第二章直線與曲線軌道

1、2022-3-11 軌道由直線軌道和曲線軌道組成。 要求：直線部分的軌道方向應保持筆直，曲線部分軌道應具有相應的圓順度。 軌道幾何形位：軌道各部分的幾何形狀、相對位置和基本尺寸要求等，稱為軌道幾何形位。 意義：軌道幾何形位的正確與否，對機車車輛的安全運行、乘客的旅行舒適度以及設備的使用壽命和養(yǎng)護費用起著決定性的作用。 第二章第二章 直線與曲線軌道直線與曲線軌道2022-3-12第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用 輪對 側架 軸箱 彈性懸掛裝置 制動裝置 車輛轉向架組成一、機車車輛的走行部分構造特點一、機車車輛的走行部分構造特點車輛的走

2、行部分（轉向架）組成 2022-3-13 輪對是機車車輛走行部分的重要部件，由一根車軸和兩個相同的車輪組成。 踏面：車輪和鋼軌接觸的面。1、輪對第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-14錐形踏面：母線是直線，由1：20和1：10兩段斜坡組成，可減少橫向力影響，增加行車平衡性，保證踏面磨耗較均勻。磨耗型踏面：曲線形，與鋼軌頂面基本吻合，增大了輪軌接觸面，減少應力、磨耗，改善通過曲線的轉向性能。踏面形式(a) 機車輪踏面機車輪踏面 (b) 車輛輪踏面車輛輪踏面 第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部

3、分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-15輪緣：指車輪踏面內側制成的凸緣。 作用：保證車輪沿鋼軌滾動時不致脫軌。車輪寬度：車輪內側面與外側面之間的距離。踏面測量線：通過路面上距車輪內側面一定距離的一點的水平線。輪緣高度：指由踏面測量線至輪緣頂點的距離。輪緣厚度：由測量線向下10mm處量得的輪緣厚度。輪對寬度q：指輪背內側距離T加上2個輪緣厚度d。 q=T+2d第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-16某型貨車轉向架 2、轉向架 轉向架是把兩或兩個以上的輪對用專門的構架組成一小車，每節(jié)車體支承在兩個轉向架上。 作用：承受車體

4、重量，傳遞輪軸牽引力，并使各軸重均勻分配；使車輛順利通過曲線；減振、傳遞牽引力和制動力，以提高列車牽引效率和保證列車在規(guī)定距離內停車。第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-17 3、機車車輛軸距 全軸距：指同一車體最前位和最后位的車軸中心間水平距離。 第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-18 固定軸距：同一車架或轉向架上始終保持平行的最前位和最后位車軸中心間的水平距離。是控制機車車輛能否順利通過小半徑曲線的控制因素。 車輛定距：車輛前后兩走行部分上車體支

5、承間的距離。第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-19輪軌之間作用力二、輪軌間相互作用二、輪軌間相互作用 車輪與鋼軌間的作用力主要包括豎向力、橫向水平力和縱向水平力。 軌道越平順，行車越平穩(wěn)，車輪作用于軌道的破壞力也越小。 第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-110 1.豎向力 豎向力是指車輪的靜輪載和動輪載增量，是軌道所受的主要荷載。 2.橫向水平力 是指軌道平面上與軌道方向垂直的水平力。是鋼軌側面磨耗和列車脫軌事故的直接原因。 3.縱向水平力 縱向水

6、平力是指沿軌道方向的水平力。是導致鋼軌波形磨耗、軌道爬行等病害的直接原因。 第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用機車車輛走行部分構造特點及輪軌間相互作用2022-3-111 軌道幾何形位：軌道各部分的幾何形狀、相對位置和基本尺寸要求等，稱為軌道幾何形位。軌距水平前后高低方向軌底坡直線地段軌道幾何形位要素第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-112一、軌距 定義：鋼軌頂面下16mm范圍內兩股鋼軌作用邊之間的最小距離。軌距測量方法：靜態(tài)：道尺、軌檢小車動態(tài)：軌道檢查車 （俗稱軌檢車）道尺道尺第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段

7、軌道幾何形位及標準2022-3-113標準軌距：1435mm 軌距容許偏差見下表 速度（km/h）軌距的容許偏差值(mm)有砟軌道無砟軌道V120+6、-2+3、-2120v160+4、-22軌距變化率：正線、到發(fā)線 2， 站線、專用線 3。軌檢小車第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-114 游間：當輪對的一個車輪輪緣緊貼一股鋼軌 的作用邊時，另一個車輪輪緣與另一股鋼軌作用邊間形成的間隙稱游間。 游間qS 輪軌游間示意圖輪軌游間示意圖車輪名稱輪軌游間值(mm)最大正常最小機車輪451611車輛輪47149輪軌游間允許值如下表 第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌

8、道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-115二、水平1、定義：線路左右兩股鋼軌頂面的相對高差。 要求在直線上水平，曲線上保持一定超高。2、目的：保持列車平穩(wěn)運行，兩股鋼軌受力均勻3、量測：道尺、軌道幾何狀態(tài)檢測儀（軌檢小車） 與軌檢車4、水平不平順規(guī)定：正線及到發(fā)線4mm誤差 站線5mm 誤差變化率：小于1第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-116水平差：水平差：指在一段規(guī)定的距離內，一股鋼軌的頂面始終比另一股高，且高差值超過容許偏差值。危害：車輛搖晃、兩股鋼軌不均勻受力，鋼軌不均勻磨耗。危害：引起車輛側滾和側擺，輪載變動，車輛傾覆

9、脫軌，危及行車安全，必須立即消除。三角坑三角坑（扭曲不平順）：左右兩股鋼軌頂面相對于軌道平面發(fā)生的扭曲狀態(tài)。第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-117三、前后高低 定義：指軌道沿線路方向的縱向平順情況。 靜態(tài)不平順：靜態(tài)不平順：因道床的累積變形、路基不均勻下沉、木枕腐朽、三角坑和彈性不均勻等原因，使軌面出現高低不平。 動態(tài)不平順：動態(tài)不平順：軌面表面上看平順，但在鋼軌與鐵墊板或軌枕之間存在間隙（間隙超過2mm時稱為吊板），或軌枕與道砟之間有空隙（空隙超過2mm時稱為空板或暗坑），或軌道的彈性不均勻，當列車通過時，軌面下沉形成不平順，稱動態(tài)不平順。 第

10、二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-118 危害：危害：長不平順使車輪對鋼軌產生的附加動壓力，降低旅客舒適度；短不平順使車輪對鋼軌產生振動沖擊力。不平順會加速道床變形，進而擴大不平順，并加劇輪軌動力作用，形成惡性循環(huán)。 測量：測量：10m弦測量矢度（扣除豎曲線影響） 正線及到發(fā)線4mm 站線5mm不平順第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-119四、方向1、定義：又稱軌向，是指軌道中心線在水平面上的平順性2、要求：直線應當順直，曲線應當圓順3、危害：引起列車蛇行，影響列車運行安全和平穩(wěn)；在無縫線路地段可能引發(fā)脹

11、軌跑道，威脅行車安全。4、測量：直線用l0m弦沿軌頭內側邊測量正矢 正線及到發(fā)線4mm 站線5mm第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-120五、軌底坡1、定義：鋼軌底面與軌枕頂面之間形成的橫向坡（內傾度）。2、作用： 車輪壓力集中于鋼軌中軸線上 減小荷載偏心矩，提高鋼軌橫向穩(wěn)定性 降低軌腰彎曲應力，減輕軌頭不均勻磨耗 避免軌頭與軌腰連接處發(fā)生縱裂 減輕軌頭不均勻磨耗，延長鋼軌使用壽命 第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-1213、軌底坡設置方法： 理論上與踏面斜度相同1：20, 鐵路實際采用1：40；城軌采

12、用1：304、軌底坡大小判別： 根據軌頂面車輪碾磨形成的光帶位置判定。 光帶偏離軌頂中心向內：軌底坡不足 向外：軌底坡過大 居中：軌底坡合適第二節(jié)第二節(jié) 直線地段軌道幾何形位及標準直線地段軌道幾何形位及標準2022-3-122第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道 機車車輛能改變方向沿曲線行駛的原因：曲線外軌的引導作用。一、曲線軌距加寬一、曲線軌距加寬 曲線軌距加寬的原因：為使機車車輛順利通過曲線而不被楔住或擠開軌道，減小輪軌間橫向作用力，減少輪軌磨耗，使轉向架順暢通過。 加寬方法：曲線內軌內移，外軌不動2022-3-1231、機車車輛轉向架通過曲線內接方式（1）斜接：轉向架外側最前位輪輪緣與

13、外軌作用邊接觸，最后位內輪輪緣與內軌作用邊接觸。（2）自由內接：轉向架外側最前位輪輪緣與外軌作用邊接觸，其他車輪輪緣與鋼軌無接觸。(a)斜接通過斜接通過 (b)自由內接通過自由內接通過 (c)楔接通過楔接通過第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-124（3）楔形內接：轉向架外側最前位和最后位外側輪輪緣同時與外軌作用邊接觸，內側中間車輪輪緣與內軌作用邊接觸。（4）正常強制內接：為避免車輛以楔形內接形式通過曲線，對楔形內接所需軌距增加最小游間的一半min/2。列車通過曲線時，大部分處于自由內接通過自由內接通過狀態(tài) 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1252、曲線軌道

14、軌距加寬確定加寬確定原則：（1）按占列車大多數的車輛以自由內接的方式通過曲線的條件來確定軌距；（2）按機車最大的固定軸距以正常強制內接順利通過最小曲線半徑的條件驗算軌距；（3）車輪踏面在軌頭上的覆蓋量不小于300mm，以保證車輪不掉道；（4）為簡化軌道鋪設工作，加寬檔數應盡可能少。第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-126則軌距加寬值式中S0為直線軌距1435mm。 1）根據車輛條件確定軌距加寬兩軸轉向架自由內接0maxfqSf0SSef第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-127根據機車條件檢算軌距加寬maxq2）根據機車條件檢算軌距加寬式中：最大輪對寬度前后兩

15、端車軸在外輪處所形成的矢距中間兩內輪在內軌作用邊上形成的矢距minmax21NWWffqSWfNf min直線軌道輪軌間的最小游間。第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1283）由安全條件確定曲線軌道的最大軌距 加寬后，必須確保行車安全，不致使機車車輛掉道，曲線軌道的最大軌距為1450mm。 曲線軌距加寬標準曲線軌距加寬標準鐵 路城市軌道交通曲線半徑(m)軌距加寬(mm)遞減率曲線半徑(m)軌距加寬(mm)遞減率R35001，困難條件下的站線2B型車A型車2，困難條件下R3005200R150510R1001015第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-129二、曲

16、線軌道外軌超高 外軌超高度指曲線外軌頂面與內軌頂面水平高度之差。 作用：平衡離心力，使內外兩股鋼軌受力均勻，垂直磨耗均勻，滿足旅客舒適感，提高線路的橫向穩(wěn)定性，保證行車安全。 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1301、外軌超高的確定1）按基本平衡條件確定外軌超高 車體上的離心力RmvJ211SmghShGJ1sinShtg很小時有1sinShtg 得：mgJSh1gRvSh21Rvh2531即： （mm）注：式中v的單位為m/s第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-131（1）新線設計確定超高 采用平均速度 并取列車速度的單位為km/h，得應設置超高：（2）運

17、營線超高確定 考慮速度和質量的加權平均速度max8 . 0 vVpRvRvRVhP2max2max26 . 78 . 08 .11)6 . 3/(531NPNPvVp2RVRVhpP228 .11)6 . 3/(531外軌超高按5mm的整倍數進行設置 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-132未被平衡的超高 列車以速度V（m/s）通過曲線時，要求設置的超高為 ，而實際設置的超高為 RVh21153RVhp20153153)53(12201RVRVhhhp未被平衡的超高 a0a為離心加速度與向心加速度之差，當時， 0h，超高設置不足，稱為欠超高 反之，當 時，存在多余的向心力，此

18、時超高設置過大，稱為過超高或余超高。 0a0h第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-133 人體對未被平衡加速度（離心或向心）極為敏感，其容許范圍為：一般： 特殊困難： 則未被平衡的超高應滿足20/5 . 04 . 0sma20/6 . 0sma90mm92mm/6 . 075mm76mm/5 . 02020，取時，取時，hhsmahhsma0153 ah 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-134我國鐵路軌道設計規(guī)范規(guī)定曲線欠超高及欠超高與過超高之和的允許值如下表所示： 列車速度欠超高允許值欠超高與過超高之和的允許值一 般困 難一 般困 難160v2006080

19、110130120v1607090120140v1207590125140第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-135穩(wěn)定系數定義不穩(wěn)定。時，當穩(wěn)定；時，當，臨界穩(wěn)定；時，當穩(wěn)定系數, 12, 1212,2/211111nSenSenSeeSeSn為偏心距e3）按安全條件確定曲線軌道外軌超高最大值第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-136偏心矩與未平衡超高的關系 最不利的情況是在曲線上臨時停車，此時外軌超高全是過超高，即我國鐵路規(guī)定最大外軌超高為150mm。BAAACOOO:eOOHCO 因， hAA1SBA hSHe1所以 hHSn221maxhh1690222

20、3200152221maxnHShh故 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-137方法：外軌提高法和線路中心高度不變法 外軌提高法：是保持內軌標高不變而只抬高外軌的方法。 線路中心高度不變法：是內外軌分別各降低和抬高超高值一半而保證線路中心標高不變的方法。 2曲線軌道超高設置方法 曲線超高應在整個緩和曲線內順完 。maxV順坡坡度一般不應大于1/（10 ）第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-138 曲線是軌道的薄弱環(huán)節(jié)，通過曲線的列車最高速度受到未被平衡的容許超高度h的限制RVmmhRVmmhmmhhkmRhhVRVhh5 . 4 ,903 . 4 ,75150

21、)/(8 .11 8 .11 maxmax00max2max0時當3、曲線軌道上最高行車速度 采用未被平衡超高度的容許值來限速，是保證行車安全的一項重要指標。V取km/h 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-139三、緩和曲線三、緩和曲線1、緩和曲線的作用及其幾何特征緩和曲線：是在直線和圓曲線之間設置的一段曲率 半徑逐漸變化的曲線。作用：為了使ZH和HZ點離心慣性力不致突然產生和 消失。 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-140幾何特征：緩和曲線是一條曲率 和超高都逐漸變化的 空間曲線。 1）坐標要求2）偏角要求3）曲率要求2、緩和曲線幾何形位的要求 ZH H

22、Y 始點 終點 之間要求 （0，0） （x0，y0） 0 連續(xù)變化 0 1/R ),(yxk0第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1414）超高要求（起終點間超高應以順坡方式連續(xù)變化 ） 直線型超高順坡 曲線型超高順坡 直線型超高順坡在ZH和HY點處，存在折角EkRvhdldkEdldEkdldhtg208 .110其中 曲線型超高順坡在ZH和HY點處00dldkdldhtg，即第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-142 在ZH和HY處鋼軌對車體傾轉的作用力不突然產生消失，要求：兩者之間連續(xù)變化。點處、要求在又, 0, 0,sin2222221222221221

23、dlkddtdHYZHdlkdSEVdtddtdlVdtkdSEdtdkEhSh022dtd5）車軸角加速度時變率第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-143緩和曲線線型條件符號始點（ZH）l=0終點（HY）l=l0始點至終點變化0y0001/R連續(xù)變化0000dldk22dlkdyk0第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1441）滿足坐標、偏角、曲率要求的緩和曲線線型clllkclkRkll或程為：滿足這些條件的基本方時，000,100000000RCC1R1R1, 00llklkkllkl，即定義：時，時，當3、常用緩和曲線第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌

24、道2022-3-1452）坐標表示的緩和曲線方程032025640RllyllRllx03243R6)3521 (6,lxCxCxyl得直角坐標方程式消去參數參數方程式：上兩式即放射螺旋線方程式（略去高次項即為三次拋物線）是我國常用緩和曲線方程式。優(yōu)點：鋪設和養(yǎng)護維修較易，緩和曲線長度較短；缺點：直線形超高順坡，始終點存在折角，影響行車平穩(wěn)性 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1464、高次緩和曲線 滿足表2-6中前四項或全部五項要求的緩和曲線通稱為高次緩和曲線 ，可適應高速行車的需要。 幾種高次緩和曲線 第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-147 計算原則

25、1、按安全條件確定緩和曲線長度； 2、按舒適條件確定緩和曲線長度。 a、外輪升降速度的限制條件； b、加速度時變率的限制條件（高鐵需計算）。 計算結果取為10m整倍數，然后比較1、2結果,取大的一個作為緩和曲線的長度。5、緩和曲線長度第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-148為圓曲線外軌超高。不大于考慮安全系數一般取為緩和曲線長度緩和曲線：對于直線型超高順坡的（輪緣最小高度）0000000maxminminmax,2,KKhihlillhiLiiLi1）按安全條件確定緩和曲線長度直線型超高順坡第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-149曲線型超高順坡：找坡度最大的

26、點。處，坡度最大在對于曲線型緩和曲線即的最大值，必須使求2/, 0, 08 .11 ,02220lldlkddldiivEdldkEdldhi 02/22/max0008 .11idldkvdldhillll曲線型超高順坡第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-150a、外軌升高或降低速度限制（超高時變率）6 . 36 . 3/6 . 31/1max000max00max00VhllVhsmhkmlvhth即（困難）（一般）對應取困難一般的允許值為：max0max0V7V9/40/32hlhlsmmsmm注：h為圓曲線外軌超高，單位為米，l0結果取為10m的整倍數2）按舒適條件確定

27、緩和曲線長度第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1513）緩和曲線長度實際選用規(guī)定 鐵路線路設計規(guī)范規(guī)定普通鐵路緩和曲線長度應根據曲線半徑、路段旅客列車設計速度和工程條件確定，應優(yōu)先采用表2-8規(guī)定的數值，但最小緩和曲線長度不得小于表2-9規(guī)定的數值。b、加速度時變率的限制條件（高鐵需計算）。困難時取一般取3300max0/0.43,/0.296 . 3153smsmhVl第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-152我國的接頭型式：相對懸空式接頭設置原因：設置原因：曲線地段外股軌線比內股線長，為了使曲線上接頭保持相對，需在內股軌線上鋪入適量的廠制縮短軌。 容許接頭

28、相錯量： 直線：不大于40mm 曲線：不大于40mm縮短軌縮短量的一半。標準縮短軌縮短量： 比25m分別短40、80、160mm 比12.5m分別短40、80、120mm第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-1531、選配縮短軌類型 縮短軌長度公式： 根據計算結果參照下表選用縮短量小的縮短軌。)-(10RSLLy曲線半徑(m)縮短軌縮短量（mm）25m鋼軌12.5m鋼軌4000100040804080050080160408045025016080120200120第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-154dBABAdABAB21212112長內股軌線長外股軌線1

29、1212121SdSdl2、內軌縮短量計算：內軌縮短量 l第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-155RS/11ccclSllRl為圓曲線長度，對于圓曲線，RlSllRlSSlRllRllRll222,22012122011210222021021則內軌縮短量為：對于緩和曲線，0102llRSlllcc總縮短量：曲線和兩端緩和曲線）對于整個曲線（包括圓第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-156整個曲線上所需的縮短軌根數： 3、縮短軌的數量zlN為選用單根縮短軌的縮短量zlN為計算的曲線內軌總縮短量 N應按四舍五入取整，且不能大于外股軌線上鋪設的標準軌根數N0，否則應改用縮短量更大的縮短軌。alllNc標002)(20cllRS式中第三節(jié)第三節(jié) 曲線地段軌道曲線地段軌道2022-3-157