土木工程概论铁道工程课件.ppt

1、第第6 6讲讲 铁道工程铁道工程(1)(1)6.1 6.1 铁路发展史铁路发展史6.2 6.2 中国铁路建设规划中国铁路建设规划6.3 6.3 铁路轨道结构铁路轨道结构铁路概述铁路概述 铁路属于轨道交通体系。铁路属于轨道交通体系。传统意义的铁路是将动力转化为轮轨作传统意义的铁路是将动力转化为轮轨作用力，使车体移用力，使车体移 动，达到运输货物和旅客的目的。动，达到运输货物和旅客的目的。 铁路是一个复杂的系统铁路是一个复杂的系统。通常将其分为。通常将其分为站前系统站前系统和和站后系统站后系统。 站前系统通常指钢轨面以下部分，包括路基、桥梁、隧道、轨道及交站前系统通常指钢轨面以下部分，包括路基、桥

2、梁、隧道、轨道及交通和排水系统。通和排水系统。 站后系统站后系统包括站房、通信信号、给水、电力系统和电气化系统包括站房、通信信号、给水、电力系统和电气化系统（电力牵引铁（电力牵引铁 路）。路）。 铁路是一种最早发展起来的近代运输工具，在世界各国广泛地运铁路是一种最早发展起来的近代运输工具，在世界各国广泛地运用于长距离、用于长距离、 大运量的客货运输。近年来，铁路遇到了公路和航空大运量的客货运输。近年来，铁路遇到了公路和航空的挑战，这种挑战正在促使铁路的挑战，这种挑战正在促使铁路 加快内部的改革和技术的创新。加快内部的改革和技术的创新。 世界铁路在向世界铁路在向高速高速、重载重载和和多式运输发展

3、多式运输发展。有别于轮轨体系的磁。有别于轮轨体系的磁悬浮列车的试验，也已取得进展。悬浮列车的试验，也已取得进展。 6.1 铁路发展史铁路发展史铁路的起源铁路的起源l “RailRail” 单词最初的意思是单词最初的意思是木栏杆、木栅栏木栏杆、木栅栏。l 英国人英国人毕奥莫特毕奥莫特（BeaumoutBeaumout）于）于16301630年年将木头铺将木头铺在地上，使从矿山运输煤的车辆易于通行，车辆在地上，使从矿山运输煤的车辆易于通行，车辆的动力是人力或马这样的畜力，这样的路在当时的动力是人力或马这样的畜力，这样的路在当时就称为就称为“RailRail”，今天的意思就是铁路。，今天的意思就是铁

4、路。世界第一台行驶于轨道上的蒸汽机车世界第一台行驶于轨道上的蒸汽机车l 16801680年年，英国科学家，英国科学家牛顿（牛顿（NewtonNewton）最早设想将最早设想将蒸汽机用于运输；蒸汽机用于运输； 世界第一台行驶于轨道上的蒸汽机车世界第一台行驶于轨道上的蒸汽机车18031803年年，英国人特雷，英国人特雷维西克试制了第一台行驶于轨道上的蒸汽机。维西克试制了第一台行驶于轨道上的蒸汽机。世界上第一条现代意义的铁路世界上第一条现代意义的铁路l 18251825年年9 9月月2727日日在英国的在英国的StocktonStockton和和DarlingtonDarlington之间开通，长之

5、间开通，长21km21km；最初速度；最初速度4.5km/h(4.5km/h(后达到后达到24km/h),24km/h),“木木”路被路被“铁铁”路代替。路代替。 1825 年年 9 月月 2 7 日日这一天，世界上第一条铁路正式这一天，世界上第一条铁路正式通车营业，并举行盛况空前的表演。开业典礼在通往达通车营业，并举行盛况空前的表演。开业典礼在通往达林顿的煤矿运输线的息来敦站举行，检阅式由五列列车林顿的煤矿运输线的息来敦站举行，检阅式由五列列车组成。组成。第一列由蒸汽机车第一列由蒸汽机车“旅行号旅行号”牵引，后挂煤水车，牵引，后挂煤水车， 32 辆货车和辆货车和 1 辆客车。辆客车。客车编挂

6、在列车中间，专供铁路客车编挂在列车中间，专供铁路公司的官员乘坐。另有公司的官员乘坐。另有 20 辆代用客车，是在货车内加上辆代用客车，是在货车内加上座位供一般旅客乘用，其他车厢满载着煤和面粉，总重座位供一般旅客乘用，其他车厢满载着煤和面粉，总重达达 90 吨，乘座旅客达吨，乘座旅客达 450 人。人。其余四列车均由一匹马拖其余四列车均由一匹马拖六辆货车。第一列机车由设计者斯蒂芬逊亲自操纵。六辆货车。第一列机车由设计者斯蒂芬逊亲自操纵。 上午上午 9 点点，列车在奏乐声和欢呼声中从息来敦站出，列车在奏乐声和欢呼声中从息来敦站出发，铁路两旁人山人海，许多小伙子和孩子跟着火车奔发，铁路两旁人山人海，

7、许多小伙子和孩子跟着火车奔跑，也有人骑马沿路相随。途中曾发生过脱轨，经修复跑，也有人骑马沿路相随。途中曾发生过脱轨，经修复后继续前进。后继续前进。机车平均速度每小时为机车平均速度每小时为 13 公里公里 ，机车最，机车最高时速达到高时速达到 20 至至 24 公里公里 。到达林顿支线后，机车补水，到达林顿支线后，机车补水，并将一部分到达货物甩掉后，继续向斯托克顿方向行驶。并将一部分到达货物甩掉后，继续向斯托克顿方向行驶。下午下午 3 点点 47 分到达目的地，分到达目的地， 5 点钟在斯托克顿礼堂举点钟在斯托克顿礼堂举行了宴会，庆祝这次开业检阅的成功。行了宴会，庆祝这次开业检阅的成功。斯托克顿

8、斯托克顿达达林顿铁路是世界上正式办理客货运营业的第一条铁路。林顿铁路是世界上正式办理客货运营业的第一条铁路。因此，人们把因此，人们把 1825 年作为世界上第一条铁路诞生的年年作为世界上第一条铁路诞生的年代。这趟列车的开行，成了当时一件哄动的大事，从而代。这趟列车的开行，成了当时一件哄动的大事，从而引起了运输生产力划时代的重大改革。引起了运输生产力划时代的重大改革。德国第一条铁路德国第一条铁路是纽伦堡是纽伦堡富尔特铁路，它于富尔特铁路，它于1835年年12月月7日建成。日建成。四个发展阶段l 1、法国、美国、德国以及亚、非、拉地区开始出现了铁路。（初建时期） 自从 1825 年英国修筑世界上第

9、一条铁路后，铁路运输的优越性迅速地被人们所认识。英国在 1825 年的最后 3 个月，修建了 160 公里 ，到 1860 年延长到 30300 多公里，平均每年约修 800 多公里。从那时起，铁路在世界各国兴建起来。 2、1870年开始，铁路发展迅速，每年平均修建20000km以上，铁路营业里程1913年增长到了110.4万km；（高潮时期） 19 世纪末，世界铁路里程已经发展到 65 万公里，到 20 世纪 20 年代又将近翻了一番，达到 127 万公里。那时，工业发达的国家都基本形成了铁路网。以美国为例，它是继英国之后于 1827 年开始修建铁路的， 1830 年第一条铁路建成通车。当时

10、，美国人口还不到 1300 万，几乎全部住在密西西比河以东的地区。到了 1850 年，美国铁路营业里程达到 14000 多公里。在美国政府廉价“赠地”政策的推动下，出现了一个持续半个多世纪的筑路高潮。 1920 年，铁路里程达到了顶峰，总长是 425522 公里 。l 3、从、从 19 世纪末到世纪末到 20 世纪世纪 20 年代年代，这，这 30 年是世界筑路高潮时期，是年是世界筑路高潮时期，是铁路的黄金时代。由于美国铁路网是在盲目竞争下自发地形成的，铁路的黄金时代。由于美国铁路网是在盲目竞争下自发地形成的， 20 年代后期，又遇到了新兴运输方式，特别是汽车的激烈竞争，再加上年代后期，又遇到

11、了新兴运输方式，特别是汽车的激烈竞争，再加上有的铁路地区资源枯竭，有些线路运量很小，因而从有的铁路地区资源枯竭，有些线路运量很小，因而从 1917 年开始，美年开始，美国不断封闭和拆除铁路，路网逐年减缩，国不断封闭和拆除铁路，路网逐年减缩， 60 年来减少营业里程约年来减少营业里程约 9 万万余公里。不仅美国如此，其他一些国家也有这种情况。英国则是世界余公里。不仅美国如此，其他一些国家也有这种情况。英国则是世界上拆路比重最大的国家，从上拆路比重最大的国家，从 33000 公里公里 拆剩到目前的拆剩到目前的 18100 公里公里 ，即，即拆掉了整个路网的拆掉了整个路网的 44 。但是，铁路仍然是

12、世界上运输的主要工具，但是，铁路仍然是世界上运输的主要工具，它的总长度约为它的总长度约为 130 多万公里，可以绕地球赤道多万公里，可以绕地球赤道 32 圈。圈。其中其中美国美国拥有拥有 33 万万公里，居世界第一位，公里，居世界第一位，前苏联前苏联有有 138000 多公里，多公里，加拿大加拿大 7 万多万多公里，公里，印度印度 62000 多公里，多公里，中国中国 5 万多公里万多公里，居世界第，居世界第 5 位。位。（停滞不前时期）l 4、1964年，日本建成东海道高速铁路新干线，实现了与航空竞争的预期目的。（现代化时期）日本1964年建造的0系列高速列车时速为220km。 东海道新干线

13、东海道新干线l 2007年4月3日,法国高速列车在行驶试验中达到574.8公里的时速,创下有轨铁路行驶世界纪录。l 磁悬浮铁路l 日本、德国l 西南交通大学l 上海磁浮线6.2 中国铁路建设规划中国铁路建设规划6.2.1 中国铁路发展概况中国铁路发展概况一百五十年前，铁路被清人视为破坏风水的一百五十年前，铁路被清人视为破坏风水的“奇技淫巧奇技淫巧”。而如今，。而如今，“国民经济命脉国民经济命脉”展开了史无前例的跨越式发展。从展开了史无前例的跨越式发展。从0.5公里的公里的“展示铁路展示铁路”到到“八纵八横八纵八横”的铁路交通网的铁路交通网构建完毕，从构建完毕，从“龙号龙号”机车到时速机车到时速

14、350公里的高速列车，中国铁路发展史，见证了一个国公里的高速列车，中国铁路发展史，见证了一个国家百年巨变。家百年巨变。 19世纪，中国继日本及印度之后成为第三个修建铁路的亚洲国家。1875年，英国在上海铺设了14.5公里长的吴淞铁路，成为中国第一条营运铁路。第一次见到火车的中国人对这一新兴事物充满恐惧。尽管如此，受“师夷长技以治夷”思想影响的“洋务派”清政府官员还是被迫接受了铁路，于1881年建造了第一条清政府主张兴建的官办铁路：唐胥铁路。图为吴淞铁路（上)与唐胥铁路(下）资料照片。中国第一辆火车是当时唐胥铁路总工程师的夫人仿照英国著名的蒸汽机车“火箭号”而造成的，并把它命名为“中国火箭号”。

15、因为中国工人在机车两侧各刻一条龙，于是把它叫做“龙号”机车。 八国联军入侵之后，国内要求保卫路权、自修铁路的呼声越来越大，清政府终于决定自行兴建第一条完全由中国人自行设计施工的铁路京张铁路。该铁路由铁路工程专家詹天佑主持设计建造。图为京张铁路修成时，詹天佑（车前右第三人）与同事合影。图为詹天佑设计的京张铁路。作为京张铁路总工程师，詹天佑创造性地运用了“人”字型铁路，使火车能在山区陡坡通行。 1911年5月，清政府宣布“铁路国有”政策，将已经私有化的川汉、粤汉铁路收归国有。此举招致了四川各阶层的反对，由此掀起了声势浩大的保路运动。10月10日，湖广地区革命党人乘清政府派军前往四川镇压起义造成武汉

16、兵力不足的机会，发动了武昌起义，促使中华民国的成立，结束了封建帝制。1912年，中华民国宣告成立。中华民国临时大总统孙中山提出了宏伟全面的铁路建设计划，设计了连通全国的3条主要干线，总长20万公里。在此后的实业计划“第四计划”中，孙中山又进一步周密化，设计了5条贯通全国的铁路大干线，细分为中央铁路系统、东南铁路系统、扩张西北铁路系统等。 民国时期，中日苏三国在东北围绕中东铁路的权益争夺，也从另外一面显现了中国铁路发展的曲折。中东铁路原是由沙俄在中国东北境内修筑的一段铁路。该铁路最早由俄国控制，1922年苏联成立后改为中苏共管。1929年张学良试图用武力强行收回中东铁路，结果东北军败给了苏联红军

17、。30年代，日本侵入东北后，苏联很快就将该铁路卖给了满洲国。1945年后，苏联重新获得了控制权，并在解放后将其移交给了中国政府。1937年，我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥钱塘江大桥落成。钱江大桥横跨钱塘江，是连接沪杭甬、浙赣铁路的交通要道。该桥由当代桥梁专家茅以升博士设计建造。然而竣工不到2个月，杭州城被日军攻陷。为了切断交通枢纽，茅以升不得不亲手炸毁这座耗时3年完工的大桥。因为民国时期频繁的战乱和外部势力影响，中国铁路在这一时期一直发展缓慢。1950年代初，新中国政府决定填补西部地区的铁路空白，开始建设成都到重庆的成渝铁路，1950年6月开工建设，1952年6月通车，成为解放

18、后修建的第一条铁路。图为1953年7月30日，成渝铁路建成通车。 宝成铁路北起陕西省宝鸡，南行达四川省成都，与成渝、成昆两线衔接，全长669公里，是沟通西北与西南的第一条铁路干线。也是突破“蜀道难”的第一条铁路。宝成铁路于1952年7月1日在成都动工，1958年建成通车，1975年7月完成铁路电气化工程改造，成为全国第一条电气化铁路。成昆铁路自四川省成都至云南省昆明，全长1100公里，原为国防三线建设的重点工程，1958年7月动工，在修了61公里后停建。1964年8月复工，“文化大革命”开始后又一度停工，1970年7月1日全程贯通。成昆铁路工程的艰巨浩大，举世罕见。全线桥隧总延长占线路长度41

19、.6。有些地段找不到地方设置车站，不得不将站线建在桥梁上或隧道内，在全线122个车站中，这类车站就有41个。这个艰巨宏伟的工程，荣获国家颁发的“科学技术进步特等奖”。图中火车正在穿越成昆铁路全线最长隧道，海拔最高的隧道沙木拉达隧道。由于成昆铁路工程异常艰巨以及当时的施工条件限制，大量铁道兵在建设时期牺牲在工地。关于牺牲的铁道兵人数，各种资料数目不一，迄今也没有权威的统计资料。但是至今仍然可以在成昆铁路沿线看到很多烈士陵园。 陇海铁路是中国一条从江苏连云港通往甘肃兰州的铁路干线，于1905年起动工，经过四十余年的分段建设，至1952年全线建成，目前全长1759公里，为I级双线电气化线路。陇海铁路

20、是贯穿中国东、中、西部最主要的铁路干线，也是从太平洋边的中国连云港至大西洋边的荷兰鹿特丹的新亚欧大陆桥的重要组成部分。图为1978年一列货运列车喘着粗气驰出宝鸡，踏上宝鸡峡的锦汉大桥。大秦铁路建于1985-1997年，是中国唯一一条煤炭运输专线铁路，也是中国第一条重载单元铁路。铁路自山西省大同市至河北省秦皇岛市，纵贯山西、河北、北京、天津，全长653千米，平均不到15分钟，就有一列运煤列车呼啸而过，将上万吨煤炭运至数百公里之外的秦皇岛港装船南运。图为奔驰在大秦铁路上，长达2公里以上的万吨载重列车。京九铁路，又称京九线，是一条从北京通往广东深圳的铁路，起于北京西站、至深圳站，再经香港境内的东铁线，终至九龙（红磡）站。1994年京九铁路各段开始动工，1996年9月1日京九铁路提前实现全线开通。图为1996年9月1日从北京开往深圳的105次列车，第一次开进井冈山站时，当地情绪非常激动的民众。