轨道结构答案.doc

第一章
1.         简述轨道结构的作用及特点。
答：轨道结构的作用是引导机车车辆的运行，直接承受来自车辆的荷载，并将荷载传至路基或桥隧结构物。有足够的强度，稳定性，耐久性，并具有固定的几何形位，保证列车安全，平稳，不间断的运行。
2.         简述在进行铁路建设时，选择轨道类型时应考虑的因素。
答：先确定钢轨类型，然后从技术经济观点出发，确定与之配套的轨枕类型与铺设数量，以及道床的材料与断面尺寸，使之组成一个等强度的结构整体，充分发挥各部件的作用。
3.         对比高速铁路、重载铁路及城市轨道交通的轨道结构异同点。
答： 高铁路轨道各部件的力学性能，使用性能，组合结构性能都比相应的普通轨道要高许多，必须保证轨道结构具有高平顺性和稳定性。
重载铁路由于轨道承受的荷载大，反复作用破坏严重，所以必须采用强韧化得轨道，以抵御重载列车对轨道结构的破坏，强化轨道结构强度和延长使用寿命，确保列车的运行安全减少养护维修工作量。
城市轨道交通结构简单 整体性强 具有坚固性 稳定性 均衡性 确保行车安全，平稳 舒适。具有足够的强度，刚度，便于施工，易于管理，可靠性高，使用寿命延长，可以减少维护活避免维修，并利于日常的清洁养护，降低运营成本。要求扣件强度高，韧性好。采用成熟的新工艺，新技术，新材料，满足绝缘，减振降噪和减轻轨道结构结构自重等需求，尽可能符合城市环境，景观等要求。
第二章
1.         有砟轨道结构的主要组成及其功用是什么？
答：有砟轨道结构
组成部件: 钢轨、轨枕、联结部件、道床、道岔、防爬设备等 
作用:引导机车车辆运行;直接承受由车轮传来的荷载，并把它分布传递给路基或桥隧构筑物。对轨道结构本身的要求：足够的强度、刚度、稳定性和规定的几何形位 ；保证列车按规定的速度安全运行，同时满足少维修的原则要求。
2.         钢轨的类型有哪些？钢轨分级使用的含义是什么？
钢轨的类型: 按《43~75kg/m热轧钢轨订货技术条件》（TB 2344）我国钢轨分为43，50，60，75kg/m四种类型。
钢轨分级使用： 钢轨的二次或多次使用； 钢轨在一次使用中的合理倒换使用。
3.         依照打磨的目的及磨削量分类，钢轨打磨的种类有哪些？
预防性打磨：为控制钢轨表面接触疲劳的发展，在裂纹开始扩展前将裂纹萌生区打掉的技术。 
特点：打磨周期短；打磨深度浅：轨顶一般为0.05~0.075mm；外轨内缘和内轨外缘一般为0.1~0.15mm。
保养性（断面廓形）打磨：将钢轨断面打磨成最佳轮轨接触的几何形状，以延缓波磨和其他疲劳伤损的产生的技术。特点 ：在曲线地段，可明显降低轮轨横向力和冲角，减轻钢轨侧磨
修理性打磨：用来消除已产生的钢轨磨耗，如：波浪形磨耗、车轮擦伤、轨裂纹、马鞍形磨耗等；特点：钢轨的一次磨削量较大，打磨周期长；不能消除引起波磨、钢轨剥离及掉块的潜在的接触疲劳裂纹。
4.         比较一下木枕及混凝土枕的优缺点。
木枕： 
优点 :易加工、运输、铺设、养护维修;弹性好，可缓冲列车的动力冲击作用 ;与钢轨联结较简单 ;良好的绝缘性 
缺点:消耗大量优质木材，价格较高 ;易腐蚀、磨损，使用寿命短 ;强度、弹性不均 .
混凝土枕： 
优点 :纵、横向阻力较大;刚度大，轨底挠度较平顺，动力坡度小 ;高弹性垫层保证轨道弹性均匀;使用寿命长，降低养修费用;节约木材; 
缺点:不平顺处，轨道附加动力增大，对轨下部件的弹性要求更高 
5.         简述碎石道床断面的三个特征。
碎石道床断面包括道床厚度、顶面宽度、边坡坡度三个主要特征。
6.         有砟轨道道床的功能有哪些，对材质有何要求？
有砟轨道道床的功能：承受来自轨枕的压力并均匀地传递到路基面上，使之不超过路基面的容许应力；  提供轨道的纵横向阻力，保持轨道的稳定； 提供轨道弹性，减缓和吸收轮轨的冲击和振动；提供良好的排水性能，以提高路基的承载能力及减少基床病害； 便于轨道养护维修作业，校正线路的平纵断面。法、日等仍然采用散体道床结构
材质：碎石、天然级配卵石、筛选卵石、粗砂、中砂及熔炉矿砟等； 分级：一级、二级，京沪特级； 级配  粒径：25～70mm(一般)，粒径越小，强度、排水差；接触面积大，吸收动能能力强高速铁路：25～50mm。形状：正方形最好，长方形次之，片状最差
第三章
1.       什么是无砟轨道？简述我国350km/h及以上高速铁路采用无砟轨道的必要性。
无碴轨道又称混凝土整体道床，是一种在坚实基地上直接浇筑混凝土以取代传统道砟层的轨下基础。CRTS1;CRTS2;CRTS3
2.       我国无砟轨道结构主要有哪些类型？
无砟轨道结构形式包括整体道床式轨道、弹性支撑块式轨道、梯形轨枕、钢弹簧浮置板轨道等。其中后几种主要用于减振降噪要求较高的地段。
3.       有砟轨道与无砟轨道的优缺点。
无砟轨道的优点：整体性强，稳定性好；轨道几何形位易于保持；有利于铺设无缝线路。其轨道变形很小，变形发展较慢，从而减少养护维修工作量，改善劳动工作条件，这对于运量大，行车速度和密度均较高的线路，以及通风照明条件差的长大隧道，效果尤为显著。此外，还可减少隧道的开挖面积，增加隧道或桥梁净空（减轻重量），外观整洁美观，坚固耐久。
无砟轨道的缺点：(1)整体道床工程投资费用高；(2)要求较高的施工精度和特殊的施工方法 ；(3)对扣件和垫层也有特殊要求；(4)在运营过程中一旦出现病害，整治非常困难；(5)没有减振措施的无砟轨道振动噪声大于有砟轨道。

第四章
1.       直线和曲线轨道几何形位的要素有哪些? 这些要素的具体含义是什么？如何测量？
从横断面上看： 
轨距及轨距加宽：轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离，为保证机车车辆顺利通过曲线，曲线轨距应考虑加宽。
测量：轨距可用专用的道尺、轨检小车等静态方式测量，也使用轨检车进行动态检测。
水平：两股钢轨的顶面应置于同一水平面（直线）或保持一定水平差（曲线）。
测量：水平也用道尺或轨检小车等工具和设备进行静态测量，使用轨检车进行动态检测。
超高：曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定的超高，以使车体重力的向心分力抵消其曲线运行的离心力。 
轨底坡：为保证有锥形踏面的车轮荷载作用下钢轨顶面受力均匀，轨道的两股钢轨均应向内倾斜铺设，形成适当的轨底坡
从纵断面上看： 
轨道的前后高低：钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度，为行车平稳创造条件。 
2.       什么是静态检测和动态检测？其特点是什么？
静态检测：
动态检测：
3.       我国《技规》规定轨距测量部位在钢轨顶面下16 mm处（里侧），为什么？
由于钢轨轨顶呈圆弧状，轮缘也有一定的曲线，轮缘与钢轨的接触点一般都在轨顶下10～16 mm处。所以我国《铁路技术管理规程》规定，轨距是在钢轨踏面（顶面）下16 mm 范围内两股钢轨工作边之间的最小距离。
4.       什么是轨底坡？轨底坡设置的目的是什么？
轨底坡：由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是1／20的斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜度，因此轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称之为轨底坡。
设置轨底坡的目的：使轮轨接触点集中于轨顶中部；；提高钢轨的横向稳定能力；避免或减小钢轨偏载；减轻轨头不均匀磨耗和轨头塑性变形；延长钢轨使用寿命。 
5.       为什么要进行曲线加宽？高速铁路的曲线为什么又一般不加宽？
曲线轨距加宽的目的： 为使机车车辆能顺利通过曲线，并使轮轨间的横向作用力为最小，减少轮轨磨耗，在半径很小的曲线轨道上，轨距要适当加宽。
小曲线半径
6.       曲线轨道超高设置的目的是什么？如何设置？
曲线外轨超高的目的：抵消离心力的作用，保证两轨受力比较均匀；保证旅客舒适、货物稳定；保证行车平稳和安全。
超高设置方法1.外轨提高法：目前使用较多的是外轨提高法，即保持内轨标高不变而只抬高外轨。2、线路中心高度不变法：内外轨分别各降低和抬高超高值一半而保证线路中心标高不变的方法，在建筑限界受到限制时才采用，如城市地下无砟轨道的曲线地段。日本在高速铁路上，为了减轻车辆重心的上下变动和避免过长的缓和曲线，采用了此方法。
7.       如何确定曲线轨道的超高值？（或推导超高计算公式）

8.       缓和曲线设置的目的是什么？
使未被平衡的离心力平稳变化，超高和轨距加宽逐渐变化，保持列车在曲线运行的平稳性。
9.         为何限制圆曲线最小长度和缓和曲线夹直线最小长度？
圆曲线最小长度和缓和曲线夹直线最小长度：列车运行平稳；旅客乘坐舒适(外轮升高（或降低）速度（超高时变率）未被平衡的加速度（欠超高）变化率)；列车在缓和曲线始终点产生的振动不叠加；取决于：T：振动，L0>=(1.5～2.0)Vmax/3.6

第五章
1.       连续弹性基础梁理论与弹性点支承基础梁理论有何不同？
将轨枕对钢轨的支承视为连续支承，其支承刚度为钢轨基础弹性模量。用该模型可以求得精确严密的解析解，方法简便直观，应用广泛。
两种模型计算结果所得的钢轨变形相差不大， 但弯矩相差9～10%，但后者计算过程方法简单，应 用较为广泛，。

2.       简述连续弹性基础梁理论的模型、求解思路。
3.       准静态法中如何考虑动力增值因素（以速度小于120 km/h为例）？

4.       推导混凝土枕轨下截面及中间截面的弯矩表达式。

5.       通过对道床底面应力的检算，若发现路基表面的应力检算不合适，可以采用哪些措施来进行加强？并说明理由。
①增加枕宽度; ②加厚道床; ③轨变重些（动力小）; ④路基改良、挤密桩等。
6.       对比静态计算、准静态计算、动态计算的异同点。
静力分析： 不考虑动力荷载的影响 ;准静态分析：在静力分析的基础上考虑一定的动力增量进行分析;动力分析：建立轨道动力分析模型进行计算.

第六章
1.       什么是道岔？道岔的功用是什么？
，道岔是机车车辆从一个股道转入或越过另一个股道的轨道设备，在铁路站场布置中应用广泛。道岔实现轨道的连接与交叉。
2.       单开道岔主要由哪三部分组成，各部分主要由哪些部件组成？ 
单开道岔由转辙部分，连接部分、辙叉和护轨部分组成。转辙部分包括：尖轨和基本轨及转辙器；连接部分包括：直股连接股与曲股连接股、辙叉和护轨部分包括辙叉、护轨、翼轨等组成。
3.       什么是有害空间？
在固定辙叉中，从辙叉咽喉至心轨实际尖端的轨线中断的距离称为“有害空间”，车轮通过有害空间时，叉心受到撞击，损失列车动能，增加列车运行的不平顺。
4.       查照间距 和 指的是什么？对行车有何影响？
指道岔护轨作用边至心轨作用边的查照间隔D1:保证车轮轮对在最不利的条件下，最大轮对一侧轮缘受护轨的引导，而另一侧轮缘不撞击辙叉心。D1>=1391mm，容许范围为1391-1394。
D2：护轨作用边至翼轨作用边的查照间隔：为保证最小车轮轮对通过道岔时不被楔住，设置的长度。    D2<=1348mm。
5.     如何提高道岔的直向和侧向过岔速度？
直向过岔速度提高：加强道岔整体结构，采用新型结构和新材料，提高道岔的整体稳定性；尽量减小道岔各部位的冲击角；采用可动部件辙叉，从根本上消灭有害空间，保证列车过岔时的连续性和平顺性；采用特种断面尖轨和弹性可弯式固定型尖轨跟端结构。增强尖轨跟端的稳定性，避免道岔直向上不必要的轨距加宽，采用淬火的耐磨尖轨和基本轨；采用无缝道岔加强道岔的维修养护。保持良好状态。
侧向过岔速度：采用大号码道岔，可加大导曲线半径，减少车轮对道岔各部分的冲击角，是提高侧向过岔速度的主要措施。加大道岔的构造强度；以曲线尖轨取代直线尖轨或采用曲线辙叉；采用变曲率的导曲线。减小车轮进入曲线的冲击角，降低动能损失，减少未被平衡的离心加速度及变化率。采用对称道岔，可提高导曲线半径。
第七章
1、无缝线路的类型有哪些？铺设无缝线路有何意义？
内部温度应力不同：温度应力式与放散温度应力式
铺设的位置设计要求不同分：路基无缝线路、桥上无缝线路，岔区无缝线路等；
普通无缝线路：l＝1000~2000m;区间无缝线路：l≤区间长度;跨区间无缝线路：l＞区间长度并焊连无缝道岔
3、影响无缝线路稳定性的主要因素有哪些？
保持稳定因素：道床横向阻力；道砟，道床肩部，线路维修作业影响 ；轨道框架刚度；钢轨，扣件；丧失稳定的因素：温度压力与轨道初始弯曲。弹性初始弯曲在温度力与列车作用力，塑性初始弯曲在轧钢和运输铺设等。
4、简述无缝线路设计锁定轨温范围确定的步骤。
根据强度条件确定允许的降温幅度；根据稳定条件确定允许的升温幅度；根据钢轨折断时的断缝值确定的允许降温幅度；实际锁定轨温为零应力状态轨温，在设计检算时，为安全计，取最大升温为最高轨温与施工锁定轨温之差，最大降温为施工锁定轨温上限与最低轨温之差。
5、轨缝设置的原则是什么？如何计算并设置缓冲区的轨缝值？

6、为什么说无缝线路可以无限长？
一根钢轨的温度力Pt＝2.48DtHF
Pt=2.48△tf,两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化幅度△t有关，与钢轨的断面截面积有关，与钢轨本身长度无关。控制轨温变化幅度，高可控制温度力。
7、跨区间无缝线路有何特点？其设计包含哪些主要内容？
胶接绝缘接头和冻结接头广泛应用；道岔无缝化技术运用;跨区间无缝线路的焊接和施工组织与作业项目多而难，要求高；跨区间无缝线路养护维修配备的设备多，要有应急处理方案；桥上无缝道岔技术要求高。
      单元轨条长度设计；锁定轨温设计；爬行观测桩的设置；无缝道岔单元轨条设计
一、简答题（共60分）
1、（5分）中间扣件的功用是什么？
2、（5分）简述直线轨道几何形位及其含义。
3、（5分）缓和曲线长度的确定原则是什么？
4、（5分）表征轨道弹性的基本力学参数有哪些？并说明他们的关系。
5、（5分）简述脱轨的类型。脱轨系数如何定义？
6、（5分）道岔的“查照间隔”是指什么？为什么要检查这两个尺寸？
7、（5分）无缝线路保持和丧失稳定的因素有哪些？
8、（5分）为何限制未被平衡的加速度、余超高、欠超高？
9、(10分) 无缝线路设计的主要步骤及内容有哪些？
二、（10分）绘制普通单开道岔结构示意图,并标注道岔的三个组成部分的名称，以及道岔理论长度、实际长度、道岔中心。
三、（10分）推导混凝土枕枕中截面的弯矩表达式。
四、（10分）某地区，无缝线路固定区钢轨在冬季轨温－35℃时断轨，断缝8.2cm，求：钢轨的锁定轨温？画出断轨后该段线路钢轨内的温度力分布图。

（计算参数60kg/m钢轨，断面积为77.45 cm2，道床纵向阻力 r = 80 N/cm的，：轨钢的弹性模量 E= 2.1×105 Mpa，钢轨的线膨胀系数a=11.8×10-6 /℃ ）
五、（10分）既有线上半径R=600m的曲线, 曲线外轨实设超高为90 mm, 当摆式列车以速度290km/h运行时，请问摆式列车的摆角为多少？（允许未被平衡的超高为75mm）
六、（10分）就你了解的内容，谈一谈城市轨道交通对轨道结构有何特殊的要求？