基本介紹
- 中文名：鐵路工程技術標準
- 闡述：對鐵路建築物等所作的技術規定
- 類別：技術規定
- 相關：鐵路工程
對鐵路建築物和設備的類型、功能、規模等所作的技術規定。一條鐵路的工程技術標準，是根據這條鐵路的經濟意義及其在鐵路網中的作用，並考慮這條鐵路的發展以及同相鄰鐵路的配合關係等條件來確定的。一次建成後不易擴建、改建的建築物和設備如路基、橋樑、隧道等，其技術標準應按遠期運輸需要來確定；隨著發展的需要，可以逐步擴建、改建的建築物和設備如房屋、軌道等，其技術標準可按近期運輸需要來確定。
因為鐵路科學技術在不斷地發展，鐵路工程技術標準也在逐步更新。鐵路工程技術標準主要有鐵路等級、軌距、坡度、曲線半徑、限界、到發線有效長、洪水頻率、標準活載等。
鐵路等級根據鐵路的運輸能力和在鐵路網中的作用等，對鐵路所劃定的級別。中國1975年制定的《鐵路工程技術規範》中規定，中國鐵路分為 3級。其中Ⅰ級鐵路是在全國鐵路網中起骨幹作用的鐵路；Ⅱ級鐵路是在全國鐵路網中起聯絡、輔助作用的鐵路；Ⅲ級鐵路是為某一地區服務的鐵路。
軌距鐵路軌道兩股鋼軌頭部內側之間的最短距離。鐵路工程技術標準規定：標準軌距為1435毫米。軌距大於或小於標準軌距的分別稱為寬軌距和窄軌距。軌距測量法各國也有明確規定，中國規定在鋼軌頂面下16毫米處測量，美國和一些歐洲國家規定在軌頂面下 5/8英寸（約16毫米）處測量。
坡度鐵路區段內在規定的行車速度下對機車牽引重量起限制作用的坡度，即一個一定類型的機車，牽引一定重量的列車在上坡道上能夠以“計算速度”運行的最大坡度，稱為該線的限制坡度。限制坡度對於線路走向、線路長度、車站分布、工程投資、輸送能力和運營指標等都有決定性的影響，是關係線路全局的主要技術標準之一。這項標準是在全面分析了全國的自然條件、機車類型、路網構成、運量發展、投資效益的基礎上，本著滿足運量、適應地形、注意協調的原則制定的。設計鐵路時，究竟採用哪個限坡數值，則需根據各條鐵路的具體情況（運量需要、自然條件、牽引動力、投資效益等）擬出各種可能的方案，經過綜合比較確定。
統一列車重量（牽引定數）可以避免列車換重作業，加速機車、車輛的周轉，有利於提高運輸效率。所以在確定幹線鐵路的限制坡度時，應考慮同鄰接幹線牽引定數的統一協調。在較長的鐵路上，如果地形難易程度差別較大，採用同一限制度坡會增大工程投資時，可採用多機坡度（多機坡度通常是線路中的最大坡度），或經過技術經濟比較將線路劃分為若干區段，選用不同的限制坡度，並以調整機車類型等辦法協調牽引定數，或在一個編組站換重、改編。在改建既有線和增建第二線時，限制坡度的大小還應根據運輸要求，並結合既有線的特點來確定。超過限制坡度地段，是採用落坡，還是加強牽引動力，或是二者兼用，應進行經濟比較確定。中國、蘇聯、美國和聯邦德國採用的限制坡度或最大坡度的數值見表1。
曲線半徑鐵路平面的中心線，由直線和曲線（圓曲線及緩和曲線）組成。曲線設定在兩相鄰直線間。列車以一定速度通過曲線時，為了列車的安全，曲線最大外軌超高和未被平衡的離心加速度應受限制。當列車以求得的“平衡速度”通過曲線時，能夠保證列車安全、穩定的圓曲線半徑的最低限值，稱為鐵路的最小曲線半徑。
最小曲線半徑對於行車的安全和穩定影響甚大，並直接影響鐵路建築費和運營費，是線路主要技術標準之一。因此，在制定這項技術標準時，要本著保證行車安全，有利於線路維修和合理節約投資的原則，並區別不同運量和不同地形情況進行制定。至於設計鐵路時究竟採用哪個標準，則需綜合考慮運量和行車速度，以及地形和地質等情況，擬出不同方案，經比選確定。一般說來，採用較小的曲線半徑，能較好地適應自然條件，減少工程費用，但線路平麵條件惡化，鋼軌磨耗增大，不利於列車運行，不利於維修養護。如採用較大的曲線半徑，則將增大建築費用，而線路平面較為平順，維修養護較易。
在既有線改造中，雖然原有標準低，不能適應運輸要求，但按新線標準改造又有困難，且費用很高，因此往往保留某些原來的標準，以期最大程度地利用既有建築物。
中國、蘇聯、聯邦德國對於鐵路規定的最小曲線半徑如表2。
限界為了保證機車車輛的安全運行和鐵路建築物不受損害,需要規定幾種橫斷面的輪廓尺寸,以約束機車車輛的構造外型尺寸和建築物設備的位置，這種規定稱為鐵路限界。可分為機車車輛限界和建築接近限界。機車車輛限界規定了製造機車、車輛和各種“軌行機械”的最大輪廓尺寸，也規定了貨物裝載尺寸。建築接近限界規定了鐵路各種建築物修建時不得侵入的輪廓尺寸。機車車輛限界和建築物接近限界之間應留有一定空隙，這是考慮線路養護誤差及列車運行時車體震動所必需的。
中國在1949年以後，考慮了既有線的具體情況和新建改建鐵路發展的需要，規定了國家統一的限界標準。1956年，隨著貨運量的增加，超限貨物尺寸的增大，電氣化鐵路的修建，以及國際聯運的要求，對限界標準進行了修改。1984年10月，正式頒發標準軌距鐵路機車車輛限界和建築接近限界的標準，並列為國家標準。
到發線有效長到發線是站線的一種，是供列車到達或出發使用的線路。到發線供列車停留而又不妨礙鄰線行車或調車的長度，稱為到發線有效長。一條鐵路線路的到發線有效長應根據這條鐵路的等級、輸送能力和所處的地形，並考慮與相鄰區段到發線有效長的配合等因素決定。此外，一條鐵路線路的旅客列車和貨物列車的到發線有效長也往往不同。如中國鐵路旅客列車到發線有效長一般為450～500米,遠期為600米。貨物列車到發線有效長採用的標準有1050、850、750、650、550米。
洪水頻率根據數理統計原理，推算一定大小的洪水在任何一年會發生的機率，常以分數 1/T來表示。例如，設計洪水頻率為 1/100，則其含義是建築物在未來使用期內，每年因出現等於或大於該設計洪水從而使建築物的安全程度達到或低於設計情況的可能性為1%。
採用哪一種洪水頻率作為設計依據，應根據建築物的重要性、經濟性以及建築物的安全、壽命等因素來確定。用洪水頻率設計可以使橋樑接近同等強度。但由於洪水頻率是數理統計計算的，所以一般設計規範除採用洪水頻率外，還考慮實際發生過的最大洪水。
根據歷史最高洪水位來推算流量有時是不經濟的，同樣由於水文資料不足，由歷史最高洪水推算流量也可能偏小。因此，在設計時，還需運用必要的工程判斷。
蘇聯在1936年以前是按歷史最高洪水位和相應流量來設計建築物的，1937年才開始採用一定頻率的洪水進行設計。歷年的蘇聯鐵路設計技術規範中，都有關於洪水頻率的規定。
中國在1950年以前，鐵路建築物也以歷史最高洪水位和相應流量設計，但保留了較大的安全量。1950年制定的橋涵設計規程開始採用洪水頻率這一概念，後經幾次修改,最後根據各方面使用經驗及發現的問題,於1974年的《鐵路工程技術規範》規定洪水頻率如表3。
標準活載在鐵路橋樑和線路建築物設計中，要考慮各種可能產生的外力作用，其中主要外力之一就是列車的活載。但是鐵路上使用的機車車輛類型繁雜，車列組合形式也不盡相同，因此需要制定一種有代表性的車列組合，作為設計的依據，這種特定車列組合所形成的活載，就稱為標準活載。標準活載是根據機車、車輛的軸重、軸距及列車的組合形式制定出來的，它必須符合安全和經濟的原則，並力求形式簡單，計算方便。
美國庫珀根據兩台 2-8-0蒸汽機車軸重和軸距排列形式，於1880年提出庫珀氏E活載圖式（圖1）。
圖中E表示活載等級。美國至今仍用庫珀氏E活載圖式,只是根據運輸發展的需要和各個時期活載的發展而修改數值，最初使用E-30，到1964年北美鐵道工程協會(A.R.E.A)把活載提高到E-80。
蘇聯1931年制訂HK活載圖式，如圖2所示。
圖中 K表示活載等級，可按線路級別、運量和結構物類型採用不同活載等級。1956年蘇聯標準軌距鐵路橋涵設計技術規範(TyIIM-56)採用K值如表4。
1962年蘇聯鐵路、公路、城市道路橋涵設計技術規範(CH200-62)荷載標準改為CK制，按承載長度和影響線頂點位置根據經驗公式定出換算均布荷載進行設計，對永久性橋樑採用K=14，對木橋採用K=10。
英國、聯邦德國、法國、日本都制定有活載標準。中國早期修建的鐵路，一般採用美國的E-50或E-40或其他國家的標準，沒有統一的標準活載。1936年首次制定了中華級荷載制，中華20級相當於庫珀E-50。1951年開始制定中華人民鐵道標準活載,即“中-E 活載”。1974年將“中-E 活載”改為“中-活載”,其圖式如圖3。
國際鐵路聯盟(UIC)的活載圖式如圖4。
為了統一全國鐵路的技術標準，加快設計進度和保證設計、施工及運營的質量，中國鐵路曾制定標準設計圖，其中包括線路、軌道、路基、橋樑、涵洞、隧道、站場、房屋、電力、給排水、機車車輛和機械設備以及通信信號等標準設計圖。軌道包括不同重量的鋼軌斷面及其聯結扣件；路基包括不同等級鐵路在不同土質的填挖方斷面和擋土牆；橋涵包括不同材料、不同結構、不同形式、不同跨度的梁部結構、橋樑墩台和涵洞；隧道包括電氣化鐵路和非電氣化鐵路斷面、不同土質的襯砌斷面等；站場則包括會讓站、中間站等的股道布置；房屋包括各種類型車站的站房和沿線作業房屋等。這些標準設計圖是經過廣泛的調查研究和方案的技術經濟比較選定的，對鐵路建設和鐵路新技術的發展起了重要作用。
