軌道幾何形位

1、第五章 軌道幾何形位 track geometry幾何形位： 是指軌道各個(gè)部件的幾何形狀、相對(duì)位置和基本尺寸。 目的是保證機(jī)車車輛在軌道上安全、平穩(wěn)、不間斷地運(yùn)行。7/29/20221第一節(jié) 機(jī)車車輛基本知識(shí)rolling stocks機(jī)車車輛LocomotivePulled stockpassenger vehicle freight vehicle鐵路機(jī)車的分類：運(yùn)用和牽引動(dòng)力來劃分從運(yùn)用上分，有客運(yùn)機(jī)車、貨運(yùn)機(jī)車和調(diào)車機(jī)車 7/29/20222牽引動(dòng)力 蒸汽：內(nèi)燃：東方紅型內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)、東風(fēng)2、東風(fēng)3型內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車 東風(fēng)5、東風(fēng)6、東風(fēng)7型內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)8型內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)9型、東

2、風(fēng)10型內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)11型、東風(fēng)12型內(nèi)燃機(jī)車 電力：韶山1、韶山2、韶山3型電力機(jī)車韶山4、韶山5、韶山6型電力機(jī)車韶山7電力機(jī)車韶山8型、韶山9型電力機(jī)車國(guó)產(chǎn)交流傳動(dòng)電力機(jī)車 7/29/20223內(nèi)燃動(dòng)車組和電動(dòng)車組國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃動(dòng)車組國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車組高速電動(dòng)車組國(guó)產(chǎn)擺式動(dòng)車組 動(dòng)力分散，一種叫動(dòng)力集中 7/29/20224車輛按用途分：客車和貨車硬座車、軟座車、硬臥車、軟臥車、餐車、行李車、郵政車等。常見的貨車則有平車、敞車、棚車、罐車、保溫車等。按車輛的軸數(shù)分：四軸車、六軸車、八軸車等。軸數(shù)越多，車輪也越多，載重量就越大。按車輛的載重分：貨車有50噸、60噸、75噸、90噸等不同的載重量。 7/

3、29/20225車輛的基本構(gòu)造五大部分組成：車體車底架走行部車鉤緩沖裝置制動(dòng)裝置7/29/20226轉(zhuǎn)向架組成bogies輪對(duì)側(cè)架和搖枕軸箱油潤(rùn)裝置彈簧減振裝置基礎(chǔ)制動(dòng)裝置 7/29/20227機(jī)車車輛的運(yùn)動(dòng)形態(tài)與類型(1)沿軌道縱向的振動(dòng)，稱為伸縮運(yùn)動(dòng)(x方向)；(2)車體的橫向振動(dòng)，稱為側(cè)擺運(yùn)動(dòng)(y方向)；(3)車體的上下振動(dòng)，稱為沉浮運(yùn)動(dòng)(z方向)；(4)車體繞垂直軸(z軸)的振動(dòng)，稱為搖頭運(yùn)動(dòng)(又稱蛇行運(yùn)動(dòng))；(5)車體繞縱向水平軸(x軸)的振動(dòng)，稱為側(cè)滾運(yùn)動(dòng)；(6)車體繞橫向水平軸(y軸)的振動(dòng)，稱為點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)。 我國(guó)常用機(jī)車車輛類型見P153表5-27/29/20228本節(jié)總結(jié)軌道的

4、組成；轉(zhuǎn)向架構(gòu)造及分類；輪對(duì)的組成及尺寸；錐形踏面優(yōu)點(diǎn)；7/29/20229第二節(jié) 軌道幾何形位的基本要素軌道幾何形位五要素：軌距水平前后高低方向軌底坡7/29/2022101、軌距gauge1）定義：兩股鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)作用邊，軌頂面以下16mm處與線路中心線相垂直的距離。7/29/2022112)量測(cè)：靜態(tài)：道尺 動(dòng)態(tài)：軌道檢查車（軌檢車）3）標(biāo)準(zhǔn)軌距：1435mm 誤差：+6，-2mm4）軌距不平順27/29/2022122、水平cross level 1）定義：兩股鋼軌頂面在直線上水平，曲線上保持一定超高。2）目的：保持兩股鋼軌受力均勻3）量測(cè)：道尺與軌檢車4）水平不平順規(guī)定：4mm誤差

5、變化率：小于17/29/202213三角坑（扭曲不平順）twist 左右兩股鋼軌頂面相對(duì)于軌道平面發(fā)生的扭曲狀態(tài)量測(cè)基長(zhǎng)：18m，現(xiàn)行工務(wù)規(guī)則：6.25m。1m1mm7/29/202214三角坑示意圖危害：引起車輛側(cè)滾和側(cè)擺，輪載變動(dòng)，車輛傾覆脫軌，危及行車安全，必須立即消除。7/29/2022153、前后高低Track Profile1）定義：線路縱向平順情況2）量測(cè)：10m弦 4mm不平順7/29/2022163）高低不平順irregularitya）靜態(tài)：鋼軌磨耗，軌枕腐爛，道床下沉b）動(dòng)態(tài)（動(dòng)力型不平順）： 接頭支承剛度削弱 軌枕失效或扣件松脫 道床暗坑或空吊板 道床板結(jié)或松散 短波不

6、平順，增大輪軌作用力，長(zhǎng)波不平順降低旅客舒適度。7/29/2022174、方向Track Alignment1）定義：線路中心線的方向center line2）量測(cè)：直線：10m弦chords4mm 曲線：20m弦3）方向不平順危害：misalignment 橫向力增加 容易脫軌 脹軌跑道7/29/2022185、軌底坡1）定義：鋼軌底面對(duì)軌枕頂面的傾斜度（內(nèi)傾度）2）目的：cant 車輪壓力集中于鋼軌中軸線上 減小荷載偏心矩 降低軌腰應(yīng)力 避免軌頭與軌腰連接處發(fā)生縱裂7/29/202219第三節(jié) 曲線軌道軌距加寬widening目的：為了減少磨耗，使轉(zhuǎn)向架順暢通過加寬方法：曲線內(nèi)軌內(nèi)移，外軌

7、不動(dòng)7/29/202220一、機(jī)車車輛內(nèi)接通過方式（1）斜接通過（2）自由接通過（3）楔接通過7/29/202221二、軌距加寬計(jì)算原理1、按機(jī)車最大固定軸距順利通過最小半徑曲線的條件確定軌距（楔接通過）2、按車輛自由內(nèi)接的方式通過曲線確定固定軸距與全軸距7/29/202222機(jī)車楔接通過軌距加寬計(jì)算7/29/202223參數(shù)說明：最大尺寸的機(jī)車輪對(duì)尺寸，查P151表5-1，1422mm7/29/202224確定軌距加寬量計(jì)算出來需要的最大軌距與標(biāo)準(zhǔn)軌距比較如果需要的軌距大于標(biāo)準(zhǔn)軌距則要加寬如果需要的軌距小于等于標(biāo)準(zhǔn)軌距無需加寬加寬量等于7/29/2022252、按車輛自由內(nèi)接計(jì)算加寬量X1：

8、瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置7/29/202226三、曲線軌道最大容許軌距按安全條件限制最大加寬考慮最小尺寸輪對(duì)不掉道7/29/202227回顧：一、為什么曲線加寬？如何加寬？二、加寬計(jì)算原理（1、2、3）三、轉(zhuǎn)向架內(nèi)接通過曲線方式：四、機(jī)車楔接通過計(jì)算加寬五、車輛自由內(nèi)接計(jì)算加寬六、安全條件限制最大加寬7/29/202228第四節(jié) 曲線外軌超高 super elevation目的：平衡離心力，使內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻，垂直磨耗均等，旅客不因離心加速度而感到不適。7/29/202229作用在車體上的離心力7/29/202230超高計(jì)算公式：計(jì)算結(jié)果取整，取為5mm整倍數(shù)。7/29/202231超高計(jì)算原則：

9、按兩股鋼軌受力均勻計(jì)算超高；按旅客舒適條件檢算超高；按安全條件限制最大超高。目的：平衡離心力，使內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻，垂直磨耗均等，旅客不因離心加速度而感到不適。設(shè)置方法：外軌抬高，在高速鐵路和城市軌道交通的圓形隧道內(nèi)等上是外軌抬高內(nèi)軌降低。7/29/2022321、按兩股鋼軌受力均勻計(jì)算超高計(jì)算公式：均衡速度：1）既有線：考慮速度和質(zhì)量的加權(quán)平均速度2）新線：最高設(shè)計(jì)行車速度的80%7/29/2022332、按旅客舒適條件檢算超高未被平衡的離心加速度：1）若7/29/202234人體對(duì) 極為敏感，的容許范圍為：一般： 特殊困難：則未被平衡離心加速度要小于則：7/29/202235同理：若其他

10、速度檔的欠超高和過超高見P166表5-67/29/2022363、曲線軌道外軌超高最大值的規(guī)定1）穩(wěn)定系數(shù)定義7/29/2022373、按安全條件限制最大超高2）偏心距與欠超高關(guān)系7/29/2022383、按安全條件限制最大超高3）曲線上臨時(shí)停車所有的實(shí)設(shè)超高都為過超高。我國(guó)鐵路規(guī)定最大外軌超高為150mm。 規(guī)定穩(wěn)定系數(shù)7/29/2022394、曲線軌道上最高行車速度曲線是軌道的薄弱環(huán)節(jié)：限速7/29/202240本節(jié)總結(jié)：1、超高設(shè)置目的，方法；2、超高計(jì)算原則；3、超高計(jì)算公式；4、均衡速度計(jì)算方法；5、未被平衡的離心加速度及限值；6、欠超高和過超高；7、穩(wěn)定系數(shù)與偏心距；8、曲線上臨時(shí)

11、停車的穩(wěn)定系數(shù)；9、曲線上最高行車速度。7/29/202241第五節(jié) 緩和曲線目的：1）為了使ZH和HZ點(diǎn)離心慣性力不致突然產(chǎn)生和消失； 2）為了使軌距加寬和外軌 超高在緩和曲線范圍內(nèi)逐漸變化。 7/29/202242一、緩和曲線幾何形位的要求1、坐標(biāo)要求2、偏角要求3、曲率要求4、曲率變化率 要求5、 的要求7/29/202243 1、坐標(biāo)要求 2、偏角要求 3、曲率要求ZH（直緩點(diǎn)） HY（緩圓點(diǎn)） 要求 （0，0） （x0,y0) 連 0 續(xù) 0 1/R 變 化7/29/2022444、超高順坡要求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(diǎn)處，存在折角7/29/202245

12、5、車軸角加速度時(shí)變率在ZH和HY處角加速度不突然產(chǎn)生消失7/29/202246緩和曲線線型條件符號(hào)始點(diǎn)（ZH）l=0終點(diǎn)（HY）l=l0始點(diǎn)至終點(diǎn)變化0y0001/R連續(xù)變化00007/29/202247三、常用緩和曲線1、滿足坐標(biāo)、偏角、曲率要求的緩和曲線線型下面推導(dǎo)緩和曲線方程：7/29/202248偏角表示的緩和曲線方程7/29/202249坐標(biāo)表示的緩和曲線方程7/29/202250用坐標(biāo)表示的緩和曲線方程 7/29/202251放射螺旋線（三次拋物線）特點(diǎn)：直線型超高順坡在緩和曲線起點(diǎn)（ZH）和終點(diǎn)（HY）點(diǎn)符合坐標(biāo)、偏角和曲率要求，其余要求不滿足是我國(guó)常用緩和曲線7/29/202

13、252二、國(guó)內(nèi)外提出的緩和曲線7/29/2022537/29/202254四、緩和曲線長(zhǎng)度計(jì)算原則1、按安全條件確定緩和曲線長(zhǎng)度；2、按舒適條件確定緩和曲線長(zhǎng)度。計(jì)算結(jié)果取為10m整倍數(shù)，然后比較1、2結(jié)果取大的一個(gè)作為緩和曲線的長(zhǎng)度。7/29/2022551、按安全條件確定緩和曲線長(zhǎng)度直線型超高順坡7/29/2022561、按安全條件確定緩和曲線長(zhǎng)度曲線型超高順坡：找坡度最大的點(diǎn)。坡度7/29/202257按安全條件確定緩和曲線長(zhǎng)度找到曲線最大坡度的點(diǎn)，要求該坡度小于限制坡度，即其中7/29/2022582、按舒適條件確定緩和曲線長(zhǎng)度車輪在外軌上的升高速度（超高時(shí)變率）取為10m的整倍數(shù)7/

14、29/202259本節(jié)總結(jié)1、設(shè)置緩和曲線的目的2、緩和曲線幾何形位的要求（五點(diǎn)）3、緩和曲線直線與曲線型超高順坡4、常用緩和曲線方程及特點(diǎn)5、緩和曲線長(zhǎng)度確定原則（安全、舒適）6、什么是超高時(shí)變率、加速度時(shí)變率7、緩和曲線長(zhǎng)度是10m的整倍數(shù)7/29/202260第六節(jié) 縮短軌計(jì)算我國(guó)的接頭型式：相對(duì)懸空式接頭規(guī)定接頭相錯(cuò)量：直線：不大于40mm曲線：標(biāo)準(zhǔn)縮短軌縮短量： 比25m短40、80、160mm 比12.5m短40、80、120mm7/29/202261一、縮短量計(jì)算7/29/202262曲線內(nèi)軌縮短量7/29/202263曲線總縮短量7/29/202264二、縮短軌的數(shù)量及其配置計(jì)

15、算總縮短量選縮短軌（）計(jì)算內(nèi)軌縮短軌根數(shù)（N）計(jì)算外軌標(biāo)準(zhǔn)軌根數(shù)（M）比較N與M，N要小于M配置縮短軌計(jì)算的一般過程7/29/202265選取縮短軌查表2-3-9，書上P89根據(jù)外軌標(biāo)準(zhǔn)軌長(zhǎng)度，選取縮短量小的縮短軌其縮短量即為7/29/202266計(jì)算內(nèi)軌縮短軌根數(shù)N7/29/202267計(jì)算外軌標(biāo)準(zhǔn)軌根數(shù)M7/29/202268配置縮短軌方法：順公里方向，從緩和曲線起點(diǎn)（ZH）開始，逐根配置。計(jì)算縮短量與實(shí)際縮短量比較接頭相錯(cuò)量不大于縮短量的一半7/29/202269縮短軌布置圖7/29/202270步驟1：繪制表格表頭如下：接頭號(hào)數(shù)由緩和曲線或圓曲線起點(diǎn)至各接頭的距離（m）計(jì)算總縮短量 （

16、mm）鋼軌類別實(shí)際縮短量mm接頭錯(cuò)開量mm附注12347/29/202271步驟2：外軌標(biāo)準(zhǔn)軌接頭編號(hào)方法：順公里方向依次編號(hào)1，2，3-7/29/202272步驟3：計(jì)算各個(gè)接頭處對(duì)應(yīng)的內(nèi)軌要求縮短量原則：分成三大段 1）第一緩和曲線 2）圓曲線 3）第二緩和曲線三段曲線內(nèi)軌縮短量計(jì)算公式不同。7/29/202273各段曲線內(nèi)軌縮短量計(jì)算公式第一緩和曲線7/29/202274各段曲線內(nèi)軌縮短量計(jì)算公式圓曲線7/29/202275各段曲線內(nèi)軌縮短量計(jì)算公式第二緩和曲線上任一接頭處的內(nèi)軌要求縮短量：為整個(gè)曲線內(nèi)軌縮短量減去第二緩和曲線該接頭對(duì)應(yīng)與第二緩和曲線終點(diǎn)的縮短量。7/29/202276本

17、節(jié)總結(jié)縮短軌設(shè)置目的縮短量計(jì)算公式縮短軌計(jì)算步驟縮短軌縮短量選取內(nèi)外軌數(shù)量計(jì)算各個(gè)曲線段縮短量計(jì)算方法縮短軌布置方法作業(yè)：縮短軌布置7/29/202277第七節(jié) 曲線方向整正繩正法：利用曲線正矢與曲線之間關(guān)系，改正正矢，使其恢復(fù)原來設(shè)計(jì)曲率，通過相應(yīng)撥量，撥正到原來位置。7/29/202278繩正法基本原理曲線上，以外軌為基準(zhǔn)軌，每10m一個(gè)測(cè)點(diǎn)，用20m弦測(cè)量正矢，與設(shè)計(jì)正矢比較，偏差不超過下表，否則撥正。7/29/202279一、圓曲線計(jì)劃正矢的計(jì)算計(jì)劃正矢：經(jīng)整正后各測(cè)點(diǎn)正矢要求達(dá)到的值。圓曲線上各點(diǎn)正矢均等7/29/202280二、緩和曲線計(jì)劃正矢的計(jì)算7/29/202281二、緩和曲線計(jì)劃正矢的計(jì)算1、測(cè)點(diǎn)在緩和曲線始終點(diǎn)的計(jì)劃正矢計(jì)算測(cè)點(diǎn)從0、1、2-編號(hào)其正矢分別為：7/29/202282三、撥量計(jì)算：漸伸線原理7/29/202283撥量計(jì)算原理：7/29/202284漸伸線長(zhǎng)度與實(shí)測(cè)正矢關(guān)系：7/29/202285n點(diǎn)的撥量為：7