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Lgcg3ELE 2022-07-08 15:36:03
为什么会有这种高铁座位设计啊[ ´_ゝ`]
yr0qo4Yj 2022-10-15 15:57:41
Ⅱ型双块式无砟轨道主要由纵连轨道板、水泥沥青砂浆(CAM)层、底座和下方的滑动层组成。Ⅱ型双块式与Ⅰ型不同的地方在于,Ⅰ型双块式可以铺设在路基、隧道和桥梁上,但Ⅱ型只能铺设在桥上。不过Ⅱ型双块式无砟轨道使用较少,目前我知道的只有郑西客专在用,所以也不是很了解。
yr0qo4Yj 2022-10-15 16:51:01
接着就是Ⅱ型板式了。Ⅱ型板式技术源于德国博格公司,其应用范围比Ⅱ型双块式要广泛许多,京沪高铁用的就是Ⅱ型板式道床。其结构跟Ⅰ型板式有很大不同,Ⅰ型板式无论是框架板还是平面板,每块板都很容易分清,而Ⅱ型板式可以明显看到有一横一横的间隙。这些间隙是预裂缝,作用就如其名。并且,Ⅱ型板式之间没有挡台。
另外,Ⅱ型板式铺设时,板跟板之间的距离小于Ⅰ型板式。那么,考虑板上的预裂缝和没有挡台的特点,其力学特性更像是一块块大号轨枕连在一起,轨枕之间有预应力,不同板之间可以看作连续的整体。其纵向力是由轨道板传递至灌浆层再传递到支承层,以及轨道板之间传递,连续性比较好。Ⅱ型横向要设置侧向挡块,这也是Ⅰ型没有的。所以,相较于Ⅰ型板式,Ⅱ型板式铺设的时候工序要麻烦些,特别是轨道板精调的时候对温度区间要求比较严格,通常有太阳的时候还要搭个小棚子遮阴。
又因为其连续性好,所以在轨道结构失效情况下,可修复性不强。碰到地震什么的损坏结构的情况下,一般来说只能拆了重建。
不过大家要注意的一点是,这个可修复性也是相对而言的,只针对地震、不可抗外力等不那么经常发生的因素。如果碰上地质勘探失误,像兰新高铁张家庄隧道这种,直接修在一座山里的古滑坡上,山体变形频率比月经的还准,隧道结构经常受到破坏的,那就谁都救不了。不过现在张家庄隧道废弃了,兰新高铁准备另修一条隧道绕开滑坡。
下面这幅图是Ⅱ型板式的结构图。通常来说,板式轨道系统的结构图从下到上依次是防冻层、支承层、灌浆层、轨道板。先施工好防冻层和支承层,然后粗放轨道板,精调完成后从轨道板预留的灌浆口注浆,然后再调整轨道板几何。
这里分享一个视频,讲述的是京沪高铁桥上CRTSⅡ型无砟轨道施工步骤。【高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道施工技术】 网页链接
yr0qo4Yj 2022-10-15 17:02:48
最后是Ⅲ型。CRTSⅢ型无砟轨道是综合了我们引进的Ⅰ型和Ⅱ型的优点,具有完全知识产权的一种全新无砟轨道结构体系。其研发思路总结在下面的图表中,参考文献:王成晓. CRTSⅢ型板式无砟轨道力学特性研究[D].北京交通大学,2011.
yr0qo4Yj 2022-10-15 17:29:46
CRTSⅢ型的基本组成和其他两种板式轨道板组成相似,自下而上是底座、灌浆层、轨道板,再往上就是扣件和轨道。由于这是我们第一款拥有自主产权的轨道板,所以刚开始的时候是用在时速不超过200 km/h的城际铁路上,比如说成灌线。经过多年验证后,才推广到高铁的应用中。现在在建的高铁,大部分都用上了CRTSⅢ型板式无砟轨道。不过相对于Ⅰ型轨道板,Ⅲ型的造价还是要高一些。
yr0qo4Yj 2022-10-15 17:36:51
这里也有个视频,是介绍京港高铁昌赣段CRTSⅢ型板式无砟轨道施工的。【昌赣高铁CRTSIII板式无砟轨道施工】 网页链接
yr0qo4Yj 2022-10-15 18:34:24
无砟道床虽说很方便,维护量较小,在高速铁路中得到广泛应用。不过它也是有病害的,毕竟无砟轨道也不是万能的。
这里先讲讲生活中常见机械的故障的共同性质。一般来说,依照我的经验,以下几个地方需要多加留意:
① 在工作中需要运动的地方。这很好理解,物体之间要发生相对位移的话,那么连接部位、接触部位多是结构的薄弱点,比较容易出现故障。一般而言,动的次数越多,那故障概率越高。比如说,汽车发动机需要在比较极端情况下工作,所以用久了之后可能会拉缸、曲柄断裂、密封条失效等大大小小的故障。像一些平时都不会动的部件,比如说引擎舱盖,如果不是有什么磕碰,一般都不会坏。
② 主要的受力点和受力部位。这就更好理解了,因为要受力,所以部件的应力会比较大,容易出现结构疲劳,从而导致结构失效。同等情况下,力越大,病害越多。这也是为什么我们经常在车厢折角处做相应的结构加固。举个例子:对于铁轨来说,弯道铁轨的病害要比直道铁轨的病害多,这是因为弯道上的铁轨要给列车提供重力和向心力的合力,而直道铁轨只用提供重力。另一个例子是汽车变速箱,用久了会出现齿轮断裂的情况。
③ 工作中会发生温度变化的部位。这也好理解,温度变化就要考虑温度效应,材料反复热胀冷缩,容易出现结构疲劳或者引发其他病害。比如铁轨,无缝钢轨要及时调整轨道应力,不然会出现胀轨(温度过高)或者断轨(温度过低)现象。
④ 两种材料的相接处。由于两种材料之间要相接,所以一般要用到粘连、铆接、焊接等方法使材料相连。这种相接处的结构强度一般不如同一种材料内部,所以会更容易出现结构失效的情况。生活中也常遇到这种现象,比如说胶水粘的东西过段时间之后掉下来、铆接地方周围出现裂缝、焊接部位会更容易断裂等。
⑤ 使用到高分子材料的地方。由于高分子材料容易受到紫外线、氧气的作用,通过自由基机理的方式发生化学键的断裂,也就是材料会出现老化,因此使用到高分子材料的部位出故障频率也会偏高。比如说,汽车发动机里面的垫片要定期更换,是因为垫片容易老化失效。修复老汽车的时候通常要将车上电线全部更换一遍,就是防止电线外面的绝缘层失效。
⑥ 还有一些其他故障或者结构失效种类跟部件的工作原理和材料特性相关,比如说有机发光半导体的衰减,这里就不列举完全了。
这么听起来,大家是不是会觉得什么地方都会出现故障呢?事实也的确如此。只不过出现故障的频率不一样。有些故障或者失效完全可以通过良好的维护避免。对于一些无法避免的,可以通过定期检修,在问题还未蔓延、扩展时及时解决。另外,在设计上也要尽量避免部件的完全失效,留有一定的安全冗余。基本上,按照规范落实下来,仍出现预料之外的事故,要么是人为原因,要么是不可抗力。
yr0qo4Yj 2022-10-15 19:13:18
那么现在再来介绍无砟道床的病害,对大家应该会好理解很多。
首先,对于轨道板,施工过程可能存在误差或者缺陷,或者运输和装配过程中产生磕碰,又或者长期运行过程中压力和温度效应较大,导致轨道板混凝土开裂、缺块等现象。
其次,对于灌浆层,由于长期受到垂向力和纵向力(部分轨道板才有纵向力),以及温度效应导致的结构伸缩,会出现灌浆层与轨道板之间的缝隙,或者端位封浆的脱落。另外,由于部分轨道板灌浆采用含沥青的砂浆,所以过一定时间后,沥青可能会出现老化现象。而灌浆层与支承层之间也可能出现冒浆或者脱离现象,原因可能是温度变化导致伸缩造成的,也有可能是排水不畅导致积水造成的,还可能是长期受到列车碾压使得结合部位粉化而导致的。
最后,对于底座来说,最常出现的也是裂缝。原因可能是施工过程中混凝土温度和湿度控制不佳、混凝土振捣不当导致的,也可能是路基沉降引起底座结构变形导致的。
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:16:03
无砟道床优势很多,这里总结几点:
① 使用过程中产生的粉尘少,没有道砟飞溅的危害
② 结构稳定可靠,病害少,维护简单,维护工程量少,使用年限长
③ 对轨道几何限制好,铁轨不容易变形,轨道平顺性高
相对应的,无砟道床也有其对应的劣势:
① 造价高,是有砟道床的1.5倍左右
② 施工工艺复杂、要求高、期限长
③ 噪音和振动大。由于无砟轨道下面是钢筋、混凝土,比较硬,不像有砟轨道有碎石缓冲,比较软,所以列车通过时对应的振动和由此而来的噪声偏大。
④ 轨道几何不易调整。一旦线形确定,施工完成后,就很难调整道床高度(也相当于轨道板高度)。容易调整的部分只有铁轨下面的垫片和扣件,调整量较小。所以对于一些在土建方面降标的线路,如西成高铁和兰新高铁,线路超高确定后,倘若再提速至300或者350 km/h所花费的成本,基本上不亚于新建一条高铁。
⑤ 修复难度高。
⑥ 轨道承载力低。还是因为无砟轨道下面是钢筋、混凝土,相对碎石道砟加上木枕来说,不但硬而且还脆,重载情况下很容易断裂。当然,对于高铁来说,列车本身也不太重,关系也就不大。
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:18:36
所以,大家可以留意到,货运线路全部用的都是有砟轨道。对于枕木而言,木枕的承载能力要高于混凝土枕,也是因为木比较软,混凝土比较硬。像北美那些地区,重载铁路大多是碎石道床配木枕,所以北美经常有万吨货物列车的运行。我国铁路重载货运方面只有大秦线做得可以,其他地方还比不上北美。
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:33:53
既然提到线路承载能力的问题,那也说一说车辆设计的一些特点。这里简单介绍我国高铁跟日本新干线在列车轴重方面的设计区别。我们国家线路无论是建造标准还是养护标准都比较高,轨道承载能力较强,所以列车最大轴重是17吨,也就是一节列车最重能去到68吨。而新干线考虑到对列车加速度方面的要求,以及减少列车对轨道的冲击,降低养路成本,所以追求比较极致的轻量化。像我们从日本引进的CRH2A,最大轴重不到14吨。而东海道新干线最新的N700系列车,最大轴重不到12吨。
另外再补充一点,中国国铁(以下简称CR)和日本铁路(以下简称JR,这里JR包含7个公司,已经私有化,相互之间没有管理上的关系)的运营思路也不一样。对CR来说,高铁列车超员在和谐号列车是允许的。而对于复兴号列车来说,出于对车轴载荷的控制,车上装了轴重感应器。若这节车厢承重超过限值,那么列车系统就会报警,此时无法动车。而JR的新干线都预留了超员运输能力,无论自由席上有多少旅客,列车都能高速运营。所以CR之前会出现复兴号超员过多而晚点的情况,最后只能将超员乘客转移至和谐号动车组。
实际上,这里复兴号能够在超员情况下高速运营吗?我觉得不太行。因为复兴号列车之前被人指责的一点就是轻量化程度不够高,超员的话对车轴压力太大,会影响高速运行的稳定性和安全。那么能否通过改变设计使复兴号拥有超员载客能力呢?有,也不难。这主要是设计理念的关系。轻量化程度较大,那么车身强度下降,使用年限就会降低;轻量化程度小,那么车身不易发生结构疲劳,使用年限就长。北欧一些国家采购城际列车时,要求用钢制车身而不是铝合金车身,目的就是为了延长车体使用寿命。法国TGV(train à grande vitesse,法国高速铁路系统)第一代列车,从上世纪80年代用到现在还没有完全退役。而日本极致轻量化的新干线列车,如700系,使用不到20年就废车拆解了。
CR的高铁线路既然标准高、养护好,就没必要投用极致轻量化列车。轻量化减小的重量,可是要用钱去弥补的。不过,复兴号超员运载能力不足也是个问题,每逢节假日铁路运力都会出现严重不足。这个问题,我也不知道CR打算要求中车什么时候解决了~
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:40:47
这样,道床的部分基本上就讲完啦~
下一部分是铁轨方面的内容了。虽然说有砟轨道还有轨枕这个结构,但我不打算单独分析轨枕,而是将它合并到其他部分中提及。
今天整理了下,发现我在这个串写了1万8千字了,像是寄生在Po的串里面,只看第一条内容完全看不出这是在讲铁路方面的科普[*´∀`]
FIzso9E6 2022-10-15 20:46:39
>>Po.789701
[ `д´]b
博哥讲的非常好,给博哥比大母猪
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:54:40
>>Po.787310
这里补充一点,对于不同的速度等级,有砟轨道里面的道砟等级是不一样的。速度越高,对道砟的大小和硬度的要求就越高。道砟是不可再生资源,我们国家优质道砟的储量不多,这可能也是我们大规模推广无砟轨道的原因之一。像法国的道砟质优价廉,所以他们也乐意在高铁铺设有砟轨道。
yr0qo4Yj 2022-10-15 20:59:09
>>Po.789709
其实嘛,我也不知道大家有没有看懂。我是按照我的理解去写的,不过里面的内容我想有初中或者高一的物理能力应该就能看懂受力分析和一些系数的计算和推导。因为后面降到轮轨关系和弓网关系的时候还是会涉及到一些相对复杂的内容的。至于气动分析,那个分析空气太复杂了,那部分我可能也不会用太多公式说明。
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