石家庄铁道大学毕业论文
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
随着社会科技和经济的发展，铁路已经成为我国乃至全世界不可缺少的运输行业之一。尤其重载铁路的出现以及逐步发挥重要的角色，提高了人们生活经济水平，如图1-1所示。如何才能保证重载铁路运输的安全稳定一直都是相关工作人员的研究重点。而纵观时代的发展，国内外研究资料，已纷纷涌现出对重载铁路线路的养护与维修等不同的整治方法和措施。[1]但为了使重载铁路进一步完善，确保重载铁路运营的安全可靠，经济合理，笔者在此参考众多文献加以个人研究和看法，积累了大量重载铁路的养护与维修等相关重要经验，诸如对轨道结构病害整治钢轨折损曲线养护等众多方面加以研究，充分分析了重载铁路线路各方面存在的问题，最终给出了养护与维修的方法，希望对读者产生共鸣。
1.2 国内外研究现状
图1-1 重载铁路 为适应重载铁路线路高平顺性和高稳定性的技术要求，重载线路一方面采用满足高速行车需要的高速轨道，另一方面必须加强对其养护与维修等措施。其中，重载铁路在国外应用较多，德国、日本及法国在高速铁路建设中都采用重载铁路线路，并进行过相关养护维修技术的研究。德国是世界上研究开发重载铁路较早的国家，为此，德国近年来除了在本国对重载线路重视养护维修，同时，还为西班牙、中国台湾等高速铁路提供先进方法。
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与国外发达的德国、法国相比，国内缺少重载铁路养护维修的运营经验，因而也缺少各种试验、测试数据。虽然党的十八大以来国内铁路大量发展，但重载铁路应随之振兴，其中秦沈客运专线为目前的重载线路。未来，我国高速重载铁路线路还有较大的发展，在目前大规模建设客运专线重载铁路的情况下，有必要对重载线路进行进一步研究，形成具有国内自主知识产权的、满足客运专线使用要求的系列化措施。
1.3 论文主要研究内容
根据重载铁路国内外研究现状，和参考重载铁路相关书籍的介绍，针对重载铁路本人重点介绍了
第1章阐述了重载铁路国内外研究现状、背景和意义。
第2章阐述了重载铁路的相关概念，运能大、效率高、运输成本低等优点。重载铁路技术特点，设备现状以及对人民生活水平的意义。
第3章阐述了重载铁路轨道结构受力因素主要有荷载、轨枕、道床和钢轨养护与维修，轨道结构养护与维修的重点。
第4章阐述了重载铁路的影响因素就是轨道结构零配件、道床的状态、轨枕间距及枕上弹性垫层和钢轨状态。重载铁路病害的研究和断轨方面的介绍。
第5章阐述了高速重载铁路钢轨损伤特征，重载铁路接头铝热焊重点养护。加强重载铁路曲线线路的养护维修运输路线等知识。
第6章阐述了大型养路机械设备的引进，确保铁路提速持续安全和高速铁路运营安全不可缺少的重要装备。
第7章阐述了对全文的总结以及未来的展望，重载铁路还存在众多问题有待我们去解决。
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第2章 重载铁路
2.1 重载铁路的概念
根据1994年国际重载运输理事会关于重载铁路的定义标准，一条铁路满足下列条件之二者就可以定义为重载铁路，即:经常、定期开行总重为5 000 t及以上的列车；在长度大于150 km的线路区段上，年计费货运量3达到2 000万t及以上；经常、正常开行轴重不小于25 t的列车。其中朔黄铁路全长591 km，2005年运量预计将达到9 000万t开行的列车总重达到5 000 t及以上,是国内典型的重载铁路。[1]
2.2 重载铁路线路的优势
重载铁路线路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，不仅在一些幅员辽阔、资源丰富等大宗货物运量占较大比重的国家(如美国、加拿大、巴西、澳大利亚、南非等)发展重载铁路，大量开行重载列车，而且在欧洲以客运为主的客货混运干线上也开始开行重载列车。目前，重载铁路运输在世界范围内迅速发展，重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向，成为世界铁路发展的重要方向之一。世界各国重载铁路借助于采用高新技术，促使重载列车牵引重量不断增加。重载运输不仅提高运量，降低成本提高收入，而且能降低维修成本。国外实践经验表明，增大轴重能显著提高运输效率，国外重载铁路的列车轴重大多集中在28~32.5 t，最大达40 t。目前美国、澳大利亚、瑞典、南非、巴西、俄罗斯等国的货车轴重均达到了27 t以上，我国已经开始研发27 t及30 t轴重重载列车及其配套技术。
2.3 重载铁路技术特点
国际重载铁路技术的主要特点是，在一定的铁路技术装备条件下，通过扩大列车编组长度，大幅度提高货车重量，采用单元重载列车运输模式，发挥铁路集中、大宗、长距离、全天候的运输优势，达到增加运输能力、提高运输效率、降低运输成本的目的。集中体现在：
(1)提高轴重。重载铁路轴重普遍达到32.5～35.7 t，澳大利亚BHP和FMG已开行轴重40 t重载列车。
(2)扩大列车编组，加大牵引质量。重载列车牵引质量一般为1万～4万t，普遍
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达到2万t左右。
(3)强化基础设施改造，通过线路改造、运营和养修模式改变实现重载运输。 (4)重视轮轨关系研究，把轨道-车辆作为一个系统来考虑，强调重载低轮轨作用，运营维护中对轮轨协调管理。
(5)采用预防性维修策略，加强基础设施和移动装备安全检测与状态监测。[2]
2.3.1 重载铁路线路设备现状的分析
重载铁路线路最主要的特点是运量大和轴重大，如图2-1所示。这两大特点必然使轨道结构承受较大的荷载，由此造成轨道结构及其部件的破坏速度较普通线路加快，线路变形也增加较大，从而使线路维修养护工作和维修成本都较普通线路加大。从过去几年的养护维修情况分析，重载铁路轨道结构破坏主要形式有轨道部件破损(尤其是夹板裂纹、接头螺栓折断、弹条折断)，钢轨表面的不平顺(波形磨耗等)及线路的严重下沉3种。轨道部件伤损和轨面不平顺产生的主要原因是接头部位的强大冲击力的反复作用，使得这些部位的部件产生疲劳伤损所致。线路严重下沉主要由3方面原因造成：一是道床的沉陷变形：二是路基病害造成的基床坍塌；三是桥涵两头路基的不均匀下沉。根据资料显示，道床的破坏与通过总重成线形关系，而路基破坏则与通过总重成正比，所以这也同时说明重载列车对路基的破坏更加严重。由于路基的变形最终反映在轨道的变形上，因而这些破坏最终都导致了线路养护维修工作量的增加。
图2-1 重载铁路轴重图
2.3.2 重载铁路关键技术问题及对策
以大秦铁路重载技术为代表的我国重载铁路技术已取得较大进步，为我国铁路发
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展大轴重重载运输奠定了重要技术基础。我国铁路进一步发展重载技术在借鉴大秦重载技术体系基础上，应开展以下3个方面关键技术问题研究工作。
（1） 提高我国重载铁路货运能力应从提高铁路运输经济效益为出发点，同时充分考虑国民经济发展和整个社会的整体效益。
我国重载铁路通过技术提升以及既有货车提速改造，货车的技术速度已普遍达到120 km/h，已趋于合理，主要干线列车追踪间隔已达到6～7 min，已经相对饱和，但货运重量尚存较大发展空间。因此，应着力提高货车轴重、扩大列车编组来提高我国重载货运能力，同时研究路网、通道运输能力匹配和运力布局。
（2） 加快研发大功率机车技术。目前，美国、加拿大等重载运输发达国家，重载机车主要采用交流传动、径向转向架和微机控制防滑防空转系统等技术。我国已拥有这类技术，考虑到既有到发线等设备参数，应加快研发牵引重量6 000~8 000 t单编、1.2万 t单元和2.4万 t组合列车的配套机车。
(3) 基于我国基本国情，经济效益比较分析表明，应大力开展27 t通用货车和30 t专用货车技术。车辆动力学性能方面应采用新型径向转向架及优化的悬挂系统采用铝合金或不锈钢等新兴材质的车体以降低车体自重。采用高强度旋转车钩及高性能缓冲器来提升列车纵向动力学等性能。研发配套的27 t通用货车和30 t专用货车装卸装备。
2.4 我国重载铁路技术发展趋势
目前，我国重载铁路技术发展趋势主要涉及隧道基底状态评估和承载能力补强，可通过既有隧道状态检测、重载列车-轨道结构-隧道结构相互作用动力学模型仿真分析，提出重载隧道基底技术条件，进而研究提升既有隧道基底承载能力、强度和安全储备的加固技术条件及加固方法。既有路基强化主要涉及路基状态检测与评估、承载能力补强、沉降控制，既有线路基基本满足开行25 t轴重列车的条件，但需对细粒土基床上部结构进行检测评估，进一步提高轴重应对路基状态系统评估，有针对性地进行病害路基基床加固、过渡段加固、排水与边坡防护及地基加固。既有轨道结构强化涉及客货车速度匹配和曲线超高设置、道岔结构优化、扣件系统强化、特殊区段轨道结构整体强化，可通过既有轨道结构对大轴重适应性评估分析，识别轨道结构薄弱环节，进而完善客货共线曲线超高设置方案，优化道岔尖轨导曲线线形，研制强化扣件，并对小半径曲线、大坡道、道床病害等特殊地段，从保证横向稳定性和提高承载能力方面采取合理的强化措施。[3]
运为主、兼顾客运的“客货并举”策略已成为必然，铁路货运能力的提升势必向重载化发展。发展重载运输、提高铁路运输能力通常可采用增建新线、增加列车行车密
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