedExit(){//TODO:在此添加控件通知处理程序代码this->OnCancel();//exit(0);}BOOLCRealTimeMonitorDlg::OnInitDialog(){CDialog::OnInitDialog();//TODO:在此添加额外的初始化m_wrBrush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));//m_pPenBlack->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,0));//CBrush*pOldBrush=(CBrush*)pDC->SelectStockObject(pBrush);//CWnd*pWnd=GetDlgItem(IDC_WARN_BTN);//CMFCButton*button=newCMFCButton;//button->Create(_T("background"),//WS_CHILD,//CRect(0,0,10,10),//this,//IDC_WARN_BTN//);//CDC*pDC=pWnd->GetDC();//CBrushbrush;//brush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));//CBrush*pOldBrush=pDC->SelectObject(&brush);//CRectrc; //GetClientRect(&rc);//pDC->Rectangle(&rc);//pDC->SelectObject(pOldBrush);//pWnd->SetIcon()returnTRUE;//returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol//异常:OCX属性页应返回FALSE}BOOLCRealTimeMonitorDlg::PreCreateWindow(CREATESTRUCT&cs){//TODO:在此添加专用代码和/或调用基类//CWnd*pWnd=GetDlgItem(IDC_WARN_BTN);//CDC*pDC=pWnd->GetDC();//CBrushbrush;//brush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));//CBrush*pOldBrush=pDC->SelectObject(&brush);//CRectrc;//GetClientRect(&rc);//pDC->Rectangle(&rc);//pDC->SelectObject(pOldBrush);returnCDialog::PreCreateWindow(cs);}HBRUSHCRealTimeMonitorDlg::OnCtlColor(CDC*pDC,CWnd*pWnd,UINTnCtlColor){HBRUSHhbr=CDialog::OnCtlColor(pDC,pWnd,nCtlColor);//TODO:在此更改DC的任何属性if(nCtlColor==CTLCOLOR_BTN){hbr=(HBRUSH)m_wrBrush;}//TODO:如果默认的不是所需画笔，则返回另一个画笔returnhbr;} 4．道岔显示界面源代码：//ShowDC.cpp:实现文件//#include"stdafx.h"#include"dcjcxt.h"#include"ShowDC.h"//CShowDC对话框IMPLEMENT_DYNAMIC(CShowDCDlg,CDialog)CShowDCDlg::CShowDCDlg(CWnd*pParent/*=NULL*/):CDialog(CShowDCDlg::IDD,pParent),m_editstation(1),m_editCZ(4),m_editSD(0),m_editWD(0),m_editLi1(0),m_editLi2(0),m_editLi3(0),m_editLi4(0),m_editLi5(0){}CShowDCDlg::~CShowDCDlg(){}voidCShowDCDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);DDX_Control(pDX,IDC_DC_LIST,m_ctrDCList);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT2,m_editstation);DDV_MinMaxInt(pDX,m_editstation,1,100);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT3,m_editCZ);DDV_MinMaxInt(pDX,m_editCZ,3,10000);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT5,m_editSD);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT4,m_editWD);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT9,m_editLi1); DDX_Text(pDX,IDC_EDIT1,m_editLi2);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT8,m_editLi3);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT6,m_editLi4);DDX_Text(pDX,IDC_EDIT7,m_editLi5);}BEGIN_MESSAGE_MAP(CShowDCDlg,CDialog)END_MESSAGE_MAP()//CShowDC消息处理程序BOOLCShowDCDlg::OnInitDialog(){CDialog::OnInitDialog();//TODO:在此添加额外的初始化m_ctrDCList.ModifyStyle(0,LVS_REPORT);m_ctrDCList.SetExtendedStyle(m_ctrDCList.GetExtendedStyle()|LVS_EX_GRIDLINES);m_ctrDCList.InsertColumn(0,_T("序号"));m_ctrDCList.InsertColumn(1,_T("传感器编号"));m_ctrDCList.InsertColumn(2,_T("检测位置"));m_ctrDCList.InsertColumn(3,_T("监测量类型"));m_ctrDCList.InsertColumn(4,_T("监测数据"));m_ctrDCList.InsertColumn(5,_T("报警"));m_ctrDCList.InsertColumn(6,_T("预警"));m_ctrDCList.InsertColumn(7,_T("曲线"));CRectrect;m_ctrDCList.GetClientRect(rect);//获得当前客户区信息m_ctrDCList.SetColumnWidth(0,2*rect.Width()/26);//设置列的宽度。m_ctrDCList.SetColumnWidth(1,5*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(2,4*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(3,5*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(4,4*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(5,2*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(6,2*rect.Width()/26);m_ctrDCList.SetColumnWidth(7,3*rect.Width()/26); m_ctrDCList.InsertItem(0,_T("1"));m_ctrDCList.SetItemText(0,1,_T("1"));m_ctrDCList.SetItemText(0,2,_T("尖轨1、2牵引点之间"));m_ctrDCList.SetItemText(0,3,_T("密贴"));m_ctrDCList.SetItemText(0,4,_T("0.0000000"));m_ctrDCList.SetItemText(0,5,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,6,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,7,_T("查看曲线"));m_ctrDCList.InsertItem(0,_T("2"));m_ctrDCList.SetItemText(0,1,_T("2"));m_ctrDCList.SetItemText(0,2,_T("尖轨2、3牵引点之间"));m_ctrDCList.SetItemText(0,3,_T("密贴"));m_ctrDCList.SetItemText(0,4,_T("0.0000000"));m_ctrDCList.SetItemText(0,5,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,6,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,7,_T("查看曲线"));m_ctrDCList.InsertItem(0,_T("3"));m_ctrDCList.SetItemText(0,1,_T("3"));m_ctrDCList.SetItemText(0,2,_T("尖轨第1牵引点"));m_ctrDCList.SetItemText(0,3,_T("拉力"));m_ctrDCList.SetItemText(0,4,_T("0.0000000"));m_ctrDCList.SetItemText(0,5,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,6,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,7,_T("查看曲线"));m_ctrDCList.InsertItem(0,_T("4"));m_ctrDCList.SetItemText(0,1,_T("4"));m_ctrDCList.SetItemText(0,2,_T("尖轨第2牵引点"));m_ctrDCList.SetItemText(0,3,_T("拉力"));m_ctrDCList.SetItemText(0,4,_T("0.0000000"));m_ctrDCList.SetItemText(0,5,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,6,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,7,_T("查看曲线"));m_ctrDCList.InsertItem(0,_T("5"));m_ctrDCList.SetItemText(0,1,_T("5"));m_ctrDCList.SetItemText(0,2,_T("尖轨第3牵引点"));m_ctrDCList.SetItemText(0,3,_T("拉力"));m_ctrDCList.SetItemText(0,4,_T("0.0000000"));m_ctrDCList.SetItemText(0,5,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,6,_T("无"));m_ctrDCList.SetItemText(0,7,_T("查看曲线")); returnTRUE;//returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol//异常:OCX属性页应返回FALSE}