铁道概论课件

目录

第一章绪论 (9)

1．1 现代交通运输的作用、性质和种类 (9)

1．1．1 现代交通运输业的作用 (9)

1．1．2 现代交通运输业的性质 (9)

1．1．3 现代交通运输业的种类 (10)

1．2 铁路运输业 (16)

1．2．1 铁路运输业的发展史 (16)

1．2．2 铁路运辅业的特点、设备和运输组织工作 (24)

复习思考题 (26)

第二章铁路线路 (27)

2．1 概述 (27)

2．1．1 铁路基本建设程序 (27)

2．1．2 铁路线路等级 (28)

2．1．3 铁路主要技术标准 (30)

2．1．4 线路分类 (30)

2．2 铁路线路的平面和纵断面 (31)

2．2．1 线路平面及平面图 (32)

2．2．2 线路纵断面及纵断面图 (37)

2．2．3 线路标志 (42)

2．3 路基和桥隧建筑物 (44)

2．3．1 路基 (44)

2．3．2 桥隧建筑初 (47)

2．4 轨道 (54)

2．4．1 轨道的组成 (55)

2．4．2 轨道类型 (64)

2．4．3 无缝线路和新型轨下基础 (66)

2．4．4 轨道上两殷钢轨的相互位置 (68)

2．4．5 高速铁路的轨道结构 (71)

2．6 工务工作 (75)

2．6．1 线路维修 (76)

2．6．2 线路大修 (77)

2．6．3 线路作业的机械化 (77)

复习思考题 (79)

第三章铁路车站与枢纽 (81)

3．1 概述 (81)

3．1．1 车站的定义及作用 (81)

3．1．2 区间、闭塞分区、区段及站界 (82)

3．1．3 车站的分类及等级划分 (84)

3．1．4 车站线路种类B线间距离 (87)

3．1．5 车站的组织管理系统 (90)

3．2 中间站 (90)

3．2．1 中间站的任务 (90)

3．2．2 中间站的作业和设备 (91)

3．2．3 股道、道茁的编号匠股道有效长 (92)

3．3 段站 (97)

3．3．1 区段站的任务和分布 (97)

3．3．2 区段站的作业和设备 (98)

3．3．3 区段站布置圈 (100)

3．4 编组站 (104)

3．4．1 编组站的任务和分布 (104)

3．4．2 编组站在作业上和设备上的搞点 (105)

3．4．3 编组站布置图 (106)

3．4．4 谓车设备 (108)

3．4．5 编组站综合自动化 (114)

3．5 铁路枢纽 (116)

3．5．1 铁路枢纽的意义 (116)

3．5．2 铁路枢纽设备 (117)

3．5．3 铁路枢纽类型 (118)

复习思考题 (120)

第四章铁路车辆 (122)

4．1 概述 (122)

4．1．1 铁路车辆分类 (122)

4．1．2 铁路车辆标记匠方位 (125)

4．2 铁路车辆构造 (132)

4．2．1 车体及底架 (132)

4．2．2 车辆走行装置 (138)

4．2．3 车钩缓冲装置 (142)

4．2．4 车辆制动装置 (148)

4．2．5 车内设备 (161)

4．3 车辆检修与运用 (163)

4．3．1 车辆定期检修 (163)

4．3．2 车辆运用 (166)

第五章铁路机车 (175)

5．1 概述 (175)

5．1．1 机车分类 (175)

5．1．2 我国机车的发展概况 (175)

5．1 ．3 机车牵引特性 (176)

5．1．4 电气化铁道 (178)

5．2 内燃机车 (181)

5．2．1 内燃机车传动装置 (182)

5．2．2 内燃机车组成 (184)

5．2．3 几种国产内燃机车的比较 (189)

5．2．4 内燃动车组简介 (190)

5．3 电力机车 (191)

5．3．1 电力机车组成 (191)

5．3．2 电力机车的电气设备及其电路 (193)

5．3．3 电力机车的基本工作原理 (195)

5．3．4 电力机车的发展 (196)

5．4 电气化铁道供电系统 (200)

5．4．1 牵引变电所 (201)

5．4．2 接触网 (204)

5．4．3 运动系统 (207)

复习思考题 (210)

第六章铁道信号与通信 (212)

6．1 铁路信号概述 (212)

6．1．1 铁路信号的分类 (212)

6．1．2 固定信号机的种类及作用 (212)

6．1．3 固定信号机的设置位置 (214)

6．1．4 固定信号机的显示方式 (216)

6．1．5 信号表示器 (219)

6．1．6 信号标志 (220)

6．1．7 常用移动信号 (220)

6．2 联锁设备 (221)

6．2．1 联锁与进路的概念 (221)

6．2．2 对联锁设备的基本要求 (222)

6．2．3 联锁设备分类 (222)

6．2．4 电气集中联锁 (223)

6．2．5 计算机联锁 (231)

6．3 闭塞设备 (233)

6．3．1 闭塞的基本要求 (233)

6．3．2 基本闭塞方法 (234)

6．4 机车信号及列车运行速度控制系统 (243)

6．4．1 机车信号 (243)

6．4．2 列车速度控制系统 (246)

6．5 调度集中和调度监督 (250)

6．5．1 调度集中 (250)

6．5．2 调度监督系统 (253)

6．5．3 铁路运输调度指挥管理信息系统 (253)

6．6 通信设备 (254)

6．6．1 铁路通信系统的组成 (254)

6．6．2 铁路主要专用通信设备 (255)

6．6．3 铁路无线通信设备 (258)

6．6．4 地区电话设备 (260)

6．6．5 长途电话设备 (262)

复习思考题 (263)

第七章铁路运输组织 (265)

7．1 旅客运输组织 (265)

7．1．1铁路旅客运输概述 (265)

7．1．2 旅客运输生产过程 (270)

7．1．3 行李、包裹运输 (273)

7．1．4 旅客运输安全 (276)

7．2 货物运输组织 (278)

7．2．1 货物运输概述 (278)

7．2．2 货物运输生产过程 (283)

7．2．3 全路货运营销及生产管理系统(FMOS)简介 (287)

7．2．4 铁路指运事故 (291)

7．3 铁路行车组织 (294)

7．3．1 列车的编组 (294)

7．3．2 车站行车组织工作 (297)

7．3．3 分局(局)行车组织工作 (302)

7．4 铁路运输安全概述 (308)

7．4．1 铁路运输安全的意义 (308)

7．4．2 行车安全 (310)

7．4．3 人身安全 (312)

复习思考题 (317)

第八章城市轨道运输简介 (318)

8．1．1 地下铁道发展概况 (318)

8．1．2 地下铁道系统构成 (319)

8．1．3 地下铁道行车组织与运营管理 (322)

8．2 城市轻轨运输 (323)

8．2．1 城市轻轨发展概况 (323)

8．2．2 城市轻轨系统构成 (325)

8．2．3 城市轻轨行车组织与运苜管理 (327)

复习思考题 (329)

参考文献 (330)

第一章绪论

1．1 现代交通运输的作用、性质和种类

1．1．1 现代交通运输业的作用

国民经济发展的规模和速度在很大程度上以交通运输业的发展为前提条件的。交通运输业又是流通领域的支柱，它是沟通工农业、城、地区、企业之间经济活动的纽带，是面向社会为公众服务的公用事业，是对国民经济和社会自发展具有全局性、先行性影响的基础行业。

(1)运输业中的交通网络，就好像是布满祖国各地的脉络，把全国联成一个同意的整体，为各民族的团结，提高人民生活水平发挥着重要的作用。

（2）运输业把国民经济中各生产部门的产、供、销有机的结合在一起，成为发展社会主义市场经济和工农业现代化的先导。

(3)运输业对巩固国防，实现国防现代化以及在反侵略战争中具有重要的作用，甚至是用经济尺度所不能衡量的。

(4)运输业在对外开放、对外贸易和发展世界各民族间的友好往来以及在国际间经济、技术、文化交流中发挥着重要的作用。1．1．2 现代交通运输业的性质

现代交通运输业是国民经济的有机组成部分,它具备物质生产和为社会公众服务的多重性质,是一个具有鲜明服务功能的物质生产

部门。

1．运输业具备物质生产的三要素

劳动力、劳动对象和劳动资料是生产的三要素，人们借助于劳动工具，作用于劳动对象，使之适合自己的需要就是物质生产。以铁路为例：线路、站场、机车车辆等各种固定和移动的设备，是铁路运输业从事物质生产的劳动资料；铁路职工利用劳动资料，按照旅客和货主的要求，有目的地改变旅客和货物在空间上的位置，由此发生的场所变动，就是运输生产的产品。铁路职工是劳动力，旅客和货物是服务对象。运输业对它的劳动对象只提供服务，而不能自由支配。

2．运输是进行物质产品生产的必要条件

运输业不创造新的物质产品，不改变劳动对象的形状和性质，只变动劳动对象的空间位置，但它是进行物质生产的必要条件，也是物质生产过程不可缺少的重要环节。

3．运输业的产品是“位移’’

它的计算单位是“人2km”或“t2km”，为了统计上的方便，通常采用换算吨公里来计算。运输业的产品不能储存、调拨和积累，这是因为运输业的产品——旅客和货物的位移，同运输过程不能分离，即位移的生产和消费是同时进行的，在它生产出来的同时就已经消费了。

1．1．3 现代交通运输业的种类

现代交通运输业主要包括铁路、公路、水路、航空及管道运

输等方式。

1．1．3．1 五种运输方式的特点

1．铁道运输

铁路运输是以固定轨道作为运输道路，由轨道机械动力牵引车辆运送旅客和货物的运输方式。铁路运输与其他各种现代化运输方式相比较，具有运输能力大、速度快的特点。每一列车运载旅客和货物的能力远比汽车和飞机大得多，我国常规铁路的旅客列车运行速度一般为80km／h左右，快速旅客列车目前可达120～160km／h。此外铁路运输成本较低，且受气候条件限制较小，一般可全天候运营并能做到安全正点。

2．公路运输

公路运输是汽车在公路上运送旅客和货物的运输方式。它的主要优点是机动灵活，对客货运量大小具有很强的适应性。汽车运输一般可实现门到门的直达运输，提高中短途运输的送达速度，加速货物资金周转。公路运输还可担任铁路、水路等运输方式的补充和衔接。公路运输(高速公路除外)与其他运输方式相比较，具有投资少、资金周转快、投资回收周期短和技术改造较容易等优点。

3．水路运输

水上运输是利用船舶和其他工具在河流、湖泊、海洋中运送旅客和货物的一种运输方式。水路运输按航行的区域分为远洋运输、沿海运输和内河运输等三种类型。水路运输的运输能力相当大，在海洋运输中，目前世界上超巨型油轮的载重量可达55万t，巨型客船也可达

8万t。水上运输具有占地少、运量大、投资省、运输成本低等突出的优点。但其运输速度较其他运输工具慢且受自然条件限制较大。

4．航空运输

航空运输是用飞机运送旅客和货物的一种运输方式。航空运输在20世纪崛起，是运输业中发展最快的行业。与其他运输方式相比，最大的优点是速度快，且具有一定的机动性。航空运输还具有不受山川地貌、河流湖?白等限制，只要有机场和导航设施保证，即可开辟航线。其缺点是载运能力小、能源消耗大、运输成本高。

5．管道运输

管道运输是以钢管作为运输通道，并备有固定式机械动力装置的现代化运输方式。管道运输是近几十年来得到迅速发展的一种运输方式，主要以流体能源石油、天然气、成品油为运输对象，现在还可以运输煤和矿石等货物。管道运输具有运送能力大、效率高、成本低、能耗小等优点。管道运输所用的管道埋于地下还具有占地少、不受地形坡度限制、不受气候影响、能长期稳定运行、沿线不产生噪声且漏失污染少等优点，是一种很有发展前景的现代运输方式。但管道运输由于长期定点、定向、定品种运输，调节范围窄且不能输送不同品种的货物。

各种运输方式都有自己的优缺点和适用范围，既相互独立，又相互依存，既有协作，又有竞争。只有多元化的综合利用、合理布局、协调发展，建成科学的综合运输体系才能对我国的国民经济发展发挥最大的作用。表1—1所示各种运输方式主要技术经济特性比较。

表1－1 各种运输方式主要技术经济特点比较

1．1．3．2 五种运输方式在我国的地位

新中国成立以来，特别是改革开放以来，交通运输业有了长足的发展，技术水平也有了很大的提高，现已基本形成了横贯东西，沟通南北、联系世界、水陆空并举的综合运输体系。但是，它的发展仍然不能满足国民经济快速增长的需要。因此，在今后的一段时期内，发展交通运输业仍然是经济建设的重点。而交通运输业能否快速健康的发展关键在于运输业体制的转变和运输能力增长方式的转变。根据我国国情和交通运输发展规划，我国的交通运输业的发展方向是：1．铁路发挥骨干作用

我国疆域辽阔、人口众多、资源分布不均，各地区经济发展极不平衡，需要铁路长途运输大宗货物。从我国国情出发，铁路运输应是我国主要运输方式。

我国铁路建设正在得到快速发展，截止到2001年全国铁路营运

里程已达7万km，货物周转量达到14 250亿t2km，旅客周转量达到4 637亿人2km，分别占全国各类交通周转量的30％和36％。

2．公路发挥基础作用

公路运输是人们最普遍使用的交通运输方式，是交通运．输行业的基础。“要想富先修路”最初的意思就是兴修公路。2000年全国公路通车里程达到140万km，较1995年116万km增加24万km。全国公路网已经形成，实现了“县县通”，同时新建了一大批新公路，包括高速公路和高等级公路，通过新建和改造，形成了以高速公路为骨架的，纵横全国的国家级干线道路网。

3．进一步加强水运建设

水运在我国有悠久的历史，并不因为铁路、高速公路和航空等运输方式的大发展而降低它的作用。其中远洋和沿海运输是水运发展的重点。90％以上的外贸物资是由远洋运输完成的。到2000年全国港口拥有万吨级以上泊位784个，比1995年的增加346个；货物吞吐量2000年为22．1亿t，比1995年增加15．1亿t。我国南方有丰富的内河水运资源，上海浦东新区开发和长江三峡工程建设，将使长江黄金水道显示出它的巨大作用；京杭运河、江南水网、珠江水网的重点建设和内河港口采用先进设备和设施，整治航道和泊位，都将大大促进内河货物的运输，适应客运和旅游业的发展。

4．民航要以新的姿态迎接更大发展

航空运输是先进的运输方式，有着广泛的发展前途。进入20世纪90年代，我国的民航事业得到了快速发展，2000年全行业共完成

运输总周转量1 225 007万t2km，比上年增长15．4％；完成旅客运输量6 721．66万人，比上年增长10．3％。定期航班航线总条数为1 156条，航线里程为150．29万km，民航客运周转量在各种运输方式中所占的比重从1994年的0．45％增加到2000年的7．9％。机场建设有了很大的发展，2000年全国在用航班机场143个，比1994年增加34个，已形成了连接全国各大中城市的航空网络，航空运输对我国国民经济发展的作用越来越显著。随着人民生活水平的提高，国际交往的日益频繁，民航不仅提供了运输服务，缩短国与国的距离，而且地位越来越重要。为了促进我国航空运输业更快的发展，须大力发展航空制造业，研制先进的导航设备、交通管制设备，开发先进的航空运输技术。在营运过程中要保证“安全第一，正点飞行，优质服务”。

5．适当发展管道运输

现代管道运输的发展和能源工业特别是石油工业的发展密切相关。我国的第一条管道网是20世纪50年代建设的全长147 km，管径为150 mm的克拉玛依一独山子输油管道。到2000年管道网总长度已达2．47万km，货运周转量为635．2亿t2km，占全部货运周转量的1．4％。随着石油天然气产量的提高，管道运输网络将得到重点调整和改造。特别是随着“西气东输”工程的建设，管道运输必将得到快速发展。交通运输业是国民经济的基础，加快综合交通运输体系的建设，将是中国交通运输业发展的重要方向，具有现实和深远的意义。综合交通运输体系是在五种运输方式的基础上组建起来的，

是对单一的运输方式而言的，是各种运输方式在社会化的运输范围内和统一的运输过程中，按其技术经济特点组成分工协作、有机结合、连接贯通、布局合理的交通运输综合体，形成的统一运输过程，是生产力发展到一定阶段的产物。

1．2 铁路运输业

1．2．1 铁路运输业的发展史

从1825年世界第一条公用铁路——斯托．克顿至达林顿铁路在英国出现，揭开了铁路运输的序幕，距今已有177年的历史。16世纪中叶，英国开始兴起了采矿业，为提高运输效率，在道路上铺了两根平行，的木材作为轨道。17世纪时，将木轨换成了角铁形状的钢轨，角铁的一边起导向作用，马车择在另一条边上行驶。后经多年的改进，才逐渐形成今天的钢轨，因此，各国至今都沿用“铁路”这一名称。

1．2．1．1 世界铁路运输业的发展

自从英国修建世界第一条由蒸汽机牵引的铁路以后，由于它显著的优越性，备受人们的青睐，在很短的时间内，铁路运输得到下迅速的发展。到20世纪木，世界铁路运营里程总长已达130万km以上。从地理分布上看，美洲铁路约占^世界铁路总长的2／5，欧洲占1／3，而非洲、大洋州和亚洲得总和还不到1／3。由此可以看出，世界铁路的发展和分布情况极不平衡，而且在修建和发展铁路的趋势上也不尽相同。

继英国1846年采用了臂板信号机、1868年采用了自动车钩和空气制动系统之后，铁路的行车速度和可靠性大大增加，铁路运输得到了很大的发展。此后，特别是第二次世界大战以后的一个相当长的时期内，由于一些国家基本实现了工业化并发展到较高的水平，产业结构和交通体系等需要的调整，尤其是汽车和飞机制造业的迅速发展，使得铁路面临公路和航空运输的双重挑战，再加上自身管理体制的不适应和经营管理不善等原因，使得铁路在这一时期发展相对迟缓，有的国家和地区甚至出现停滞的局面，造成世界铁路网规模缩小，客货运量比重下降；经营亏损严重，铁路发展进入了低谷。

1973年，世界能源危机，使公路和航空运输发展受到限制，而铁路运输受此影响相对较小，加上运输过程中排放的废气及产生噪声对生态环境的污染和其他交通运输工具相比最低。特别是高速、重载铁路运输的出现，更使人们认识到铁路在国民经济发展和人民物质文化生活提高中，具有不可忽视的地位和作用。世界各国铁路正在步人一个新的发展时期。

1．2．1．2 我国铁路运输业的发展

1．解放前的几条铁路

中国第一条铁路是1876年在上海修建的吴淞铁路，它是英国侵略者采用欺骗的手段修建的。该铁路从上海至吴淞镇，全长14．5 km，轨距762 mm。这条铁路后被清政府以28．5万两白银收回并拆除。

中国自己创办的第一条铁路，是1881年修建的唐胥(唐山到胥各庄)铁路，是清政府为了解决煤炭运输而修建的，铁路全长lo km。由

中国人自己集资，自己设计并自己修建的准轨铁路，是1891年和1893年先后通车的基隆至台北、台北至新竹的两条铁爷，全长100km。最值得中国人为之骄傲的铁路是在杰出的铁路工程师詹天佑领导下，由中国工程技术人员主持、设计、施工的京张铁路(北京至张家口)，于1905年10月开工，1909年建成比原计划提前两年。采用1 435 mm 轨距，全长201 km的京张铁路工程相当艰巨。因为自南口进入燕山山脉军都山后，岭高坡陡，四座需开凿的隧道全靠人工修筑。由于这一带地势很陡，坡度很大，为使列车安全通过山岭，詹天佑在青龙桥车站设计了“人’’字形爬坡线路，解决了这一难题。京张铁路设计和建设的成就，充分显示了中国人民的智慧和力量，在中国铁路史上写下了光辉的篇章。

旧中国的铁路具有浓厚的半封建半殖民地色彩，铁路分布极不均衡，铁路数量少，布局不合理，约占国土面积15％的东北、华北地区铁路长度占全国铁路总长的65％，而占国土面积60％的西南和西北地区，却仅占全国铁路总长的5．5％，有些省份甚至没有铁路。从1876年到1949年的73年间，总共只修建了2．1万km。由于战乱，实际能通车的只有1．1万km，能用的机车仅1 700台，车辆3万余辆；此外铁路的技术设备也陈旧落后、质量差、标准低、种类规格繁杂，机车有120多个机型，钢轨多达13种，线路病害严重，约1／3的车站没有信号机，自动闭塞线路不到2％。所有这一切都是半封建半殖民地中国铁路的真实写照。

2．新中国铁路运输业的发展

新中国成立以后，为了尽快恢复生产，发挥铁路在国民经济建设中的作用，铁路工人和铁道兵一起迅速恢复了受战争破坏的1万多公里铁路。从1950年6月13日修建成渝铁路开始，打响了修建全国铁路的第一战役。到2001底，全国铁路通车里程已达到70 057 km，其中复线22 640 km，电气化线路16 868km，分别占总里程的32．3％和24％。到目前为止，除通往西藏的青藏铁路正在修建以外，全国各省、市、自治区都已通了铁路。特别是国家提出西部开发战略以来，西部铁路偏少的现状正在得到迅速的改变。

到2000年底，除包柳、沿海、京兰、宁西和沿海通道尚未贯通外，其他各通道已基本贯通。通道现有营业里程3．19万km，占全路总营业里程的47％，承担着全路80％的客、货运输周转量。

目前，繁忙通道既有线路运输能力紧张，为适应运输数量增长和质量提高的要求，“十五”期间，铁路将重点强化“八纵八横”铁路通道，预计到2005"Jk纵八横”十六条铁路大通道线路总营业里程将达到3．?3万km。

“八纵八横”路网主骨架的八纵是指：京哈通道(北京一哈尔滨一(满洲里>)；沿海通道(沈阳一大连一烟台一无锡一(上海)一杭州一宁波一温州一厦门一广州一<湛江>)；京沪通道(北京一上海)；京九通道(北京一南昌一深圳一九龙)；京广通道(北京一武汉一广州)；大湛通道(大同一太原一焦作一洛阳二石门一益阳一永州一柳州一湛江一{海口))；包柳通道(包头一西安一重庆一贵阳一柳州一(南宁>)；兰昆通道(兰州一成者一昆明)。八横是指：京兰通道(北京一呼和浩特一兰

州一(拉萨>)，建设青藏铁路；煤运北通道(大同一秦皇岛、神木一黄骅)；煤运南通道(太原一德州、长治一济南一青岛、侯马一月山一新乡一兖州一日照)；陆桥通道(连云港一兰州一乌鲁木齐一网拉山口)；宁西通道(西安一南京一(启东>)；沿江通道(重庆一武汉一九江一芜湖一南京一上海)；沪昆(成)通道(上海一株洲一怀化一贵阳一昆明<怀化一重庆一成都>)；西南出海通道(昆明一南宁一黎塘一湛江)。

大通道中的京沪通道是由既有京沪铁路和规划中的客运专线构成，是华北、东北与华东地区客货交流的主要通道，全线均为复线自动闭塞内燃牵引线路；既有快速客运线路，也有重载货运线路，大部分区段客车最高运行速度达140～160km／h，是全路技术装备水平最高的，运输最繁忙的线路。大通道的煤运北通道由两条功能单一、运能强大、设备先进的运煤专用通路构成，由既有线路大秦、神朔线和在建的朔黄铁路构成，是“三西”煤炭外运通道的重要的组成部分。通道既有线路大秦和神朔铁路均为电气化铁路，其中，大秦铁路是我国第一条双线、自动闭塞、重载、大能力的运煤专用线，具备万吨列车的运行条件。

与铁路建设发展的同时运输装备相应也得到快速发展，突出地表现在四次“大提速”。使繁忙干线旅客列车速度由100km／h左右，普遍提高到140～160km／h的水平。目前，我国铁路已基本掌握旅客列车时速160 km等级的配套技术。截止2001年，全国提速里程达到13 000km，基本覆盖全国较大城市和大部分地区。全路旅客列车平均旅行速度达到61．9km／h，特快列车达到92．8km／h，特快列