高速鐵道技術論文

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高速鐵道技術論文范文第1篇

關鍵詞：高速鐵路；路基過渡段；研究現狀

中圖分類號：U412文獻標識碼： A

1引言

鐵路的發展必須以安全性、可靠性、舒適性等為前提，以線路的高平順性和軌下基礎的穩定性作保證。高速鐵路的建設不可避免地會遇到不同軌下基礎連接處的過渡段，這些地段恰恰是高速鐵路線路的薄弱環節，由于強度、剛度、沉降等差異的存在必然會引起鋼軌的彎折變形，致使不平順的產生。為了保證高速鐵路線路的高平順性，必須對線路剛度有突變的區域進行過渡段的設置。

2國外軌道過渡段的研究現狀

隨著高速鐵路的修建并成功投入運營，國外在高速鐵路的修建過程中，一直非常注重過渡段部位，并對過渡段的處理措施做過專門的研究。90年代初德國Gobel和Weisemann等人在室內模擬時速160km的列車作用下，由土工格柵加固后路堤承載力的增加和沉降量減小的問題。意大利國家鐵路公司曾經應用雙向土工格柵加固鐵路路堤，在不同的橫斷面上安裝測試原件，以確定不同類型車輛經過時產生的動應力場。美國TTCI研究人員CharityD.Sasaoka和David Davis為解決大軸重對軌道過渡段的影響，利用NUCARSTM和GeotrackTM軟件模擬軌道剛度和阻尼對過渡段的影響分析，得出提高過渡段區域軌道結構的阻尼可以使車輪對軌過渡段的作用衰減30%，此外還認為減小橋梁剛度的最好方法是調整橋上枕下剛度；美國TTCI研究人員Dingqing Li和David Davis對引起和加速路橋過渡段及軌道過渡段破壞的因素進行了研究并得出評估過渡段和一些減緩過渡段破壞的措施。

對于路基與橋梁、涵洞、隧道、隧道與橋梁等過渡段的研究國外己有不少，日本在路基與橋梁過渡段設置碎石填筑段；德國則是加寬路基與橋梁過渡段中路基的寬度，道柞厚度沿橋梁至路基方向逐漸遞減，以使線路剛度逐漸變化；法國是在路基與橋梁過渡段設置過渡橋臺等。

3國內軌道過渡段的研究現狀

在國內，我國鐵道部科學研究院、西南交通大學、原上海鐵道大學等有關研究者也先后通過模擬試驗研究了在列車重復荷載作用下路基基床的動應力響應特性，但這些試驗和研究一般都是針對路基而言,而非針對過渡段。另外，我國在秦沈客運專線、遂渝客運專線等對路基與橋梁、涵洞、隧道等過渡段都進行過大量試驗研究,對于路基與樁板結構過渡段的研究，我國也己在遂渝線進行過研究。石家莊鐵道學院楊廣慶等進行了高速鐵路路基與橋梁過渡段的技術措施分析,并指出設置鋼筋混凝土過渡板對路橋間的剛度平順過渡非常有利,但必須配以其他級配粗粒料或加筋土路堤結構等處理措施才`能解決路橋間沉降差引起的軌面彎折對行車的影響。西南交通大學羅強、蔡英等間等運用車輛一軌道一路基相互作用的動力學理論,全面分析了路橋過渡段的軌面彎折變形、軌道基礎剛度的變化、不同的行車速度、車輛進出過渡段等情況對車輛垂向加速度和輪軌垂向力等動力學性能指標的影響規律，并指出路橋結構的工后沉降差引起過渡段軌面彎折變形是影響行車安全與舒適的主要因素,而路橋間的剛度差、列車的行車方向對行車的動力學性能指標影響不顯著，并對過渡段的變形限值和過渡段長度的確定方法進行了一些研究。

西南交通大學王于等以有碎和無碎軌道的過渡段為例，進行了車輛一軌道垂向動態相互作用的仿真研究，指出了在確定軌道過渡段長度時，應考慮動力學性能評價指標，并提出了確定軌道過渡段長度的“臨界長度法”。西南交通大學王其昌、蔡成標等對高速鐵路路橋過渡段的軌道折角限值進行了分析，試提出了高速鐵路路橋過渡段軌道折角容許的限值，確定了一套軌道過渡段動力特性的評價指標，分析了由基礎沉降差引起的鋼軌初始變形及行車方向、行車速度對輪軌系統動力性能的影響，提出了確定路橋過渡段長度應根據最高行車速度、基礎沉降差，由動力學評判指標來確定。西南交通大學翟婉明等應用動力學理論建立了車輛一軌道禍合模型，詳細研究了過渡段長度對高速列車與過渡段軌道動態相互作用性能的影響情況，確定了高速鐵路不同類型過渡段在不同速度等級下的最小長度理論建議值。華東交通大學雷曉燕等建立軌道過渡段基礎剛度突變的軌道振動微分方程，進行了軌道剛突變對軌道振動的影響性分析，提出了軌道過渡段的整治原則。

孔祥仲、劉偉平等從靜力學角度對板式軌道與普通軌道之間設置軌道剛度漸變的板式軌道過渡段提出了剛度設計方法,并建議采用不同厚度的瀝青混凝土道床寬軌枕軌道結構作為有柞與無柞軌道過渡段型式。中南大學陳雪華[28]基于無柞軌道路一橋一隧過渡段禍合動力學理論，應用高速鐵路路一橋一隧過渡段與無柞軌道相互作用的動力學模型，研究了輪重、車速、不平順和材料特性對無柞軌道過渡段結構系統相互作用的響應特征。施光夏運用動力學分析程序ANSYS/LS-DYNA在二維模型里面模擬了直結式軌道與普通有柞軌道過渡段中鋼軌和軌床(道床板)的動態響應,既而討論了軌下膠墊剛度對過渡段的影響,認為適當提高軌下膠墊的剛度可以有效地降低鋼軌的變形,最后討論了軌枕共振、軌枕間距、支承剛度與行車速度之間的關系，認為軌枕間距越大、支承剛度越大則列車的臨界速度越高。

綜上所述,目前路橋過渡段的分析是高速鐵路過渡段分析的重點，分析的方法仍是基于車輛與線路相互作用的動力學理論，一般采用理論建模、數值求解與試驗驗證相結合的方法。首先對車輛一軌道相互作用中的具體問題建立適當的數學物理模型，進而尋求有效的數學分析方法以獲取系統響應，再將動力學關鍵指標(如輪軌力、車體加速度等)的試驗測量結果與理論分析結果進行對比，從而驗證并改進理論模型。

4結論

從國內外的過渡段研究現狀可以知道，目前研究的工作大多數集中在路橋、路隧過渡段上,絕大多數針對的是路基、橋梁或者隧道，可以說以往研究的過渡段包括秦沈客運專線上有碎與無柞軌道(線路上部結構)的過渡段都是放在了基礎(線路下部結構)的過渡段上，由此不論是從施工設計還是實際運營來看都帶來了許多問題,而系統研究路基上有柞軌道與無碎軌道過渡段的幾乎空白。

參考文獻：

[1]趙國堂.高速鐵路無碴軌道結構[M],北京:中國鐵道出版社,2006

高速鐵道技術論文范文第2篇

關鍵詞：地質雷達；高速鐵路無砟軌道；脫空離縫

引言

我國是世界上高速鐵路投入商業運營里程最長的國家，目前高速鐵路運營里程已經突破1.6萬公里，近7年的高速鐵路運營實踐表明：由于環境條件變化和列車沖擊荷載的反復作用，局部地段已經先后出現了不同程度的路基病害，例如無砟軌道翻漿冒泥，滬寧城際鐵路自2011年底開始常規檢查以來，共發現有數十公里的路基地段發生了路基翻漿病害，大多數病害發生在混凝土支承層的底部附近，嚴重影響到列車運行的平穩性和行車的安全性。

無砟軌道出現冒漿的原因主要基床表層材料性質及當地氣候有關，當地氣候濕潤，降水較多，雨水沿著軌道縫隙滲入支承層與基床表面的縫隙內，由于采用的級配碎石透水性差，縫隙進水后，在列車動荷載長期作用下，細顆粒被水沖出，產生冒漿現象。較硬的顆粒在動荷載作用下，相互摩擦形成碎屑在動水壓力作用下液化并隨著水從裂縫中流出。因此通過檢測高速鐵路無砟軌道支承層與基床表層脫空、離縫，可以對翻漿冒泥情況進行判斷。

地質雷達具有快速、無損、高精度的優點，在工程病害檢測領域得到廣泛應用。文章以滬寧城際鐵路某段無砟軌道翻漿冒泥病害檢測為實例，在整治處理前，對無砟軌道翻漿冒泥病害情況進行檢測，查明冒漿分布范圍與發育程度，為確定整治處理方案提供依據；在整治處理后對注漿處理效果進行檢測，通過注漿前后的雷達資料對比分析，評價注漿處理效果。

1 面波探測巖溶路基原理

地質雷達（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR），是一種對地下的或物體內不可見的目標體或界面進行定位的電磁技術。

地質雷達勘探是以地下不同介質的介電常數差異為基礎的一種物探方法，其工作原理就是利用高頻電磁波（主頻從數兆至上千兆赫）以寬頻帶短脈沖的形式，由地表通過發射天線向地下發射電磁波，由接收天線接收電磁波，當電磁波在地下旅行時，遇到具有電性差異的介質時（如空洞、分界面等），電磁波反射回地面由接收天線接收，根據電磁波的旅行時間、波形特征可以確定地下介質（目標體）的空間位置、幾何形態等。

圖1 地質雷達測試原理及采集示意圖

2 工程實例

2.1 工程概況

滬寧城際鐵路K245+780～K246+080段為低填淺挖地段，兩側各預留一股道，路塹邊坡防護形式拱形截水骨架內植草灌木防護。軌道板為CRTSⅠ型板。該段支承層底部翻漿較嚴重，主要表現為在路肩上流淌著或堆積著由水與碎石墊層中細顆粒混合而成的泥漿滲出物，嚴重處滲出物厚度達10～50mm，個別地段泥漿滲出物被抽吸至軌道板表面道心內。

2.2 現場檢測工作

測網密度、天線間距和天線移動速度應反映出檢測對象的異常。根據高鐵無砟軌道現場勘察和試驗，一般沿線路縱向布置3～4條測線，分別沿上、下行線內外兩側支承層表面布置。

地質雷達檢測使用美國Geophysical Survey Systems Inc生產的雙通道SIR-20型地質雷達施測，天線頻率900MHz，連續采集數據模式，每秒掃描100道，記錄長度25ns，每道采樣點數512。

2.3 資料處理流程

資料處理采用RADAN6.5雷達專用軟件，采用人機對話的方式處理，其流程見圖2：

圖2 地質雷達數據處理流程圖

2.4 實測資料解釋

（1）無砟軌道支承層與基床表層接觸良好特征

正常鐵路路基一般具有填筑密實、厚度均勻等特點，無砟軌道支承層與基床表層接觸良好，其雷達圖像表現為波形平緩、規則、無雜亂反射等特征（圖3），而有病害的路基的雷達圖像則與此有明顯不同。

圖3 支承層與基床表層接觸良好地質雷達時間剖面圖

（2）無砟軌道支承層與基床表層脫空異常特征

通過對同相軸連續的追蹤，找出振幅稍強的反射波來確定支承層與基床表層的分界面，可確定脫空、離縫的規模及延展范圍，判定其嚴重程度。如圖4所示，K245+907～+913支承層與基床表層界面的同相軸反射信號強，三振相明顯，推測支承層與基床表層之間存在脫空、離縫。

（3）注漿整治前后對比

針對混凝土支承層與基床表層間的脫空、離縫，目前采取的整治措施為鉆孔灌注高聚物化學漿，填充支承層與基床表層之間的空隙，恢復路基支承強度。通過注漿整治前后地質雷達資料的對比，可以對注漿整治效果進行評價。

如圖5所示，K245+870～+874在注漿處理前，支承層與基床表層的分界面同相軸反射信號強，三振相明顯，推測支承層與基床表層存在脫空、離縫（圖5a）；經注漿加固后，K245+870～+872雷達同相軸較連續，且相對較均勻，注漿前存在的脫空、離縫異常區域信號幅度變弱（圖5b），說明經注漿處理后，支承層與基床表層耦合情況得到改善，加固效果良好；K245+872～+873.5同相軸反射信號仍然較強，三振相明顯，說明注漿充填效果不好，需要進一步補注處理。

a、注漿前 b、注漿后

圖5 地質雷達檢測無砟軌道脫空時間剖面圖

3 結束語

（1）地質雷達能夠快速、有效地檢測無砟軌道支承層底部與基床表層脫空、離縫，支承層底部與基床表層接觸良好的雷達圖像表現為波形平緩、規則、無雜亂反射等特征；支承層底部與基床表層存在脫空、離縫，雷達異常表現為同相軸反射信號強，三振相明顯。

（2）通過對比分析整治處理前后地質雷達反射波組同相軸連續性和同一異常的振幅變化，可以有效地對支承層底部注漿加固效果進行評價。

（3）本次地質雷達在滬寧城際鐵路無砟軌道支承層底部檢測中的實際應用，效果顯著，可以為以后同類工程檢測提供參考。

致謝

本次檢測試驗與論文編寫，得到了中鐵第四勘察設計集團有限公司“鐵路路基填筑質量檢測物探技術研究（2013K98）”科研項目資金的支持，在此表示感謝。

參考文獻

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[9]陳勛.無砟軌道路基翻漿病害整治措施探討[J].上海鐵道科技，2013（2）：77-79.

高速鐵道技術論文范文第3篇

讀初高中時,住家離臺糖小火車鐵道很近,每天看到同學從各鄉鎮搭火車上學,40年后仍歷歷在目。

那時知道臺糖火車的車廂比臺鐵的小,鐵軌也較窄。聽人說臺糖火車叫做“五分車”,不明白是什么意思。1970年到臺北讀大學,那時以坐平快車為主,知道臺灣的縱貫鐵路是日據時期修造的,聽人家說這叫做“七分車”,也不明白是什么意思。后來看電影《東方快車謀殺案》,看到洋人的火車竟然有包廂,廂外有通道,覺得洋火車比臺灣的火車寬敞。1979年到巴黎第一次坐有包廂的火車,感覺臺灣的火車還真窄。1992~1993年在美國,更確定臺灣的軌寬有點奇怪。

很慚愧,我一直沒去弄清楚五分車、七分車、歐洲車、美國鐵軌的寬度有什么差別,為什么會采用這么不同的規格。這件事拖到2001年初,我讀到Douglas Puffert(2000)的論文后,才把整個事情弄清楚。

復雜的軌寬

1995年夏,我在慕尼黑大學三個月,在經濟史研討會上認識Puffert,是個溫文儒雅的年輕學者,他在斯坦福大學的博士論文(1991),就是以北美鐵軌的寬度為主題,在主要的經濟史期刊上發表好幾篇論文。我從維基百科(Wikipedia)查“軌距”,得到許多具體的數字。

國際上通用的標準軌是143.5厘米,現在歐洲大部分國家都使用標準軌,例外的國家有:愛爾蘭與北愛爾蘭(160厘米)、西班牙(167.4厘米,正在改為標準軌)、葡萄牙(166.5厘米),阿根廷與智利的軌距是167.6厘米,俄羅斯及鄰近國家,以及蒙古、芬蘭都是152厘米。

日本的軌距是106.7厘米,日據時期修筑的臺灣軌寬也是106.7厘米,這是國際標準軌(143.5厘米)的74%,稱為“七分車”。臺灣的糖業鐵路和阿里山的森林鐵路,是76.2厘米的窄軌,是143.5厘米的53%,簡稱“五分車”。日本在1960年代修建新干線(高速鐵路)時,采用143.5厘米的國際寬軌,提高行駛的穩定性。臺灣高鐵、臺北和高雄的捷運,都采用143.5厘米的標準軌。清朝末年中國的鐵道,由英國和比利時承建,采用143.5厘米標準軌。

有人說,1937年制定的國際標準軌143.5厘米是英國提出的,這個說法不夠準確,待會兒會詳細解釋。最讓人感興趣的是,為什么143.5厘米的軌寬,會在諸多規格的激烈競爭下脫穎而出?

1835~1890年間,北美(美國與加拿大)至少有9種軌道: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。

為什么會這么復雜?

原因很多,大致有三種。其一是各地區修筑鐵路時,鐵路工程師的技術來源與傳承不一,有些采用英國體系,有些則不是。其二是故意不兼容,阻擋其它地區的農工業產品進入。其三是各地區的地形地勢不一,對軌道的需求自然不同。

為什么后來會統一使用145.3厘米,1937年之后這個尺度成為國際標準軌寬呢?這就是本文的要點:說不出合乎邏輯的道理,這是政治與經濟交互角力后,一步步發展的結果,這正是典型的path dependence問題(依發展途徑而異、受到隨機性的因素干擾)。市場機能、競爭、效率、最適合這類的觀念,在這個議題上無法發揮功能,因而稱為“市場失靈”。

143.5厘米的起源與變遷

美國最早的鐵道,是承襲英國的142.2厘米規格,這是18世紀末,在英國礦區發展的原初型鐵路,在紐卡斯爾地區最通行。

有位叫史蒂文生的工程師,在斯托克頓和達靈頓之間建造了一條運煤鐵道。1826~1830年間,他被任命在利物浦(Liverpool)和曼徹斯特(Manchester)之間建造鐵路(L&M),特點是用蒸汽機來推動火車頭。這是第一條靠蒸汽機推動的鐵路,也是第一條完全依靠運載乘客與貨運的鐵路,更是第一條與礦冶完全無關的鐵路,在鐵道史上有顯著的開創地位。不知什么原因,史蒂文生把鐵軌加寬了1.3厘米,成為143.5厘米,這就是日后國際標準軌的規格。

1826年,史蒂文生在競爭L&M鐵路時,他的對手刻意提出167.6厘米的寬軌(加大24.1厘米),但沒被采用。史蒂文生的兒子羅伯特,后來在國會的委員會上說:143.5厘米軌寬也不是他父親訂的,而是從家鄉地區的系統“承襲”來的。斯邁爾斯是史蒂文生的朋友與早期傳記的作者,他說143.5厘米的軌寬,“沒有任何科學理論上的依據,純粹是因為已經有人在用了。”

美國早期的鐵路建造者,參觀L&M與其他地區的鐵道,認為L&M的規格較適合,就把整套工程技術搬回美國。另有一批工程師,1829年參觀英國鐵路,回國后在巴爾的摩(Baltimore)與俄亥俄(Ohio)之間筑了另一條鐵路(B&O),將軌寬改為143.5厘米,目的是要和L&M鐵路的火車“接軌”。

但有幾批工程師卻另有盤算,有些認為152.4厘米較易使用,有些人用144.8厘米,有人堅持147.3厘米也不錯。簡言之,在最復雜的時候,美國鐵路有過9種軌寬并存。

現在回過頭來看鐵道的發源國英國,他們在建筑Great Western Railways(GWR)時,把軌寬擴大為213.4厘米,幾條較短的路線,用其它規格。有些美國工程師,看到鐵路老大改為寬軌,為了迎頭超越,就把紐約與愛力(Erie)之間的鐵路,建為182.9厘米,希望能達到三個目的:最高速、最舒適、最低成本。

但事與愿違,有些人認為167.6厘米就夠了。幾經實驗,19世紀中葉的美國鐵道工程師,在考慮火車頭的拉牽力之后,覺得還是以152.4～167.6厘米之間較合適。加拿大的鐵路學者也有同感,而這正是英國當時采用的軌寬。

1860年之后,又有人感覺寬軌太耗動能,對蒸汽機的負擔過重,認為還是老規格較合適。在地勢變化較大的地區,其實106.7厘米更合用,因為較容易轉彎。在多山的地區,若用91.4厘米寬的鐵軌,就不必挖太寬的隧道,可以省下不少成本:91.4厘米的鐵路成本,比143.5厘米的建造費用便宜三分之一(枕木、石塊、人工、管理都較省)。

建造鐵路時,美國政府只負責土地與公共事務,對具體的投資、興建、技術規范都不插手。如果你是第一位在某個區域的鐵道投資者,只要考慮自己喜歡哪種軌寬;第二位投資者,或許也可以自由選擇軌寬;但第三位投資者,就必須考慮接軌問題,沒有多大選擇空間。在這種機制下,美國的鐵道系統就出現一項特質:地區性的軌寬整合度很高,但全國性的相似度很低。

簡言之,美國的軌寬是由民間工程師決定,而這又受到他們之前的經驗影響:或是向英國某個地區學來的,或是依所購買的火車頭帶動力,來決定軌寬。為什么143.5厘米最后會成為主流?因為采用者最多,滾雪球效應最大。

偶然與必然

換個角度來問:政府為何不出面協調呢?

其實很簡單,南北戰爭之前,有誰能預期日后會建造出全國性的鐵路網呢?那時投資鐵路的人,只想運載貨物和非乘客的人員,從河運搶些生意做,占據某個地區的地盤。他們甚至不想和其它區域的鐵路接軌,基本的心態是互不侵擾地盤。加拿大也不希望美國的火車駛入,鐵道的規格因而形成割據。現在美加兩國的鐵路、電話號碼、電壓、影印紙規格都已統一化,那是很后來的事了。

其實加拿大的國會,很早就知道軌寬標準化的重要性。美國國會把橫跨大陸的軌寬選擇權,授給林肯總統,他決定采用152.4厘米。但是中西部的鐵道業者不愿接受,就和東部的同行結盟,游說國會采用最老式的英國軌寬143.5厘米。

某些較貧困的地區,資本不夠,希望采用窄軌,就在1872年另組一個“國家窄軌聯盟”:之后全國各地的窄軌,95%采用91.4厘米的規格。在這種“地區性整合度高、全國性相似度低”的結構下,美國的鐵道系統,怎么可能在20年內(1866~1886年),就完成規格統一呢?143.5厘米的規格獲勝,是因為它有特殊的優越性嗎?

其實在1860年代時,誰也不知道143.5厘米會成為日后的國際標準,當時存在9種規格,工程師并無明顯的偏好。為何會有統一化的認知呢?主要是各地區的經濟發展后,運輸量大幅增加,東西兩岸的產品與人員相互運送,無法透過較受地域性限制的水運。當時東西橫向的鐵路,大都采用143.5厘米,產生大者恒大的雪球效應,市場占有率愈來愈高。各地區的鐵路公司,在利益的考慮下愈來愈合作:發展跨區的鐵道系統,共同管理相互協助,這是推動鐵道標準化的重要因素。

大家會問:把原來不是143.5厘米的軌寬,不論是拉寬或縮窄,轉換的成本不是很高昂嗎?是的,費用看起來是不小,但相對于鐵道的總價值,百分比并不高。主要的花費是整修路基,尤其是在擴寬軌道時,如果只是把軌道稍微拉寬或縮小,這屬于“移軌”的問題,成本并不高。較貴的部份,是更換為143.5厘米的車廂和火車頭(機頭)。

1871年時,把俄亥俄和密西西比鐵路,從182.9厘米縮為143.5厘米的平均成本,是每英里1066美金,再加上價值5060美金的新車頭。到了1885~1886年間,這些成本更低了:更改南方軌道與設備的成本,每英里約只需150美金。把窄軌拉寬的成本,每英里約7500美金。對那些和143.5厘米較接近的軌道,就建造可以調整輪子寬度的車體,來相互通車。一旦整合的意愿明確化,確知每英里的更改成本,占鐵道總價值的百分比不高后,20年內很快地就整合完成了。143.5厘米成為美加的標準規格,1937年成為國際標準,沿用到今日。

美國軌寬的故事告訴我們:市場的需求,是規格統一化的重要推手。1880年代統一的143.5厘米,以今日的車頭牽動能力而言,并不是最具能源效率的規格;但這已是國際標準,改動不了了。143.5厘米能一統天下,并不在于規格上的優越性,而是歷史的偶然造成,并不是最有效率、最具優勢的東西,就能存活得最好。這種path dependence的現象,在度量衡上最常見。聽說1英尺的定義,就是某位國王鼻尖和手指之間的距離。

鏈接:

馬屁股距離決定軌寬

經濟學中有個名詞稱為“路徑依賴”,它類似于物理學中的“慣性”,一旦選擇進入某一路徑(無論是好的、還是壞的),就可能對這種路徑產生依賴。這個美國鐵軌的故事,也許有助于我們理解這一概念,并且加深對其后果的印象。

美國鐵路兩條鐵軌之間的標準距離,是4.85英尺。這是一個很奇怪的標準,究竟從何而來的?原來這是英國的鐵路標準,因為美國的鐵路,最早是由英國人設計建造的。

那么,為什么英國人用這個標準呢?原來英國的鐵路,是由建電車軌道的人設計的,而這個4.85英尺,正是電車所用的標準。

電車軌標準又是從哪里來的呢?原來最先造電車的人,以前是造馬車的。而他們是用馬車的輪寬做標準。

好了,那么,馬車為什么要用這個輪距標準呢?因為那時候的馬車,如果用任何其它輪距的話,馬車的輪子很快就會在英國的老路上撞壞。為什么?因為這些路上的轍跡寬度,為4.85英尺。這些轍跡又是從何而來呢?答案是古羅馬人定的,4.85英尺正是羅馬戰車的寬度。如果任何人用不同的輪寬,在這些路上行車的話,輪子的壽命都不會長。

我們再問:羅馬人為什么用4.85英尺,作為戰車的輪距寬度呢?原因很簡單,這是兩匹拉戰車的馬的屁股寬度。故事到此應該完結了,但事實上還沒有完。

下次你在電視上看到,美國航天飛機立在發射臺上的雄姿時,你留意看,它的燃料箱的兩旁,有兩個火箭推進器。這些推進器是猶他州的工廠所提供的,如果可能的話,這家工廠希望把推進器造得胖一些,容量就會大一些,但是他們不可以,為什么?因為這些推進器造好后,要用火車從工廠運到發射點,路上要通過一些隧道,而這些隧道的寬度,只比火車軌道寬了一點點。然而我們不要忘記,火車軌道的寬度,是由馬屁股的寬度決定的。

高速鐵道技術論文范文第4篇

關鍵詞：高速鐵路；快運物流；社會效益；經濟效益

中圖分類號：F530 文獻標識碼：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

隨著我國“四縱四橫”鐵路快客通道和城際快客系統的實現，高速鐵路網將于不久形成網絡效應。高速鐵路帶來了巨大的社會效益。而在經濟效益方面，巨額的投資成本和運營成本導致其無法在短時間內回收，如何實現高鐵盈利將成為今后高鐵發展中的新課題。2013年，鐵道部的體制改革也將進一步催化這一問題的解決。與此同時，我國快遞行業發展十分迅速，其中小件快運尤為突出，呈現供不應求的趨勢。因此，結合快運和高鐵的需求，本文提出利用高速鐵路開展快運物流的設想。

1 基于雙重效益發展高速鐵路快運物流的必要性研究

1.1 基于經濟效益發展高速鐵路快運物流的必要性

1.1.1 增加運營收入。近幾年我國投入了巨額成本建設高鐵路網，而高鐵客運收入無法平衡每年的折舊和利息，除了幾條發達地區的線路，高鐵上座率普遍達不到設計標準，這與經濟發達國家高速鐵路可以帶來巨大經濟效益的經驗有很大差異。因此，新成立的鐵路總公司必須創造更大的利潤來彌補之前的虧損，真正走向市場化。

提高收入可以從客運和貨運兩方面入手，在客運方面，運營收入與票價和運載人次等因素有關，雖然調整票價可以增加收入，但是必然會帶來一系列社會問題，并不利于高速鐵路公司的長遠發展。在貨運方面，一方面，普通鐵路的運能釋放可以為傳統鐵路貨運帶來新的利潤；另一方面，也可以通過高速鐵路發展新的貨運產品——高鐵快運。普通鐵路更適合大宗貨物運輸，而高鐵具有更高的時效性、安全性，更適合快遞快運物流產品的服務需求，兩者的目標市場具有很大差異。且當今快運市場有巨大的利潤空間，因此，在高鐵上開展快運業務，不僅可以有效利用高鐵的剩余運能，還可以增加運營收入，減少虧損。

1.1.2 單位運輸成本低。本文以滬寧客運專線為例，簡要計算了各種運輸方式下的單位成本（見表1）。

為了簡化計算過程，本了如下假設：

（1）基礎設施的建設成本很難分攤，且使用年限足夠長，成本能夠收回，因此這里不考慮基礎設施的建設成本（如車站、鐵路、機場、高速公路等）；

（2）不考慮融資成本，即貸款利息對運輸成本的影響。

根據《中國統計年鑒》顯示，2011年全國異地快遞量為27.3億件，其中上海異地快遞量為2.5億件，江蘇異地快遞量為3億件，假設南京異地快遞量占江蘇省的20%，預計上海至南京的日快遞量=2.5*3/27.3*100%*20%/365=1.5萬件。

假設為了完成每日1.5萬件的快遞運輸，預計每日卡車需來回4趟，高鐵需2趟，飛機需2趟。上海至南京的距離按300km計算。

各種運輸方式的單位成本d■計算公式如下：

d■=■

其中，f■——第i種運輸方式的固定成本（元/年）

c■——第i種運輸方式的變動成本（元/km）

n■——第i種運輸方式每日需輸運的次數

L——運輸距離（km）

D——運輸量（件）

經計算，各種運輸方式下上海至南京快運單位成本如表2所示：

故當運距為300km時，航空單位成本最高，高鐵略小于公路。由于高鐵每公里變動成本遠小于公路，因此，其單位成本遞遠遞減，當運距增大時，高鐵單位成本低的優勢越來越明顯；而航空的單位成本雖然也呈遞遠遞減的趨勢，但其每公里變動成本高于高鐵，因此，在任何運距下，高鐵的單位成本都遠低于航空。

綜上所述，高速鐵路的單位成本比公路和航空運輸低，體現其良好的經濟效益。

1.2 基于社會效益發展高速鐵路快運物流的必要性

除了經濟效益，發展高速鐵路快運物流還能夠帶來眾多深遠的社會效益，其主要表現在以下幾個方面：

1.2.1 適應快運需求快速增長。我國快運物流雖然起步較晚，但近年來，隨著電子商務（尤其是網絡購物）的快速發展，快遞需求量與日俱增。目前，國內快運市場形成了京津環渤海、長三角和珠三角三大快遞區域，區域內基本上實現了次晨達或次日達，三大快運區域以公路運輸為主。在國內快件運輸市場中，80%是公路運輸，15%是航空運輸，其他形式不足5%。圖1反映了我國近年快遞業務量的增長趨勢，快遞量平均每年增長25%；圖2反映出城際間快運量占整個市場的四分之三，具有巨大的市場需求空間。

目前，城際公路快運供給已趨于飽和，快運行業面臨著發展瓶頸。在此情況下，發展高鐵快運為解決這一難題帶來了新的希望。首先，發展高速鐵路快運物流能夠增加快運供給量，大大滿足不斷增長的快運需求，實現快運市場的供需平衡；其次，公路干線快運的服務質量存在不足之處，貨損、延誤情況都較為嚴重。而高鐵快運可以做到定時定點，能大大提高快運物流的準時性，改善快運服務質量。

1.2.2 促進綜合交通運輸發展。目前，快運物流以公路和航空為主，普通鐵路貨運速度慢、運輸時間長，不適合快運物流。高速鐵路克服了普通鐵路的弊端，其運輸速度快，服務質量高的特點不僅促進了鐵路客運的發展，也能夠與快運追求快速和便捷的特點很好的契合，在合理運距內，高速鐵路比公路和航空更適合快運物流。因此，高鐵、公路和航空應當發揮各自優勢開展快運物流，做到分工協作、有機結合，促進綜合交通運輸的發展。

1.2.3 減少公路交通擁擠。我國80%的快遞以公路運輸為主，城際快遞大多走高速公路。因此，快運需求的不斷增長使公路運輸的交通擁擠愈加嚴重，導致快運服務質量普遍較差。開展高鐵快運可以吸引公路快運量，有效緩解交通擁擠對公路運輸造成的壓力。

1.2.4 促進低碳環保的可持續發展道路。面對巨大的快運需求，尋求一條低碳環保、可持續的發展道路是快運物流發展的重中之重。

據權威部門研究顯示，民航、公路、鐵路單位運輸量平均能耗比約為11∶8∶1，尤其是高速鐵路使用電能，不僅節約了寶貴的燃油，且碳排放量幾乎為零。

同時，我國高速鐵路仍處于發展階段，客運量離達到飽和還差很遠，勢必會產生相當大的剩余運能，高鐵快運的低碳環保還體現在能有效利用剩余運能創造更多財富。

2 發展高速鐵路快運物流的可行性分析

2.1 國內外研究現狀

2.1.1 國內研究現狀。已經開行多年的中鐵快運公司行郵、行包專列是我國鐵路快運發展最具代表的兩種形式。特快行郵專列的運行時速可以達到160km/h，快速行郵專列和行包專列的運行速度可以達到120km/h。目前，高鐵上還沒有開行類似行郵、行包這樣的快運專列，但其需求確實存在，行郵、行包專列對高鐵快運物流在編制開行方案方面有許多可以借鑒的經驗。

2.1.2 國外研究現狀。目前，高速鐵路貨運已成為國外鐵路公司一項高利潤且快速增長的業務。以法國、德國、美國為代表的一些國家早就開始利用高鐵運送特快郵件和包裹。

（1）法國高速鐵路貨運分為TGV郵政專列和Semam200包裹列車。1984年，法國將2列TGV旅客列車抽取掉座位后運送快件和包裹等小型貨物，其速度達到270km/h。Semam為國營包裹快件列車，速度為200km/h。1997年，法國在高速客運專線上開行營業性貨物列車。該列車是由經過改造的G13型普通貨車編組而成，每天22：00后開行。

（2）德國對速度在200km/h以上的旅客列車和貨物列車分時段運行，夜間高速旅客列車運行結束30min后至次日高速旅客列車運行開始前30min為貨物列車運行時段。

（3）美國曾開行Talgo XXI型擺式列車，以最高速度200km/h運送旅客的同時，設置2輛車裝載特快包裹。另外，美國鐵路開展了如汽車零配件、食品等限時達貨運業務，成為了發展最快的運輸產品。

綜合國內外鐵路快運的發展情況，可見高鐵快運物流在貨運組織模式上已較為成熟，對于我國發展高鐵快運有很大啟示，充分說明開展高鐵快運的設想是可行的。

2.2 技術條件分析

發展高速鐵路快運物流業務是否具有可行性，應當綜合考慮快運列車的選擇、作業站場設計配置、運輸組織模式、運營安全性和信息系統保障等問題。

2.2.1 快運列車的選擇。我國高速鐵路列車是根據客運要求設計的，對于發展高鐵快運有很大限制。根據國內外成功經驗，高鐵快運可以采用改造客運車廂和新建專用快運列車兩種方式，且在技術上都具有可行性，但各有其優缺點。改造客運車廂成本較低，但適用性較差；新建專用快運列車能最大程度利用車廂空間，適用性較強，但初期投入的成本較高，影響經濟效益。因此，對于貨運列車的最終選擇要考慮經濟效益、適用性等因素。另外，車輛載重限制也可能影響列車的選擇。

2.2.2 作業站場設計配置。目前，高速鐵路的配套設施都是按照客運要求設計的，為了避免客貨混行，不影響旅客出行，還需要有配套的貨運設施。

為了對快件進行臨時保管，方便集送和分揀貨物，需要設置貨物站臺、倉庫和裝卸線等設施。貨物站臺便于裝卸車作業；倉庫用于存放和分揀快件貨物；裝卸線可供快運列車停靠進行裝卸作業和快件集送，且與客運列車作業分離。

圖3為高速鐵路客運專線橫列式動車段設備布置圖，在此基礎上，可加設快運作業線和貨物站臺、倉庫、貨棚等配置，滿足快運物流列車到發、裝卸作業及車輛的移動，但需盡量節省鋪軌和用地。

為了滿足沿線各站快件作業，可以對站房站臺進行適度改造，利用客流流線空間完成快件裝卸、集散、暫存等作業，而不影響客運站的正常運行和旅客出行。

2.2.3 運輸組織模式。根據國內外經驗，鐵路貨運的運輸組織模式主要分為以下三種。

（1）客貨同車。客貨同車是指客、貨車廂共存于同一列高速列車。在該模式下，客、貨運輸混合程度最高。美國曾經開行的Talgo XXI型擺式列車便是這一模式的代表。

（2）貨車加掛。貨車加掛是指旅客和貨物分別在不同的列車中運輸，但可聯掛，也可獨立運營。在該模式下，不同起點和終點的客、貨列車在一段共同的線路上可以聯掛運行，且貨物列車可在不同旅客列車之間轉換，這將使貨物的裝卸和運輸更加便捷，且不受客運站裝卸貨物的限制。

（3）快運專列。快運專列和客運列車共線獨立運行。在該模式下，快運專列必須與客運列車在運行圖上協調一致，一般可在客運運行圖中插入一班快運專列，或在夜間單獨開行。目前，德國和法國的高速鐵路貨運采取這種模式。

三種模式的配置如圖4所示。

由于我國高速列車車型為8輛或16輛固定編組，不支持列車的加掛，故在現有模式中，只有客貨同車和快運專列兩種模式適用于我國高鐵快運，而貨源需求的大小是決定采取何種模式的主要因素之一，其優缺點如表3所示。

2.2.4 運營安全性。由于高速鐵路的安全性要求嚴格，因此對于快運貨物必須要有安檢措施。如今，安檢已經從機場延伸到了軌道交通，可見，對于高鐵快運物流來說，安檢更是一個必不可少的、可行的舉措。對快運列車應規定具體的貨物承運范圍，并禁止托運易燃、爆炸、腐蝕、有毒、放射性物品以及其他危險物品。

2.2.5 信息系統保障。完善的信息系統對于高鐵快運系統運作效率起著很大的作用。信息化能夠有效降低成本、提高經濟效益和管理水平。缺乏高效的信息系統是傳統鐵路貨運競爭力不夠強的主要原因之一。因此，為了提升競爭力、走向市場化，建立一套高效的信息系統是高鐵發展快運物流的重中之重。

3 結束語

本文提出了利用高速鐵路發展快運物流的設想，并從經濟效益和社會效益對其進行了必要性分析，結合了國內外成功經驗與現實技術條件對其做了可行性分析。

由于我國高速鐵路運行尚不成熟，所以本文在具體開行方案方面沒有做出更深入的研究，期望今后有機會加深這方面的研究。

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高速鐵道技術論文范文第5篇

關鍵詞：鐵道機車；故障維修；檢修

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

眾所周知，鐵道機車的維修是鐵路運輸中必不可少的重要環節，它能夠恢復機車的受損功能，進一步提升機車的質量，對安全運輸有著極其重要的作用。鐵道機車的維修制度從設立到現在，已經經歷了十多年的發展歷程，機車車輛維修和管理不論是在理論上還是實踐中，都已經有了較大的提高，現在的維修制度相比以前已經提升了不少，為整個社會帶來了較大的經濟效益和社會效益。目前鐵道機車的維修制度和發達國家相比還是存在一定的差距，而且維修的針對性差、維修工作量大、維修時間長、費用高、機車車輛利用率低等問題，都是在維修過程中人們反映的問題。新的維修體制需要一個逐步建立與不斷完善的過程，它必須要具備一定的檢測手段和診斷標準，建立一支在實踐中有著豐富經驗的技術人員隊伍，這樣更能使鐵道車的維修能夠落到實處。

一：鐵道機車維修的發展現狀

從上世紀七十年代開始，維修制度主要就是以“以可靠性為中心”這個為標準，實施的一系列維修制度。目前主要還是計劃預防修的理論框架，通常是整輛車或大部分零件定時或定期進行不同等級的維修，多年的工作經驗使得鐵道機車的預防修體系已經十分成熟。對于需要維修的車輛，維修部門根據計算機提供的數據分析，首先對機器進行必要的檢測，檢測之后再進行修理，對于重要的部件要實行特殊的管理。

二：鐵道車輛故障檢修

鐵道車輛在平常生活中的應用，隨著使用次數的增加，車輛的各種零部件會不斷消耗、腐蝕或磨損，這些零件的損害會大大降低車輛的實用性，為了保證車輛的正常運行和滿足人們日常生活的需要，必須對車輛進行定期的檢查和維修，這樣做也延長了車輛的使用壽命。

1）檢修制度

對于車輛的檢修，國際上專門設立了兩種不同的檢修制度。一種是計劃預防修理制度，另一種是根據車輛技術狀態的不同設立的修理制度。計劃預防修理制度，首先要了解車輛各類零部件的損耗程度，確定相應的使用年限，根據數據的分析，了解車輛的檢修循環結構和檢修周期，在車輛部件還沒有完全損耗之前就對零件加以修整，使得零件最大程度的實現了自己的使用價值。按車輛修理狀態修理的制度，就是在規定的使用期限內，觀察設備的運行參數，若參數在規定的范圍內則不檢修，超過規定范圍才進行檢修。這個修理制度最大程度的發揮了各個設備的最大利用價值，使檢修的工作量盡量減小的同時，也保證了車輛的行駛安全。

2）定期檢修

所謂的定期檢修就是每隔一段時間，就對行駛的車輛進行一定的檢查，確保車輛的安全。定期檢查可以使車輛及時發現問題并維修，使車輛保持一個良好的運行狀態。確保在下一次檢修之前，車輛不會出現較大的故障。

3）車輛的日常維修

對車輛進行日常的維修不僅保證了車輛運時的良好狀態，使得車輛在行駛過程中不會發生什么故障，而且也減少了交通事故的發生，確保了行車的安全。中國人口多，車也多，而且鐵路上的車的數量特別多、車的種類也多，必須對車輛進行檢查維修，為自己，更為了他人。維修內容通常涉及兩個方面，技術檢查和故障修理這兩個方面。技術檢查主要是檢查車輛的技術狀態，發現車輛出現故障時應及時進行修理。故障修理是針對車輛出現的問題，根據出現的具體故障來實施不同的解決方法。

三：維修措施

1)改善鐵道機車車輛的維修制度

現有的鐵道機車的維修制度還存在很多的不足，應該加快維修的改革進程，改變以往的維修模式，讓它變得有層次性、多樣性、實用性。打破原有的維修觀念，要從設備的規劃、設計、制造和安裝就開始，直到車輛的使用、維修、改造和報廢這一整個過程，都要實現設備的綜合管理，發揮所有設備的最大利用率。

2）縮短車輛的維修周期

車輛在行駛過程中很容易出現各種各樣的故障，定期進行維修是很有必要的。但目前我國車輛的維修次數比較頻繁，維修周期是美國等發達國家的好幾倍，車輛維修時間過長的話，降低了車輛的使用率，而且增加了維修費用，加重了人們的負擔。在確保車輛安全的前提下，應盡量的縮短維修周期。

3）增大車輛維修的投入

車輛是現在人們日常生活的必備工具，車輛的運用和維修在運輸方面發揮著十分重要的作用。但是由于各方面原因，國家對車輛維修部門的投入太少，使得維修技術還存在很多需要改進的地方，經濟的不斷發展，應不斷加大對車輛維修的投入，加強維修學科的建設，使得車輛的維修技術得到進一步的發展。

4）加強維修人員的技術培訓

由于之前的科技相對比較落后，維修人員的理論知識也比較薄落，大部分維修人員受教育程度不高，各方面的素質都需要提高。對于正式的維修人員，在他們正式工作之前就應該對他們開展相關技術培訓，提高他們的維修技術，同時加強他們的職業素養，為鐵道機車的維修做好準備。

結語：隨著鐵道機車的廣泛應用，鐵道機車的故障維修引起了社會越來越多的關注 。改善鐵道機車車輛的維修制度，縮短車輛的維修周期，增大車輛維修的投入，加強維修人員的技術培訓，實施這些方法都能給鐵道機車維修部門起到很好的作用，進一步改善鐵道機車車輛的維修水平。

參考文獻：

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