高速铁道技术论文

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高速铁道技术论文范文第1篇

关键词：高速铁路；路基过渡段；研究现状

中图分类号：U412文献标识码： A

1引言

铁路的发展必须以安全性、可靠性、舒适性等为前提，以线路的高平顺性和轨下基础的稳定性作保证。高速铁路的建设不可避免地会遇到不同轨下基础连接处的过渡段，这些地段恰恰是高速铁路线路的薄弱环节，由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起钢轨的弯折变形，致使不平顺的产生。为了保证高速铁路线路的高平顺性，必须对线路刚度有突变的区域进行过渡段的设置。

2国外轨道过渡段的研究现状

随着高速铁路的修建并成功投入运营，国外在高速铁路的修建过程中，一直非常注重过渡段部位，并对过渡段的处理措施做过专门的研究。90年代初德国Gobel和Weisemann等人在室内模拟时速160km的列车作用下，由土工格栅加固后路堤承载力的增加和沉降量减小的问题。意大利国家铁路公司曾经应用双向土工格栅加固铁路路堤，在不同的横断面上安装测试原件，以确定不同类型车辆经过时产生的动应力场。美国TTCI研究人员CharityD.Sasaoka和David Davis为解决大轴重对轨道过渡段的影响，利用NUCARSTM和GeotrackTM软件模拟轨道刚度和阻尼对过渡段的影响分析，得出提高过渡段区域轨道结构的阻尼可以使车轮对轨过渡段的作用衰减30%，此外还认为减小桥梁刚度的最好方法是调整桥上枕下刚度；美国TTCI研究人员Dingqing Li和David Davis对引起和加速路桥过渡段及轨道过渡段破坏的因素进行了研究并得出评估过渡段和一些减缓过渡段破坏的措施。

对于路基与桥梁、涵洞、隧道、隧道与桥梁等过渡段的研究国外己有不少，日本在路基与桥梁过渡段设置碎石填筑段；德国则是加宽路基与桥梁过渡段中路基的宽度，道柞厚度沿桥梁至路基方向逐渐递减，以使线路刚度逐渐变化；法国是在路基与桥梁过渡段设置过渡桥台等。

3国内轨道过渡段的研究现状

在国内，我国铁道部科学研究院、西南交通大学、原上海铁道大学等有关研究者也先后通过模拟试验研究了在列车重复荷载作用下路基基床的动应力响应特性，但这些试验和研究一般都是针对路基而言,而非针对过渡段。另外，我国在秦沈客运专线、遂渝客运专线等对路基与桥梁、涵洞、隧道等过渡段都进行过大量试验研究,对于路基与桩板结构过渡段的研究，我国也己在遂渝线进行过研究。石家庄铁道学院杨广庆等进行了高速铁路路基与桥梁过渡段的技术措施分析,并指出设置钢筋混凝土过渡板对路桥间的刚度平顺过渡非常有利,但必须配以其他级配粗粒料或加筋土路堤结构等处理措施才`能解决路桥间沉降差引起的轨面弯折对行车的影响。西南交通大学罗强、蔡英等间等运用车辆一轨道一路基相互作用的动力学理论,全面分析了路桥过渡段的轨面弯折变形、轨道基础刚度的变化、不同的行车速度、车辆进出过渡段等情况对车辆垂向加速度和轮轨垂向力等动力学性能指标的影响规律，并指出路桥结构的工后沉降差引起过渡段轨面弯折变形是影响行车安全与舒适的主要因素,而路桥间的刚度差、列车的行车方向对行车的动力学性能指标影响不显著，并对过渡段的变形限值和过渡段长度的确定方法进行了一些研究。

西南交通大学王于等以有碎和无碎轨道的过渡段为例，进行了车辆一轨道垂向动态相互作用的仿真研究，指出了在确定轨道过渡段长度时，应考虑动力学性能评价指标，并提出了确定轨道过渡段长度的“临界长度法”。西南交通大学王其昌、蔡成标等对高速铁路路桥过渡段的轨道折角限值进行了分析，试提出了高速铁路路桥过渡段轨道折角容许的限值，确定了一套轨道过渡段动力特性的评价指标，分析了由基础沉降差引起的钢轨初始变形及行车方向、行车速度对轮轨系统动力性能的影响，提出了确定路桥过渡段长度应根据最高行车速度、基础沉降差，由动力学评判指标来确定。西南交通大学翟婉明等应用动力学理论建立了车辆一轨道祸合模型，详细研究了过渡段长度对高速列车与过渡段轨道动态相互作用性能的影响情况，确定了高速铁路不同类型过渡段在不同速度等级下的最小长度理论建议值。华东交通大学雷晓燕等建立轨道过渡段基础刚度突变的轨道振动微分方程，进行了轨道刚突变对轨道振动的影响性分析，提出了轨道过渡段的整治原则。

孔祥仲、刘伟平等从静力学角度对板式轨道与普通轨道之间设置轨道刚度渐变的板式轨道过渡段提出了刚度设计方法,并建议采用不同厚度的沥青混凝土道床宽轨枕轨道结构作为有柞与无柞轨道过渡段型式。中南大学陈雪华[28]基于无柞轨道路一桥一隧过渡段祸合动力学理论，应用高速铁路路一桥一隧过渡段与无柞轨道相互作用的动力学模型，研究了轮重、车速、不平顺和材料特性对无柞轨道过渡段结构系统相互作用的响应特征。施光夏运用动力学分析程序ANSYS/LS-DYNA在二维模型里面模拟了直结式轨道与普通有柞轨道过渡段中钢轨和轨床(道床板)的动态响应,既而讨论了轨下胶垫刚度对过渡段的影响,认为适当提高轨下胶垫的刚度可以有效地降低钢轨的变形,最后讨论了轨枕共振、轨枕间距、支承刚度与行车速度之间的关系，认为轨枕间距越大、支承刚度越大则列车的临界速度越高。

综上所述,目前路桥过渡段的分析是高速铁路过渡段分析的重点，分析的方法仍是基于车辆与线路相互作用的动力学理论，一般采用理论建模、数值求解与试验验证相结合的方法。首先对车辆一轨道相互作用中的具体问题建立适当的数学物理模型，进而寻求有效的数学分析方法以获取系统响应，再将动力学关键指标(如轮轨力、车体加速度等)的试验测量结果与理论分析结果进行对比，从而验证并改进理论模型。

4结论

从国内外的过渡段研究现状可以知道，目前研究的工作大多数集中在路桥、路隧过渡段上,绝大多数针对的是路基、桥梁或者隧道，可以说以往研究的过渡段包括秦沈客运专线上有碎与无柞轨道(线路上部结构)的过渡段都是放在了基础(线路下部结构)的过渡段上，由此不论是从施工设计还是实际运营来看都带来了许多问题,而系统研究路基上有柞轨道与无碎轨道过渡段的几乎空白。

参考文献：

[1]赵国堂.高速铁路无碴轨道结构[M],北京:中国铁道出版社,2006

高速铁道技术论文范文第2篇

关键词：地质雷达；高速铁路无砟轨道；脱空离缝

引言

我国是世界上高速铁路投入商业运营里程最长的国家，目前高速铁路运营里程已经突破1.6万公里，近7年的高速铁路运营实践表明：由于环境条件变化和列车冲击荷载的反复作用，局部地段已经先后出现了不同程度的路基病害，例如无砟轨道翻浆冒泥，沪宁城际铁路自2011年底开始常规检查以来，共发现有数十公里的路基地段发生了路基翻浆病害，大多数病害发生在混凝土支承层的底部附近，严重影响到列车运行的平稳性和行车的安全性。

无砟轨道出现冒浆的原因主要基床表层材料性质及当地气候有关，当地气候湿润，降水较多，雨水沿着轨道缝隙渗入支承层与基床表面的缝隙内，由于采用的级配碎石透水性差，缝隙进水后，在列车动荷载长期作用下，细颗粒被水冲出，产生冒浆现象。较硬的颗粒在动荷载作用下，相互摩擦形成碎屑在动水压力作用下液化并随着水从裂缝中流出。因此通过检测高速铁路无砟轨道支承层与基床表层脱空、离缝，可以对翻浆冒泥情况进行判断。

地质雷达具有快速、无损、高精度的优点，在工程病害检测领域得到广泛应用。文章以沪宁城际铁路某段无砟轨道翻浆冒泥病害检测为实例，在整治处理前，对无砟轨道翻浆冒泥病害情况进行检测，查明冒浆分布范围与发育程度，为确定整治处理方案提供依据；在整治处理后对注浆处理效果进行检测，通过注浆前后的雷达资料对比分析，评价注浆处理效果。

1 面波探测岩溶路基原理

地质雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR），是一种对地下的或物体内不可见的目标体或界面进行定位的电磁技术。

地质雷达勘探是以地下不同介质的介电常数差异为基础的一种物探方法，其工作原理就是利用高频电磁波（主频从数兆至上千兆赫）以宽频带短脉冲的形式，由地表通过发射天线向地下发射电磁波，由接收天线接收电磁波，当电磁波在地下旅行时，遇到具有电性差异的介质时（如空洞、分界面等），电磁波反射回地面由接收天线接收，根据电磁波的旅行时间、波形特征可以确定地下介质（目标体）的空间位置、几何形态等。

图1 地质雷达测试原理及采集示意图

2 工程实例

2.1 工程概况

沪宁城际铁路K245+780～K246+080段为低填浅挖地段，两侧各预留一股道，路堑边坡防护形式拱形截水骨架内植草灌木防护。轨道板为CRTSⅠ型板。该段支承层底部翻浆较严重，主要表现为在路肩上流淌着或堆积着由水与碎石垫层中细颗粒混合而成的泥浆渗出物，严重处渗出物厚度达10～50mm，个别地段泥浆渗出物被抽吸至轨道板表面道心内。

2.2 现场检测工作

测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出检测对象的异常。根据高铁无砟轨道现场勘察和试验，一般沿线路纵向布置3～4条测线，分别沿上、下行线内外两侧支承层表面布置。

地质雷达检测使用美国Geophysical Survey Systems Inc生产的双通道SIR-20型地质雷达施测，天线频率900MHz，连续采集数据模式，每秒扫描100道，记录长度25ns，每道采样点数512。

2.3 资料处理流程

资料处理采用RADAN6.5雷达专用软件，采用人机对话的方式处理，其流程见图2：

图2 地质雷达数据处理流程图

2.4 实测资料解释

（1）无砟轨道支承层与基床表层接触良好特征

正常铁路路基一般具有填筑密实、厚度均匀等特点，无砟轨道支承层与基床表层接触良好，其雷达图像表现为波形平缓、规则、无杂乱反射等特征（图3），而有病害的路基的雷达图像则与此有明显不同。

图3 支承层与基床表层接触良好地质雷达时间剖面图

（2）无砟轨道支承层与基床表层脱空异常特征

通过对同相轴连续的追踪，找出振幅稍强的反射波来确定支承层与基床表层的分界面，可确定脱空、离缝的规模及延展范围，判定其严重程度。如图4所示，K245+907～+913支承层与基床表层界面的同相轴反射信号强，三振相明显，推测支承层与基床表层之间存在脱空、离缝。

（3）注浆整治前后对比

针对混凝土支承层与基床表层间的脱空、离缝，目前采取的整治措施为钻孔灌注高聚物化学浆，填充支承层与基床表层之间的空隙，恢复路基支承强度。通过注浆整治前后地质雷达资料的对比，可以对注浆整治效果进行评价。

如图5所示，K245+870～+874在注浆处理前，支承层与基床表层的分界面同相轴反射信号强，三振相明显，推测支承层与基床表层存在脱空、离缝（图5a）；经注浆加固后，K245+870～+872雷达同相轴较连续，且相对较均匀，注浆前存在的脱空、离缝异常区域信号幅度变弱（图5b），说明经注浆处理后，支承层与基床表层耦合情况得到改善，加固效果良好；K245+872～+873.5同相轴反射信号仍然较强，三振相明显，说明注浆充填效果不好，需要进一步补注处理。

a、注浆前 b、注浆后

图5 地质雷达检测无砟轨道脱空时间剖面图

3 结束语

（1）地质雷达能够快速、有效地检测无砟轨道支承层底部与基床表层脱空、离缝，支承层底部与基床表层接触良好的雷达图像表现为波形平缓、规则、无杂乱反射等特征；支承层底部与基床表层存在脱空、离缝，雷达异常表现为同相轴反射信号强，三振相明显。

（2）通过对比分析整治处理前后地质雷达反射波组同相轴连续性和同一异常的振幅变化，可以有效地对支承层底部注浆加固效果进行评价。

（3）本次地质雷达在沪宁城际铁路无砟轨道支承层底部检测中的实际应用，效果显著，可以为以后同类工程检测提供参考。

致谢

本次检测试验与论文编写，得到了中铁第四勘察设计集团有限公司“铁路路基填筑质量检测物探技术研究（2013K98）”科研项目资金的支持，在此表示感谢。

参考文献

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[3]李大心.地球物理方法综合应用与解释[D].武汉：中国地质大学出版社，2003.

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[5]郭福强，胡勇海，彭宇，等.高路无砟轨道隐患无损排查技术[J].科技创新导报，2014（5）：24-25.

[6]潘振华.沪宁城际铁路路基翻浆原因分析及整治措施研究[J].铁道建筑，2014（3）：74-77.

[7]马伟斌，李红海，郭胜，等.铁路隧道内无砟轨道结构病害检测与快速修复技术[J].中国铁路，2011（9）：29-32.

[8]吴绍利，王鑫，吴智强，等.高速铁路无砟轨道结构病害类型及快速维修方法[J].中国铁路，2013（1）：42-44.

[9]陈勋.无砟轨道路基翻浆病害整治措施探讨[J].上海铁道科技，2013（2）：77-79.

高速铁道技术论文范文第3篇

读初高中时,住家离台糖小火车铁道很近,每天看到同学从各乡镇搭火车上学,40年后仍历历在目。

那时知道台糖火车的车厢比台铁的小,铁轨也较窄。听人说台糖火车叫做“五分车”,不明白是什么意思。1970年到台北读大学,那时以坐平快车为主,知道台湾的纵贯铁路是日据时期修造的,听人家说这叫做“七分车”,也不明白是什么意思。后来看电影《东方快车谋杀案》,看到洋人的火车竟然有包厢,厢外有通道,觉得洋火车比台湾的火车宽敞。1979年到巴黎第一次坐有包厢的火车,感觉台湾的火车还真窄。1992~1993年在美国,更确定台湾的轨宽有点奇怪。

很惭愧,我一直没去弄清楚五分车、七分车、欧洲车、美国铁轨的宽度有什么差别,为什么会采用这么不同的规格。这件事拖到2001年初,我读到Douglas Puffert(2000)的论文后,才把整个事情弄清楚。

复杂的轨宽

1995年夏,我在慕尼黑大学三个月,在经济史研讨会上认识Puffert,是个温文儒雅的年轻学者,他在斯坦福大学的博士论文(1991),就是以北美铁轨的宽度为主题,在主要的经济史期刊上发表好几篇论文。我从维基百科(Wikipedia)查“轨距”,得到许多具体的数字。

国际上通用的标准轨是143.5厘米,现在欧洲大部分国家都使用标准轨,例外的国家有:爱尔兰与北爱尔兰(160厘米)、西班牙(167.4厘米,正在改为标准轨)、葡萄牙(166.5厘米),阿根廷与智利的轨距是167.6厘米,俄罗斯及邻近国家,以及蒙古、芬兰都是152厘米。

日本的轨距是106.7厘米,日据时期修筑的台湾轨宽也是106.7厘米,这是国际标准轨(143.5厘米)的74%,称为“七分车”。台湾的糖业铁路和阿里山的森林铁路,是76.2厘米的窄轨,是143.5厘米的53%,简称“五分车”。日本在1960年代修建新干线(高速铁路)时,采用143.5厘米的国际宽轨,提高行驶的稳定性。台湾高铁、台北和高雄的捷运,都采用143.5厘米的标准轨。清朝末年中国的铁道,由英国和比利时承建,采用143.5厘米标准轨。

有人说,1937年制定的国际标准轨143.5厘米是英国提出的,这个说法不够准确,待会儿会详细解释。最让人感兴趣的是,为什么143.5厘米的轨宽,会在诸多规格的激烈竞争下脱颖而出?

1835~1890年间,北美(美国与加拿大)至少有9种轨道:91.4厘米、106.7厘米、143.5厘米、144.8厘米、147.3厘米、152.4厘米、162.6厘米、167.6厘米、182.9厘米。

为什么会这么复杂?

原因很多,大致有三种。其一是各地区修筑铁路时,铁路工程师的技术来源与传承不一,有些采用英国体系,有些则不是。其二是故意不兼容,阻挡其它地区的农工业产品进入。其三是各地区的地形地势不一,对轨道的需求自然不同。

为什么后来会统一使用145.3厘米,1937年之后这个尺度成为国际标准轨宽呢?这就是本文的要点:说不出合乎逻辑的道理,这是政治与经济交互角力后,一步步发展的结果,这正是典型的path dependence问题(依发展途径而异、受到随机性的因素干扰)。市场机能、竞争、效率、最适合这类的观念,在这个议题上无法发挥功能,因而称为“市场失灵”。

143.5厘米的起源与变迁

美国最早的铁道,是承袭英国的142.2厘米规格,这是18世纪末,在英国矿区发展的原初型铁路,在纽卡斯尔地区最通行。

有位叫史蒂文生的工程师,在斯托克顿和达灵顿之间建造了一条运煤铁道。1826~1830年间,他被任命在利物浦(Liverpool)和曼彻斯特(Manchester)之间建造铁路(L&M),特点是用蒸汽机来推动火车头。这是第一条靠蒸汽机推动的铁路,也是第一条完全依靠运载乘客与货运的铁路,更是第一条与矿冶完全无关的铁路,在铁道史上有显著的开创地位。不知什么原因,史蒂文生把铁轨加宽了1.3厘米,成为143.5厘米,这就是日后国际标准轨的规格。

1826年,史蒂文生在竞争L&M铁路时,他的对手刻意提出167.6厘米的宽轨(加大24.1厘米),但没被采用。史蒂文生的儿子罗伯特,后来在国会的委员会上说:143.5厘米轨宽也不是他父亲订的,而是从家乡地区的系统“承袭”来的。斯迈尔斯是史蒂文生的朋友与早期传记的作者,他说143.5厘米的轨宽,“没有任何科学理论上的依据,纯粹是因为已经有人在用了。”

美国早期的铁路建造者,参观L&M与其他地区的铁道,认为L&M的规格较适合,就把整套工程技术搬回美国。另有一批工程师,1829年参观英国铁路,回国后在巴尔的摩(Baltimore)与俄亥俄(Ohio)之间筑了另一条铁路(B&O),将轨宽改为143.5厘米,目的是要和L&M铁路的火车“接轨”。

但有几批工程师却另有盘算,有些认为152.4厘米较易使用,有些人用144.8厘米,有人坚持147.3厘米也不错。简言之,在最复杂的时候,美国铁路有过9种轨宽并存。

现在回过头来看铁道的发源国英国,他们在建筑Great Western Railways(GWR)时,把轨宽扩大为213.4厘米,几条较短的路线,用其它规格。有些美国工程师,看到铁路老大改为宽轨,为了迎头超越,就把纽约与爱力(Erie)之间的铁路,建为182.9厘米,希望能达到三个目的:最高速、最舒适、最低成本。

但事与愿违,有些人认为167.6厘米就够了。几经实验,19世纪中叶的美国铁道工程师,在考虑火车头的拉牵力之后,觉得还是以152.4～167.6厘米之间较合适。加拿大的铁路学者也有同感,而这正是英国当时采用的轨宽。

1860年之后,又有人感觉宽轨太耗动能,对蒸汽机的负担过重,认为还是老规格较合适。在地势变化较大的地区,其实106.7厘米更合用,因为较容易转弯。在多山的地区,若用91.4厘米宽的铁轨,就不必挖太宽的隧道,可以省下不少成本:91.4厘米的铁路成本,比143.5厘米的建造费用便宜三分之一(枕木、石块、人工、管理都较省)。

建造铁路时,美国政府只负责土地与公共事务,对具体的投资、兴建、技术规范都不插手。如果你是第一位在某个区域的铁道投资者,只要考虑自己喜欢哪种轨宽;第二位投资者,或许也可以自由选择轨宽;但第三位投资者,就必须考虑接轨问题,没有多大选择空间。在这种机制下,美国的铁道系统就出现一项特质:地区性的轨宽整合度很高,但全国性的相似度很低。

简言之,美国的轨宽是由民间工程师决定,而这又受到他们之前的经验影响:或是向英国某个地区学来的,或是依所购买的火车头带动力,来决定轨宽。为什么143.5厘米最后会成为主流?因为采用者最多,滚雪球效应最大。

偶然与必然

换个角度来问:政府为何不出面协调呢?

其实很简单,南北战争之前,有谁能预期日后会建造出全国性的铁路网呢?那时投资铁路的人,只想运载货物和非乘客的人员,从河运抢些生意做,占据某个地区的地盘。他们甚至不想和其它区域的铁路接轨,基本的心态是互不侵扰地盘。加拿大也不希望美国的火车驶入,铁道的规格因而形成割据。现在美加两国的铁路、电话号码、电压、影印纸规格都已统一化,那是很后来的事了。

其实加拿大的国会,很早就知道轨宽标准化的重要性。美国国会把横跨大陆的轨宽选择权,授给林肯总统,他决定采用152.4厘米。但是中西部的铁道业者不愿接受,就和东部的同行结盟,游说国会采用最老式的英国轨宽143.5厘米。

某些较贫困的地区,资本不够,希望采用窄轨,就在1872年另组一个“国家窄轨联盟”:之后全国各地的窄轨,95%采用91.4厘米的规格。在这种“地区性整合度高、全国性相似度低”的结构下,美国的铁道系统,怎么可能在20年内(1866~1886年),就完成规格统一呢?143.5厘米的规格获胜,是因为它有特殊的优越性吗?

其实在1860年代时,谁也不知道143.5厘米会成为日后的国际标准,当时存在9种规格,工程师并无明显的偏好。为何会有统一化的认知呢?主要是各地区的经济发展后,运输量大幅增加,东西两岸的产品与人员相互运送,无法透过较受地域性限制的水运。当时东西横向的铁路,大都采用143.5厘米,产生大者恒大的雪球效应,市场占有率愈来愈高。各地区的铁路公司,在利益的考虑下愈来愈合作:发展跨区的铁道系统,共同管理相互协助,这是推动铁道标准化的重要因素。

大家会问:把原来不是143.5厘米的轨宽,不论是拉宽或缩窄,转换的成本不是很高昂吗?是的,费用看起来是不小,但相对于铁道的总价值,百分比并不高。主要的花费是整修路基,尤其是在扩宽轨道时,如果只是把轨道稍微拉宽或缩小,这属于“移轨”的问题,成本并不高。较贵的部份,是更换为143.5厘米的车厢和火车头(机头)。

1871年时,把俄亥俄和密西西比铁路,从182.9厘米缩为143.5厘米的平均成本,是每英里1066美金,再加上价值5060美金的新车头。到了1885~1886年间,这些成本更低了:更改南方轨道与设备的成本,每英里约只需150美金。把窄轨拉宽的成本,每英里约7500美金。对那些和143.5厘米较接近的轨道,就建造可以调整轮子宽度的车体,来相互通车。一旦整合的意愿明确化,确知每英里的更改成本,占铁道总价值的百分比不高后,20年内很快地就整合完成了。143.5厘米成为美加的标准规格,1937年成为国际标准,沿用到今日。

美国轨宽的故事告诉我们:市场的需求,是规格统一化的重要推手。1880年代统一的143.5厘米,以今日的车头牵动能力而言,并不是最具能源效率的规格;但这已是国际标准,改动不了了。143.5厘米能一统天下,并不在于规格上的优越性,而是历史的偶然造成,并不是最有效率、最具优势的东西,就能存活得最好。这种path dependence的现象,在度量衡上最常见。听说1英尺的定义,就是某位国王鼻尖和手指之间的距离。

链接:

马屁股距离决定轨宽

经济学中有个名词称为“路径依赖”,它类似于物理学中的“惯性”,一旦选择进入某一路径(无论是好的、还是坏的),就可能对这种路径产生依赖。这个美国铁轨的故事,也许有助于我们理解这一概念,并且加深对其后果的印象。

美国铁路两条铁轨之间的标准距离,是4.85英尺。这是一个很奇怪的标准,究竟从何而来的?原来这是英国的铁路标准,因为美国的铁路,最早是由英国人设计建造的。

那么,为什么英国人用这个标准呢?原来英国的铁路,是由建电车轨道的人设计的,而这个4.85英尺,正是电车所用的标准。

电车轨标准又是从哪里来的呢?原来最先造电车的人,以前是造马车的。而他们是用马车的轮宽做标准。

好了,那么,马车为什么要用这个轮距标准呢?因为那时候的马车,如果用任何其它轮距的话,马车的轮子很快就会在英国的老路上撞坏。为什么?因为这些路上的辙迹宽度,为4.85英尺。这些辙迹又是从何而来呢?答案是古罗马人定的,4.85英尺正是罗马战车的宽度。如果任何人用不同的轮宽,在这些路上行车的话,轮子的寿命都不会长。

我们再问:罗马人为什么用4.85英尺,作为战车的轮距宽度呢?原因很简单,这是两匹拉战车的马的屁股宽度。故事到此应该完结了,但事实上还没有完。

下次你在电视上看到,美国航天飞机立在发射台上的雄姿时,你留意看,它的燃料箱的两旁,有两个火箭推进器。这些推进器是犹他州的工厂所提供的,如果可能的话,这家工厂希望把推进器造得胖一些,容量就会大一些,但是他们不可以,为什么?因为这些推进器造好后,要用火车从工厂运到发射点,路上要通过一些隧道,而这些隧道的宽度,只比火车轨道宽了一点点。然而我们不要忘记,火车轨道的宽度,是由马屁股的宽度决定的。

高速铁道技术论文范文第4篇

关键词：高速铁路；快运物流；社会效益；经济效益

中图分类号：F530 文献标识码：A

Abstract： China have been constructing high-speed passenger railway on a large scale recently， however its economic performance does not behave well due to the expensive capital expenditure and operating expense， meanwhile express industry is rapidly developing， which causes demand exceeding supply. In this situation， the introduction of high-speed railway express may produce great social and economic benefits. This paper illustrates the social and economic necessity through the unit cost analysis and social analysis， then， combines successful cases and the high-speed railway technical condition in our country to prove its feasibility.

Key words： high-speed railway； express logistics； social benefit； economic benefit

随着我国“四纵四横”铁路快客通道和城际快客系统的实现，高速铁路网将于不久形成网络效应。高速铁路带来了巨大的社会效益。而在经济效益方面，巨额的投资成本和运营成本导致其无法在短时间内回收，如何实现高铁盈利将成为今后高铁发展中的新课题。2013年，铁道部的体制改革也将进一步催化这一问题的解决。与此同时，我国快递行业发展十分迅速，其中小件快运尤为突出，呈现供不应求的趋势。因此，结合快运和高铁的需求，本文提出利用高速铁路开展快运物流的设想。

1 基于双重效益发展高速铁路快运物流的必要性研究

1.1 基于经济效益发展高速铁路快运物流的必要性

1.1.1 增加运营收入。近几年我国投入了巨额成本建设高铁路网，而高铁客运收入无法平衡每年的折旧和利息，除了几条发达地区的线路，高铁上座率普遍达不到设计标准，这与经济发达国家高速铁路可以带来巨大经济效益的经验有很大差异。因此，新成立的铁路总公司必须创造更大的利润来弥补之前的亏损，真正走向市场化。

提高收入可以从客运和货运两方面入手，在客运方面，运营收入与票价和运载人次等因素有关，虽然调整票价可以增加收入，但是必然会带来一系列社会问题，并不利于高速铁路公司的长远发展。在货运方面，一方面，普通铁路的运能释放可以为传统铁路货运带来新的利润；另一方面，也可以通过高速铁路发展新的货运产品——高铁快运。普通铁路更适合大宗货物运输，而高铁具有更高的时效性、安全性，更适合快递快运物流产品的服务需求，两者的目标市场具有很大差异。且当今快运市场有巨大的利润空间，因此，在高铁上开展快运业务，不仅可以有效利用高铁的剩余运能，还可以增加运营收入，减少亏损。

1.1.2 单位运输成本低。本文以沪宁客运专线为例，简要计算了各种运输方式下的单位成本（见表1）。

为了简化计算过程，本了如下假设：

（1）基础设施的建设成本很难分摊，且使用年限足够长，成本能够收回，因此这里不考虑基础设施的建设成本（如车站、铁路、机场、高速公路等）；

（2）不考虑融资成本，即贷款利息对运输成本的影响。

根据《中国统计年鉴》显示，2011年全国异地快递量为27.3亿件，其中上海异地快递量为2.5亿件，江苏异地快递量为3亿件，假设南京异地快递量占江苏省的20%，预计上海至南京的日快递量=2.5*3/27.3*100%*20%/365=1.5万件。

假设为了完成每日1.5万件的快递运输，预计每日卡车需来回4趟，高铁需2趟，飞机需2趟。上海至南京的距离按300km计算。

各种运输方式的单位成本d■计算公式如下：

d■=■

其中，f■——第i种运输方式的固定成本（元/年）

c■——第i种运输方式的变动成本（元/km）

n■——第i种运输方式每日需输运的次数

L——运输距离（km）

D——运输量（件）

经计算，各种运输方式下上海至南京快运单位成本如表2所示：

故当运距为300km时，航空单位成本最高，高铁略小于公路。由于高铁每公里变动成本远小于公路，因此，其单位成本递远递减，当运距增大时，高铁单位成本低的优势越来越明显；而航空的单位成本虽然也呈递远递减的趋势，但其每公里变动成本高于高铁，因此，在任何运距下，高铁的单位成本都远低于航空。

综上所述，高速铁路的单位成本比公路和航空运输低，体现其良好的经济效益。

1.2 基于社会效益发展高速铁路快运物流的必要性

除了经济效益，发展高速铁路快运物流还能够带来众多深远的社会效益，其主要表现在以下几个方面：

1.2.1 适应快运需求快速增长。我国快运物流虽然起步较晚，但近年来，随着电子商务（尤其是网络购物）的快速发展，快递需求量与日俱增。目前，国内快运市场形成了京津环渤海、长三角和珠三角三大快递区域，区域内基本上实现了次晨达或次日达，三大快运区域以公路运输为主。在国内快件运输市场中，80%是公路运输，15%是航空运输，其他形式不足5%。图1反映了我国近年快递业务量的增长趋势，快递量平均每年增长25%；图2反映出城际间快运量占整个市场的四分之三，具有巨大的市场需求空间。

目前，城际公路快运供给已趋于饱和，快运行业面临着发展瓶颈。在此情况下，发展高铁快运为解决这一难题带来了新的希望。首先，发展高速铁路快运物流能够增加快运供给量，大大满足不断增长的快运需求，实现快运市场的供需平衡；其次，公路干线快运的服务质量存在不足之处，货损、延误情况都较为严重。而高铁快运可以做到定时定点，能大大提高快运物流的准时性，改善快运服务质量。

1.2.2 促进综合交通运输发展。目前，快运物流以公路和航空为主，普通铁路货运速度慢、运输时间长，不适合快运物流。高速铁路克服了普通铁路的弊端，其运输速度快，服务质量高的特点不仅促进了铁路客运的发展，也能够与快运追求快速和便捷的特点很好的契合，在合理运距内，高速铁路比公路和航空更适合快运物流。因此，高铁、公路和航空应当发挥各自优势开展快运物流，做到分工协作、有机结合，促进综合交通运输的发展。

1.2.3 减少公路交通拥挤。我国80%的快递以公路运输为主，城际快递大多走高速公路。因此，快运需求的不断增长使公路运输的交通拥挤愈加严重，导致快运服务质量普遍较差。开展高铁快运可以吸引公路快运量，有效缓解交通拥挤对公路运输造成的压力。

1.2.4 促进低碳环保的可持续发展道路。面对巨大的快运需求，寻求一条低碳环保、可持续的发展道路是快运物流发展的重中之重。

据权威部门研究显示，民航、公路、铁路单位运输量平均能耗比约为11∶8∶1，尤其是高速铁路使用电能，不仅节约了宝贵的燃油，且碳排放量几乎为零。

同时，我国高速铁路仍处于发展阶段，客运量离达到饱和还差很远，势必会产生相当大的剩余运能，高铁快运的低碳环保还体现在能有效利用剩余运能创造更多财富。

2 发展高速铁路快运物流的可行性分析

2.1 国内外研究现状

2.1.1 国内研究现状。已经开行多年的中铁快运公司行邮、行包专列是我国铁路快运发展最具代表的两种形式。特快行邮专列的运行时速可以达到160km/h，快速行邮专列和行包专列的运行速度可以达到120km/h。目前，高铁上还没有开行类似行邮、行包这样的快运专列，但其需求确实存在，行邮、行包专列对高铁快运物流在编制开行方案方面有许多可以借鉴的经验。

2.1.2 国外研究现状。目前，高速铁路货运已成为国外铁路公司一项高利润且快速增长的业务。以法国、德国、美国为代表的一些国家早就开始利用高铁运送特快邮件和包裹。

（1）法国高速铁路货运分为TGV邮政专列和Semam200包裹列车。1984年，法国将2列TGV旅客列车抽取掉座位后运送快件和包裹等小型货物，其速度达到270km/h。Semam为国营包裹快件列车，速度为200km/h。1997年，法国在高速客运专线上开行营业性货物列车。该列车是由经过改造的G13型普通货车编组而成，每天22：00后开行。

（2）德国对速度在200km/h以上的旅客列车和货物列车分时段运行，夜间高速旅客列车运行结束30min后至次日高速旅客列车运行开始前30min为货物列车运行时段。

（3）美国曾开行Talgo XXI型摆式列车，以最高速度200km/h运送旅客的同时，设置2辆车装载特快包裹。另外，美国铁路开展了如汽车零配件、食品等限时达货运业务，成为了发展最快的运输产品。

综合国内外铁路快运的发展情况，可见高铁快运物流在货运组织模式上已较为成熟，对于我国发展高铁快运有很大启示，充分说明开展高铁快运的设想是可行的。

2.2 技术条件分析

发展高速铁路快运物流业务是否具有可行性，应当综合考虑快运列车的选择、作业站场设计配置、运输组织模式、运营安全性和信息系统保障等问题。

2.2.1 快运列车的选择。我国高速铁路列车是根据客运要求设计的，对于发展高铁快运有很大限制。根据国内外成功经验，高铁快运可以采用改造客运车厢和新建专用快运列车两种方式，且在技术上都具有可行性，但各有其优缺点。改造客运车厢成本较低，但适用性较差；新建专用快运列车能最大程度利用车厢空间，适用性较强，但初期投入的成本较高，影响经济效益。因此，对于货运列车的最终选择要考虑经济效益、适用性等因素。另外，车辆载重限制也可能影响列车的选择。

2.2.2 作业站场设计配置。目前，高速铁路的配套设施都是按照客运要求设计的，为了避免客货混行，不影响旅客出行，还需要有配套的货运设施。

为了对快件进行临时保管，方便集送和分拣货物，需要设置货物站台、仓库和装卸线等设施。货物站台便于装卸车作业；仓库用于存放和分拣快件货物；装卸线可供快运列车停靠进行装卸作业和快件集送，且与客运列车作业分离。

图3为高速铁路客运专线横列式动车段设备布置图，在此基础上，可加设快运作业线和货物站台、仓库、货棚等配置，满足快运物流列车到发、装卸作业及车辆的移动，但需尽量节省铺轨和用地。

为了满足沿线各站快件作业，可以对站房站台进行适度改造，利用客流流线空间完成快件装卸、集散、暂存等作业，而不影响客运站的正常运行和旅客出行。

2.2.3 运输组织模式。根据国内外经验，铁路货运的运输组织模式主要分为以下三种。

（1）客货同车。客货同车是指客、货车厢共存于同一列高速列车。在该模式下，客、货运输混合程度最高。美国曾经开行的Talgo XXI型摆式列车便是这一模式的代表。

（2）货车加挂。货车加挂是指旅客和货物分别在不同的列车中运输，但可联挂，也可独立运营。在该模式下，不同起点和终点的客、货列车在一段共同的线路上可以联挂运行，且货物列车可在不同旅客列车之间转换，这将使货物的装卸和运输更加便捷，且不受客运站装卸货物的限制。

（3）快运专列。快运专列和客运列车共线独立运行。在该模式下，快运专列必须与客运列车在运行图上协调一致，一般可在客运运行图中插入一班快运专列，或在夜间单独开行。目前，德国和法国的高速铁路货运采取这种模式。

三种模式的配置如图4所示。

由于我国高速列车车型为8辆或16辆固定编组，不支持列车的加挂，故在现有模式中，只有客货同车和快运专列两种模式适用于我国高铁快运，而货源需求的大小是决定采取何种模式的主要因素之一，其优缺点如表3所示。

2.2.4 运营安全性。由于高速铁路的安全性要求严格，因此对于快运货物必须要有安检措施。如今，安检已经从机场延伸到了轨道交通，可见，对于高铁快运物流来说，安检更是一个必不可少的、可行的举措。对快运列车应规定具体的货物承运范围，并禁止托运易燃、爆炸、腐蚀、有毒、放射性物品以及其他危险物品。

2.2.5 信息系统保障。完善的信息系统对于高铁快运系统运作效率起着很大的作用。信息化能够有效降低成本、提高经济效益和管理水平。缺乏高效的信息系统是传统铁路货运竞争力不够强的主要原因之一。因此，为了提升竞争力、走向市场化，建立一套高效的信息系统是高铁发展快运物流的重中之重。

3 结束语

本文提出了利用高速铁路发展快运物流的设想，并从经济效益和社会效益对其进行了必要性分析，结合了国内外成功经验与现实技术条件对其做了可行性分析。

由于我国高速铁路运行尚不成熟，所以本文在具体开行方案方面没有做出更深入的研究，期望今后有机会加深这方面的研究。

参考文献：

[1] 周怀慧. 综合运输体系下快捷货运网络系统服务水平评价指标体系研究[D]. 北京：北京交通大学（硕士学位论文），2009.

[2] 苏顺虎. 铁路小件货物运输与现代物流的发展[J]. 铁道运输与经济，2010，32（9）：1-10.

[3] 王泽鹏. 中铁快运行邮专列和行包专列开行方案的研究[D]. 北京：北京交通大学（硕士学位论文），2008.

[4] 亢巨龙，吴云云. 国外铁路快捷货运发展及其对我国的启示[J]. 中国铁路，2008（5）：63-66.

高速铁道技术论文范文第5篇

关键词：铁道机车；故障维修；检修

中图分类号：F407文献标识码： A

众所周知，铁道机车的维修是铁路运输中必不可少的重要环节，它能够恢复机车的受损功能，进一步提升机车的质量，对安全运输有着极其重要的作用。铁道机车的维修制度从设立到现在，已经经历了十多年的发展历程，机车车辆维修和管理不论是在理论上还是实践中，都已经有了较大的提高，现在的维修制度相比以前已经提升了不少，为整个社会带来了较大的经济效益和社会效益。目前铁道机车的维修制度和发达国家相比还是存在一定的差距，而且维修的针对性差、维修工作量大、维修时间长、费用高、机车车辆利用率低等问题，都是在维修过程中人们反映的问题。新的维修体制需要一个逐步建立与不断完善的过程，它必须要具备一定的检测手段和诊断标准，建立一支在实践中有着丰富经验的技术人员队伍，这样更能使铁道车的维修能够落到实处。

一：铁道机车维修的发展现状

从上世纪七十年代开始，维修制度主要就是以“以可靠性为中心”这个为标准，实施的一系列维修制度。目前主要还是计划预防修的理论框架，通常是整辆车或大部分零件定时或定期进行不同等级的维修，多年的工作经验使得铁道机车的预防修体系已经十分成熟。对于需要维修的车辆，维修部门根据计算机提供的数据分析，首先对机器进行必要的检测，检测之后再进行修理，对于重要的部件要实行特殊的管理。

二：铁道车辆故障检修

铁道车辆在平常生活中的应用，随着使用次数的增加，车辆的各种零部件会不断消耗、腐蚀或磨损，这些零件的损害会大大降低车辆的实用性，为了保证车辆的正常运行和满足人们日常生活的需要，必须对车辆进行定期的检查和维修，这样做也延长了车辆的使用寿命。

1）检修制度

对于车辆的检修，国际上专门设立了两种不同的检修制度。一种是计划预防修理制度，另一种是根据车辆技术状态的不同设立的修理制度。计划预防修理制度，首先要了解车辆各类零部件的损耗程度，确定相应的使用年限，根据数据的分析，了解车辆的检修循环结构和检修周期，在车辆部件还没有完全损耗之前就对零件加以修整，使得零件最大程度的实现了自己的使用价值。按车辆修理状态修理的制度，就是在规定的使用期限内，观察设备的运行参数，若参数在规定的范围内则不检修，超过规定范围才进行检修。这个修理制度最大程度的发挥了各个设备的最大利用价值，使检修的工作量尽量减小的同时，也保证了车辆的行驶安全。

2）定期检修

所谓的定期检修就是每隔一段时间，就对行驶的车辆进行一定的检查，确保车辆的安全。定期检查可以使车辆及时发现问题并维修，使车辆保持一个良好的运行状态。确保在下一次检修之前，车辆不会出现较大的故障。

3）车辆的日常维修

对车辆进行日常的维修不仅保证了车辆运时的良好状态，使得车辆在行驶过程中不会发生什么故障，而且也减少了交通事故的发生，确保了行车的安全。中国人口多，车也多，而且铁路上的车的数量特别多、车的种类也多，必须对车辆进行检查维修，为自己，更为了他人。维修内容通常涉及两个方面，技术检查和故障修理这两个方面。技术检查主要是检查车辆的技术状态，发现车辆出现故障时应及时进行修理。故障修理是针对车辆出现的问题，根据出现的具体故障来实施不同的解决方法。

三：维修措施

1)改善铁道机车车辆的维修制度

现有的铁道机车的维修制度还存在很多的不足，应该加快维修的改革进程，改变以往的维修模式，让它变得有层次性、多样性、实用性。打破原有的维修观念，要从设备的规划、设计、制造和安装就开始，直到车辆的使用、维修、改造和报废这一整个过程，都要实现设备的综合管理，发挥所有设备的最大利用率。

2）缩短车辆的维修周期

车辆在行驶过程中很容易出现各种各样的故障，定期进行维修是很有必要的。但目前我国车辆的维修次数比较频繁，维修周期是美国等发达国家的好几倍，车辆维修时间过长的话，降低了车辆的使用率，而且增加了维修费用，加重了人们的负担。在确保车辆安全的前提下，应尽量的缩短维修周期。

3）增大车辆维修的投入

车辆是现在人们日常生活的必备工具，车辆的运用和维修在运输方面发挥着十分重要的作用。但是由于各方面原因，国家对车辆维修部门的投入太少，使得维修技术还存在很多需要改进的地方，经济的不断发展，应不断加大对车辆维修的投入，加强维修学科的建设，使得车辆的维修技术得到进一步的发展。

4）加强维修人员的技术培训

由于之前的科技相对比较落后，维修人员的理论知识也比较薄落，大部分维修人员受教育程度不高，各方面的素质都需要提高。对于正式的维修人员，在他们正式工作之前就应该对他们开展相关技术培训，提高他们的维修技术，同时加强他们的职业素养，为铁道机车的维修做好准备。

结语：随着铁道机车的广泛应用，铁道机车的故障维修引起了社会越来越多的关注 。改善铁道机车车辆的维修制度，缩短车辆的维修周期，增大车辆维修的投入，加强维修人员的技术培训，实施这些方法都能给铁道机车维修部门起到很好的作用，进一步改善铁道机车车辆的维修水平。

参考文献：

[1] 董叶青.机车车辆诊断技术的发展及其开发中的几个问题[J]. 中国铁路. 1992(06)

[2] В.И.Щедрин,谢小海.再论机车车辆故障诊断设备[J]. 国外机车车辆工艺. 2008(06)

[3] 刘峰,黄强,李伟,赵玉其,倪纯双.旅客列车动力学状态实时监测系统的研究[J]. 铁道机车车辆. 2001(05)