第六章 軌道幾何形位

1、 本章重點本章重點 1直線軌道幾何形位直線軌道幾何形位 2曲線超高設(shè)置曲線超高設(shè)置 3緩和曲線設(shè)置緩和曲線設(shè)置 軌道幾何形位軌道幾何形位是指軌道各部分的幾何形狀、是指軌道各部分的幾何形狀、 相對位置和基本尺寸。相對位置和基本尺寸。 軌道平面位置包括直線、圓曲線、緩和曲線。軌道平面位置包括直線、圓曲線、緩和曲線。 軌道的方向必須正確，直線部分應(yīng)保持筆直，軌道的方向必須正確，直線部分應(yīng)保持筆直， 曲線部分應(yīng)具有與曲率相適應(yīng)的圓順度。曲線部分應(yīng)具有與曲率相適應(yīng)的圓順度。 從軌道橫斷面上來看，軌道的幾何形位包括從軌道橫斷面上來看，軌道的幾何形位包括 軌距、水平、外軌超高和軌底坡軌距、水平、外軌超高和軌

2、底坡。 第一節(jié)第一節(jié) 機車車輛走行部分構(gòu)造機車車輛走行部分構(gòu)造 一、輪對一、輪對 機車的走行部分由車架、輪對、軸箱、彈簧裝置、機車的走行部分由車架、輪對、軸箱、彈簧裝置、 轉(zhuǎn)向架及其它部件組成。轉(zhuǎn)向架及其它部件組成。 車輛的走行部分是轉(zhuǎn)向架，由側(cè)架、軸箱、彈性懸車輛的走行部分是轉(zhuǎn)向架，由側(cè)架、軸箱、彈性懸 掛裝置、制動裝置、輪對以及其它部件組成。掛裝置、制動裝置、輪對以及其它部件組成。 輪對是機車車輛走行部分的基本部件，由一根車軸輪對是機車車輛走行部分的基本部件，由一根車軸 和兩個相同的車輪組成。和兩個相同的車輪組成。 客車轉(zhuǎn)向架的基本構(gòu)造示意圖客車轉(zhuǎn)向架的基本構(gòu)造示意圖 1側(cè)架；側(cè)架； 2輪

3、對；輪對；3軸箱潤滑裝置；軸箱潤滑裝置；4液壓減震器；液壓減震器； 5基礎(chǔ)制動裝置；基礎(chǔ)制動裝置；6搖枕；搖枕；7螺旋圓彈簧螺旋圓彈簧 我國車輛上使用的車輪有整體輪和輪箍輪兩種，我國車輛上使用的車輪有整體輪和輪箍輪兩種， 但絕大多數(shù)是整體輪，它由踏面、輪緣、輪輻、幅但絕大多數(shù)是整體輪，它由踏面、輪緣、輪輻、幅 板和輪轂等部分組成，如圖板和輪轂等部分組成，如圖61所示。車輪和鋼軌所示。車輪和鋼軌 接觸的面稱為踏面。接觸的面稱為踏面。 圖圖61車輪車輪 1踏面；踏面；2輪緣；輪緣；3輪輞；輪輞；4輻板；輻板；5輪轂；輪轂； 6輪箍；輪箍；7扣環(huán)；扣環(huán)；8輪心輪心 車輪踏面（錐形踏面）車輪踏面（錐形

4、踏面） 車輪踏面（磨耗型踏面）車輪踏面（磨耗型踏面） 磨耗型車輪踏面磨耗型車輪踏面是曲線型踏面，將踏面制成與鋼是曲線型踏面，將踏面制成與鋼 軌頂面基本吻合的曲線形狀，增大了輪軌接觸面積，軌頂面基本吻合的曲線形狀，增大了輪軌接觸面積， 可以減輕輪軌磨耗、降低輪軌接觸應(yīng)力并可改善通可以減輕輪軌磨耗、降低輪軌接觸應(yīng)力并可改善通 過曲線的轉(zhuǎn)向性能。過曲線的轉(zhuǎn)向性能。 為防止車輪脫軌，為防止車輪脫軌， 在踏面內(nèi)側(cè)制成凸在踏面內(nèi)側(cè)制成凸 緣如右圖突起部分緣如右圖突起部分 所示，稱為所示，稱為輪緣輪緣。 輪輪 緣緣 車輛轉(zhuǎn)向架車輛轉(zhuǎn)向架 車輪位于兩股鋼軌內(nèi)側(cè)的豎直面，稱為車輪內(nèi)側(cè)面，車輪位于兩股鋼軌內(nèi)側(cè)的豎

5、直面，稱為車輪內(nèi)側(cè)面， 車輪另一側(cè)的豎直面稱為車輪外側(cè)面。車輪內(nèi)側(cè)面與外車輪另一側(cè)的豎直面稱為車輪外側(cè)面。車輪內(nèi)側(cè)面與外 側(cè)面之間的距離稱為側(cè)面之間的距離稱為車輪寬度車輪寬度(輪幅寬輪幅寬)。 qT+2d 通過踏面上距車輪內(nèi)側(cè)面一定距離的一點，畫一水平通過踏面上距車輪內(nèi)側(cè)面一定距離的一點，畫一水平 線，稱為踏面的測量線。由測量線至輪緣頂點的距離稱線，稱為踏面的測量線。由測量線至輪緣頂點的距離稱 為輪緣高度。由測量線向下為輪緣高度。由測量線向下10mm處量得的輪緣厚度，處量得的輪緣厚度， 稱為車輪的稱為車輪的輪緣厚度輪緣厚度(d)。 輪對上左右兩車輪內(nèi)側(cè)輪對上左右兩車輪內(nèi)側(cè) 面之間的距離，稱為輪

6、對面之間的距離，稱為輪對 的的輪背內(nèi)側(cè)距離輪背內(nèi)側(cè)距離(T)。這個。這個 距離再加上二個輪緣厚度距離再加上二個輪緣厚度 稱為稱為輪對寬度輪對寬度(q)如圖所示。如圖所示。 二、轉(zhuǎn)向架二、轉(zhuǎn)向架 同一車體最前位和最后位的車軸中心間水平距離，同一車體最前位和最后位的車軸中心間水平距離， 稱為稱為全軸距全軸距。 同一車架或轉(zhuǎn)向架上始終保持平行的最前位和同一車架或轉(zhuǎn)向架上始終保持平行的最前位和 最后位車軸中心間水平距離，稱為最后位車軸中心間水平距離，稱為固定軸距固定軸距。 車輛前后兩走行部分上車體支承間的距離稱為車輛前后兩走行部分上車體支承間的距離稱為 車輛定距車輛定距。 應(yīng)當注意，固定軸距和車輛定距

7、是兩應(yīng)當注意，固定軸距和車輛定距是兩 個不同的概念，固定軸距是機車車輛能否順利通個不同的概念，固定軸距是機車車輛能否順利通 過小半徑曲線的控制因素，車輛定距是轉(zhuǎn)向架中過小半徑曲線的控制因素，車輛定距是轉(zhuǎn)向架中 心間距，除長大車外，多在心間距，除長大車外，多在18m之內(nèi)。之內(nèi)。 固定軸距固定軸距 車輛定距車輛定距 全軸距全軸距 第二節(jié)第二節(jié) 直線軌道的幾何形位直線軌道的幾何形位 一、軌距一、軌距 目前世界上的鐵路軌距，分為標準軌距、寬軌距和目前世界上的鐵路軌距，分為標準軌距、寬軌距和 窄軌距三種。標準軌距尺寸為窄軌距三種。標準軌距尺寸為1435mm。大于標準軌。大于標準軌 距的稱為寬軌距，小于標

8、準軌距的稱為窄軌距。距的稱為寬軌距，小于標準軌距的稱為窄軌距。 軌距用道尺測量，容許偏差符合規(guī)范規(guī)定。軌距用道尺測量，容許偏差符合規(guī)范規(guī)定。 軌距變化應(yīng)和緩平順，其變化率：正線、到發(fā)線不軌距變化應(yīng)和緩平順，其變化率：正線、到發(fā)線不 應(yīng)超過應(yīng)超過2(規(guī)定遞減部分除外規(guī)定遞減部分除外)，站線和專用線不得超，站線和專用線不得超 過過3，即在，即在1m長度內(nèi)的軌距變化值：正線、到發(fā)線長度內(nèi)的軌距變化值：正線、到發(fā)線 不得超過不得超過2mm，站線和專用線不得超過，站線和專用線不得超過3mm。 為使機車車輛能在線路上兩股鋼軌剛順利通過，輪為使機車車輛能在線路上兩股鋼軌剛順利通過，輪 對寬度應(yīng)小于軌距。當輪

9、對的一個車輪輪緣緊貼一股對寬度應(yīng)小于軌距。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鋼軌的作用邊時，另一個車輪輪緣與另一股鋼軌作用 邊之間便形成一定的間隙，這個間隙稱為游間。邊之間便形成一定的間隙，這個間隙稱為游間。 為了提高列車運行的平穩(wěn)為了提高列車運行的平穩(wěn) 性和線路的穩(wěn)定性，減少輪軌性和線路的穩(wěn)定性，減少輪軌 磨耗和動能損失，確保行車安磨耗和動能損失，確保行車安 全，需要把游間限制在一個合全，需要把游間限制在一個合 理的范圍內(nèi)。理的范圍內(nèi)。 根據(jù)我國現(xiàn)場測試和養(yǎng)護維修經(jīng)驗，認為減小直線根據(jù)我國現(xiàn)場測試和養(yǎng)護維修經(jīng)驗，認為減小直線 軌距有利。改道時軌距按軌

10、距有利。改道時軌距按1434mm或或1433mm控制，控制， 盡管軌頭有少量側(cè)磨發(fā)生，但達到軌距超限的時間得盡管軌頭有少量側(cè)磨發(fā)生，但達到軌距超限的時間得 以延長，有利于提高行車平穩(wěn)性，延長維修周期。以延長，有利于提高行車平穩(wěn)性，延長維修周期。 二、水平二、水平 水平水平是指線路左右兩股鋼軌頂面的相對高差。是指線路左右兩股鋼軌頂面的相對高差。 在直線地段，兩股鋼軌頂面應(yīng)位于同一水平面上，在直線地段，兩股鋼軌頂面應(yīng)位于同一水平面上， 使兩股鋼軌所受荷載均勻，以保持列車平穩(wěn)運行。水使兩股鋼軌所受荷載均勻，以保持列車平穩(wěn)運行。水 平用道尺或其它工具測量。線路維修時，兩股鋼軌頂平用道尺或其它工具測量。

11、線路維修時，兩股鋼軌頂 面水平誤差不得超過規(guī)定值。面水平誤差不得超過規(guī)定值。 兩股鋼軌頂面的水平偏差值，沿線路方向的變化率兩股鋼軌頂面的水平偏差值，沿線路方向的變化率 不可太大。在不可太大。在1m距離內(nèi)，這個變化不可超過距離內(nèi)，這個變化不可超過1mm， 否則即使兩股鋼軌的水平偏差不超過允許范圍，也將否則即使兩股鋼軌的水平偏差不超過允許范圍，也將 引起機車車輛的劇烈搖晃。引起機車車輛的劇烈搖晃。 三、軌向三、軌向 軌向軌向是指軌道中心線在水平面上的平順性。是指軌道中心線在水平面上的平順性。 若直線不直則必然引起列車的蛇行運動。在行駛快速若直線不直則必然引起列車的蛇行運動。在行駛快速 列車的線路上

12、，線路方向?qū)π熊嚨钠椒€(wěn)性具有特別重要列車的線路上，線路方向?qū)π熊嚨钠椒€(wěn)性具有特別重要 的影響。的影響。 在無縫線路地段，若軌道方向不良，還可能在高溫季在無縫線路地段，若軌道方向不良，還可能在高溫季 節(jié)引發(fā)脹軌跑道事件節(jié)引發(fā)脹軌跑道事件(軌道發(fā)生明顯的不規(guī)則橫向位移軌道發(fā)生明顯的不規(guī)則橫向位移)， 嚴重威脅行車安全。嚴重威脅行車安全。 修規(guī)修規(guī)規(guī)定：直線方向必須目視平順，用規(guī)定：直線方向必須目視平順，用10m弦測弦測 量，正線上正矢不得超過允許值。量，正線上正矢不得超過允許值。 四、前后高低四、前后高低 軌道沿線路方向的豎向平順性稱為軌道沿線路方向的豎向平順性稱為前后高低前后高低。 新鋪或經(jīng)過大

13、修后的線路，即使其軌面是平順的，新鋪或經(jīng)過大修后的線路，即使其軌面是平順的， 但是經(jīng)過一段時間列車運行后，由于路基不均勻沉陷、但是經(jīng)過一段時間列車運行后，由于路基不均勻沉陷、 道床搗固密實程度、扣件松緊、枕木腐朽和鋼軌磨耗道床搗固密實程度、扣件松緊、枕木腐朽和鋼軌磨耗 的不一致性，就會產(chǎn)生不均勻下沉，造成軌面前后高的不一致性，就會產(chǎn)生不均勻下沉，造成軌面前后高 低不平，即在有些地段低不平，即在有些地段(往往在鋼軌接頭附近往往在鋼軌接頭附近)下沉較下沉較 多，出現(xiàn)坑洼，這種不平順，稱為多，出現(xiàn)坑洼，這種不平順，稱為靜態(tài)不平順靜態(tài)不平順； 有些地段，從表面上看，軌面是平順的，但實際有些地段，從表面

14、上看，軌面是平順的，但實際 上軌底與鐵墊板或軌枕之間存在間隙上軌底與鐵墊板或軌枕之間存在間隙(間隙超過間隙超過2mm 時稱為吊板時稱為吊板)，或軌枕底與道碴之間存在空隙，或軌枕底與道碴之間存在空隙(空隙超空隙超 過過2mm時稱為空板或暗坑時稱為空板或暗坑)，或軌道基礎(chǔ)彈性的不均，或軌道基礎(chǔ)彈性的不均 勻勻(路基填筑的不均勻，道床彈性的不均勻等路基填筑的不均勻，道床彈性的不均勻等)，當列，當列 車通過時，這些地段的軌道下沉不一致，也會產(chǎn)生不車通過時，這些地段的軌道下沉不一致，也會產(chǎn)生不 平順，這種不平順稱為平順，這種不平順稱為動態(tài)不平順動態(tài)不平順，隨著高速鐵路的，隨著高速鐵路的 發(fā)展，動態(tài)不平順

15、已廣泛受到關(guān)注。發(fā)展，動態(tài)不平順已廣泛受到關(guān)注。 經(jīng)過維修或大修的軌道，要求目視平順，前后高經(jīng)過維修或大修的軌道，要求目視平順，前后高 低偏差用低偏差用10m弦量測的最大矢度值不應(yīng)超過允許值。弦量測的最大矢度值不應(yīng)超過允許值。 線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值 項項 目目 max160kmh正正 線線 160kmhmax 120kmh正線正線 max120kmh 正線及到發(fā)線正線及到發(fā)線 其他站線其他站線 作業(yè)作業(yè) 驗收驗收 經(jīng)常經(jīng)常 保養(yǎng)保養(yǎng) 臨時臨時 補修補修 作業(yè)作業(yè) 驗收驗收 經(jīng)常經(jīng)常 保養(yǎng)保養(yǎng) 臨時臨時 補修補修 作業(yè)作業(yè) 驗收驗收 經(jīng)常經(jīng)常 保養(yǎng)

16、保養(yǎng) 臨時臨時 補修補修 作業(yè)作業(yè) 驗收驗收 經(jīng)常經(jīng)常 保養(yǎng)保養(yǎng) 臨時臨時 補修補修 軌距軌距(mm) +2 -2 +4 -2 +6 -4 +4 -2 +6 -4 +8 -4 +6 -2 +7 -4 +9 -4 +6 -2 +9 -4 +10 -4 水平水平(mm)35846846105811 高低高低(mm)3584684610581l 軌向軌向(直線直線)(mm)34746846105811 三角坑三角坑 (扭曲扭曲) (mm) 緩和曲緩和曲 線線 346456457578 直線和直線和 圓曲線圓曲線 3464684695810 注：注：軌距偏差不含曲線上按規(guī)定設(shè)置的軌距加寬值，但最大軌距

17、軌距偏差不含曲線上按規(guī)定設(shè)置的軌距加寬值，但最大軌距(含加寬值和偏差含加寬值和偏差)不不 得超過得超過1456mm； 軌向偏差和高低偏差為軌向偏差和高低偏差為10m弦測量的最大矢度值；弦測量的最大矢度值； 三角坑偏差不含曲線超高順坡造成的扭曲量，檢查三角坑時基長為三角坑偏差不含曲線超高順坡造成的扭曲量，檢查三角坑時基長為 6.25m，但在，但在 延長延長18m的距離內(nèi)無超過表列的三角坑；的距離內(nèi)無超過表列的三角坑； 專用線按其他站線辦理。專用線按其他站線辦理。 五、軌底坡五、軌底坡 由于車輪踏面與鋼軌頂面主要接觸部分是由于車輪踏面與鋼軌頂面主要接觸部分是1:20的斜坡，的斜坡， 為了使鋼軌軸心

18、受力，鋼軌也應(yīng)有一個向內(nèi)的傾斜度，為了使鋼軌軸心受力，鋼軌也應(yīng)有一個向內(nèi)的傾斜度， 因此軌底與軌道平面之間應(yīng)形成一個橫向坡度，稱之為因此軌底與軌道平面之間應(yīng)形成一個橫向坡度，稱之為 軌底坡軌底坡。 我國鐵路在我國鐵路在1965年以前，軌底坡定為年以前，軌底坡定為1:20。1965年年 以后，我國鐵路的軌底坡統(tǒng)一改為以后，我國鐵路的軌底坡統(tǒng)一改為1:40。 軌底坡設(shè)置是否正確，可根據(jù)鋼軌頂面上由車輪碾軌底坡設(shè)置是否正確，可根據(jù)鋼軌頂面上由車輪碾 磨形成的光帶位置來判定。磨形成的光帶位置來判定。 如光帶偏離軌頂中心向內(nèi)，說明軌底坡不足；如光帶偏如光帶偏離軌頂中心向內(nèi)，說明軌底坡不足；如光帶偏 離軌

19、頂中心向外，說明軌底坡過大；如光帶居中，說明軌離軌頂中心向外，說明軌底坡過大；如光帶居中，說明軌 底坡合適。底坡合適。 線路養(yǎng)護工作線路養(yǎng)護工作 中，可根據(jù)光帶中，可根據(jù)光帶 位置調(diào)整軌底坡位置調(diào)整軌底坡 的大小。的大小。 第三節(jié)第三節(jié) 曲線軌距加寬曲線軌距加寬 機車車輛進入曲線軌道時，仍然存在保持其原有行駛機車車輛進入曲線軌道時，仍然存在保持其原有行駛 方向時慣性，只是受到外軌的引導(dǎo)作用力才沿著曲線軌方向時慣性，只是受到外軌的引導(dǎo)作用力才沿著曲線軌 道行駛。在小半徑曲線，為使機車車輛順利通過曲線而道行駛。在小半徑曲線，為使機車車輛順利通過曲線而 不致被楔住或擠開軌道，減小輪軌間的橫向作用力，

20、以不致被楔住或擠開軌道，減小輪軌間的橫向作用力，以 減少輪軌磨耗，軌距要適當加寬。加寬軌距，系將曲線減少輪軌磨耗，軌距要適當加寬。加寬軌距，系將曲線 軌道內(nèi)軌向曲線中心方向移動，曲線外軌的位置則保持軌道內(nèi)軌向曲線中心方向移動，曲線外軌的位置則保持 與軌道中心半個軌距的距離不變。曲線軌距的加寬值與與軌道中心半個軌距的距離不變。曲線軌距的加寬值與 機車車輛轉(zhuǎn)向架在曲線上的幾何位置有關(guān)。機車車輛轉(zhuǎn)向架在曲線上的幾何位置有關(guān)。 一、轉(zhuǎn)向架的內(nèi)接形式一、轉(zhuǎn)向架的內(nèi)接形式 由于輪軌游間的存在，機車車輛的車架或轉(zhuǎn)向架通過由于輪軌游間的存在，機車車輛的車架或轉(zhuǎn)向架通過 曲線軌道時，可以占有不同的幾何位置，有著

21、不同的內(nèi)曲線軌道時，可以占有不同的幾何位置，有著不同的內(nèi) 接形式。主要呈現(xiàn)以下四種內(nèi)接形式：接形式。主要呈現(xiàn)以下四種內(nèi)接形式： 1斜接斜接 2自由內(nèi)接自由內(nèi)接 3楔形內(nèi)接楔形內(nèi)接 4正常強制內(nèi)接正常強制內(nèi)接 對楔形內(nèi)接所需軌距增加對楔形內(nèi)接所需軌距增加min/ 2。 二、曲線軌距加寬的確定原則二、曲線軌距加寬的確定原則 根據(jù)運營經(jīng)驗，以自由內(nèi)接最為有利，但機車車輛根據(jù)運營經(jīng)驗，以自由內(nèi)接最為有利，但機車車輛 的固定軸距長短不一，不能全部滿足自由內(nèi)接通過。為的固定軸距長短不一，不能全部滿足自由內(nèi)接通過。為 此，確定軌距加寬必須滿足如下原則：此，確定軌距加寬必須滿足如下原則： 1保證占列車大多數(shù)的

22、車輛能以自由內(nèi)接形式通過保證占列車大多數(shù)的車輛能以自由內(nèi)接形式通過 曲線；曲線； 2保證固定軸距較長的機車通過曲線時，不出現(xiàn)楔保證固定軸距較長的機車通過曲線時，不出現(xiàn)楔 形內(nèi)接，但允許以正常強制內(nèi)接形式通過；形內(nèi)接，但允許以正常強制內(nèi)接形式通過； 3保證車輪不掉道，即最大軌距不超過容許限度。保證車輪不掉道，即最大軌距不超過容許限度。 三、根據(jù)車輛條件確定軌距加寬三、根據(jù)車輛條件確定軌距加寬 我國絕大部分的車輛轉(zhuǎn)向架是兩軸轉(zhuǎn)向架。當兩軸我國絕大部分的車輛轉(zhuǎn)向架是兩軸轉(zhuǎn)向架。當兩軸 轉(zhuǎn)向架以自由內(nèi)接形式通過曲線時，前軸外輪輪緣與外轉(zhuǎn)向架以自由內(nèi)接形式通過曲線時，前軸外輪輪緣與外 軌的作用邊接觸，后

23、軸占據(jù)曲線垂直半徑的位置。則自軌的作用邊接觸，后軸占據(jù)曲線垂直半徑的位置。則自 由內(nèi)接形式所需最小軌距為：由內(nèi)接形式所需最小軌距為： 0max fqS f Sf = qmax + f0 式中式中Sf 自由內(nèi)接所需軌距；自由內(nèi)接所需軌距； qmax 最大輪對寬度；最大輪對寬度； f0 外矢距，其值為外矢距，其值為 R L f 2 2 0 其中其中 L轉(zhuǎn)向架固定軸距，轉(zhuǎn)向架固定軸距， R曲線半徑。曲線半徑。 以以S0表示直線軌距，則曲線軌距加寬值表示直線軌距，則曲線軌距加寬值e應(yīng)為：應(yīng)為： e = Sf S0 現(xiàn)以我國目前主型客車現(xiàn)以我國目前主型客車“202”型轉(zhuǎn)向架為例。型轉(zhuǎn)向架為例。 設(shè)設(shè)R3

24、50m，L2.4m，qmax1424mm，則：，則： 28 10003502 100042 2 22 0 . ).( R L f mm Sf = qmax + f0=1424+8=1432mm 由以上計算可見，曲線半徑為由以上計算可見，曲線半徑為350m及以及以 上的曲線，軌距不需加寬。上的曲線，軌距不需加寬。 四、曲線軌道的最大允許軌距四、曲線軌道的最大允許軌距 曲線軌道的最大軌距，應(yīng)切實保障行車安全，不使曲線軌道的最大軌距，應(yīng)切實保障行車安全，不使 其掉道。在最不利情況下，當輪對的一個車輪輪緣緊貼其掉道。在最不利情況下，當輪對的一個車輪輪緣緊貼 一股鋼軌時，另一個一股鋼軌時，另一個 車輪踏

25、面與鋼軌的接車輪踏面與鋼軌的接 觸點即為車輪踏面的觸點即為車輪踏面的 變坡點。變坡點。 由此，曲線上容由此，曲線上容 許最大軌距由下式許最大軌距由下式 計算：計算： Smax= dmin+Tmin r +a r s 數(shù)值代入得：數(shù)值代入得： Smax=22+1350-2+100-12-21456mm 因軌距的容許偏因軌距的容許偏 差不得超過差不得超過6mm， 所以：所以：曲線軌道最大曲線軌道最大 容許軌距應(yīng)為容許軌距應(yīng)為 1450mm，即最大允，即最大允 許加寬許加寬15mm。 鐵路線路修理規(guī)則鐵路線路修理規(guī)則規(guī)定；新建、改建及線路大修規(guī)定；新建、改建及線路大修 或成段更換軌枕地段，按下表規(guī)定

26、的標準進行曲線軌距或成段更換軌枕地段，按下表規(guī)定的標準進行曲線軌距 加寬。曲線軌距加寬應(yīng)在整個緩和曲線內(nèi)遞減，如無緩加寬。曲線軌距加寬應(yīng)在整個緩和曲線內(nèi)遞減，如無緩 和曲線則在直線上遞減，遞減率不得大于和曲線則在直線上遞減，遞減率不得大于1。特殊條。特殊條 件下，不得大于件下，不得大于2。 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 一、外軌超高的作用及設(shè)置方法一、外軌超高的作用及設(shè)置方法 作用：作用：鋼軌受力均勻鋼軌受力均勻 旅客舒適旅客舒適 提高線路穩(wěn)定性、安全性提高線路穩(wěn)定性、安全性 外軌超高外軌超高： 是曲線外是曲線外 軌頂面與內(nèi)軌頂面軌頂面與內(nèi)軌頂面 的

27、水平高度之差。的水平高度之差。 設(shè)置方法：設(shè)置方法： 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 外軌提高法外軌提高法、線路中心高度不變法線路中心高度不變法。 外軌提外軌提 高法高法 線路中線路中 心高度心高度 不變法不變法 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 二、外軌超高值的計算二、外軌超高值的計算 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 離心力離心力 C = m v2 / R 曲線超高的大小由列車通過時離心力的大小確定。曲線超高的大小由列車通過時離心力的大小確定。 將將 V=3.6v，S為

28、兩股鋼為兩股鋼 軌中心距，軌中心距，S=1500mm， g=9.81m/s2，代入，代入式得：式得： S h G C G SC h gR Sv mgR Smv G SC h 22 R V R V gR Sv G SC h 2 2 22 8 .11 81. 96 . 3 1500 (mm) 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 R V h 2 0 0 8 .11 取平均速度取平均速度V0 ， ， (mm) 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 平均速度平均速度V0的確定：的確定： 1全面考慮每一次列車的速度和重力來計算全面考

29、慮每一次列車的速度和重力來計算V0 NG NGV GNGNGN VGNVGNVGN V nn nnn 2 2211 22 222 2 111 0 式中式中 N 一晝夜通過的各類相同速度和牽引重量的列車一晝夜通過的各類相同速度和牽引重量的列車 次數(shù)；次數(shù)； G 各類列車總重量各類列車總重量(kN)； V 實測各類列車速度實測各類列車速度(km/h)。 max 0 VV 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 2在新線設(shè)計與施工時，采用的平均速度在新線設(shè)計與施工時，采用的平均速度V0 式中式中 Vmax 預(yù)計該地段最大行車速度預(yù)計該地段最大行車速度(km/h)；

30、一般地段采用一般地段采用0.80，單線上、下行速度懸殊地段，單線上、下行速度懸殊地段 可采用可采用0.65。 規(guī)定規(guī)定：圓曲線外軌超高按圓曲線外軌超高按5mm整倍數(shù)設(shè)置。整倍數(shù)設(shè)置。 V0 稱作加權(quán)平均速度，簡稱稱作加權(quán)平均速度，簡稱均方根速度均方根速度(VJF)。 三、外軌未被平衡的超高三、外軌未被平衡的超高 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 h0 R V hq- - 2 max 8 . 11 當當VV0時，時，h= hh0 ； V V0 h = R V hhg 2 min 0 8 . 11- - V V0時：時： 當當V 120km/h個別特殊情況下

31、已設(shè)置個別特殊情況下已設(shè)置 90(不含不含)110mm可暫時保留，但應(yīng)逐步改造?？蓵簳r保留，但應(yīng)逐步改造。 hg的實質(zhì)：的實質(zhì)： 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 限制速度差，控制低速列車對鋼軌限制速度差，控制低速列車對鋼軌 磨耗及線路變形的影響。磨耗及線路變形的影響。 hg一般不得大于一般不得大于30mm，困難時不得大于，困難時不得大于50mm。 線規(guī)線規(guī)、修規(guī)修規(guī)對對hg的規(guī)定：的規(guī)定： hg的影響的影響 內(nèi)軌垂直磨耗加劇，軌頭壓寬、飛邊；內(nèi)軌垂直磨耗加劇，軌頭壓寬、飛邊； 外軌側(cè)磨依舊；外軌側(cè)磨依舊； 四、外軌最大超高的允許值四、外軌最大超高的允許

32、值 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 設(shè)曲線外軌為設(shè)曲線外軌為hmax。 對應(yīng)有：對應(yīng)有：v，R，O。 若某車以若某車以 v1 v 通過通過 時：時： 四、外軌最大超高的允許值四、外軌最大超高的允許值 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 設(shè)曲線外軌為設(shè)曲線外軌為hmax。 對應(yīng)有：對應(yīng)有：v，R，O。 若某車以若某車以 v1 v 通過通過 時：時： 其穩(wěn)定程度可采用穩(wěn)其穩(wěn)定程度可采用穩(wěn) 定系數(shù)定系數(shù) n 來表示：來表示： e S e S n 2 / 2 e 合力偏心距合力偏心距(mm) 四、外軌最大超高的允許值四、外

33、軌最大超高的允許值 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 e S n 2 分析：分析： n =1， ，臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài) 2 S e n 1， ，穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定狀態(tài) 2 S e n值愈大，穩(wěn)定性愈好值愈大，穩(wěn)定性愈好 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 e與與h的關(guān)系：的關(guān)系： S AA OC OO S h H e 設(shè)設(shè)H為車輛重心到軌面的高度，貨車為為車輛重心到軌面的高度，貨車為2220mm， 客車為客車為2057.5mm。 h S H e hH S e S n 22 2 根據(jù)我國鐵路運營經(jīng)驗，為保根據(jù)我國鐵路運營經(jīng)驗

34、，為保 證行車安全，證行車安全，n 值不應(yīng)小于值不應(yīng)小于3。 hH S n 2 2 線規(guī)線規(guī)、修規(guī)修規(guī)規(guī)定：規(guī)定： Vmax160km/h地段實地段實 設(shè)最大超高設(shè)最大超高單線為單線為125mm，雙線為雙線為150mm。 檢驗：檢驗： 15422202 1500 2 3 . 3 (大于大于3，滿足要求，滿足要求) 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 分分 析析 hH S n 2 2 舉例分析：舉例分析： 59522202 15002 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 Vmax=144km/h，R=340m，h0=12

35、5mm h =hq 0 2 max 8 .11h R V - - 125 340 144 8 .11 2 - - =595(mm) 結(jié)論：結(jié)論： 傾傾 覆覆 =0.85 hq 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 五、曲線軌道上的超高限速五、曲線軌道上的超高限速 任何一條曲線軌道，均按一定的平均速度設(shè)置超高。任何一條曲線軌道，均按一定的平均速度設(shè)置超高。 在既定的超高條件下，通過該曲線的列車最高速度必在既定的超高條件下，通過該曲線的列車最高速度必 定受到末被平衡的容許超高度定受到末被平衡的容許超高度hq的限制，其最高行的限制，其最高行 車速度車速度Vmax

36、應(yīng)為應(yīng)為: R hh V q 811 0 . max 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 同理，通過該曲線的最低行車速度同理，通過該曲線的最低行車速度 Vmin 應(yīng)為應(yīng)為: 當曲線半徑較小時，按最大超高度當曲線半徑較小時，按最大超高度150mm計算，曲計算，曲 線上的超高限速與半徑的關(guān)系如下：線上的超高限速與半徑的關(guān)系如下： =75mm時，時， =90mm時，時， R hh V g 811 0 . min - q h q h RRV3 . 4 8 .11 75150 max RRV5 . 4 8 .11 90150 max 第六章第六章 軌道幾何形位軌道幾

37、何形位 曲線軌道外軌超高曲線軌道外軌超高 一般情況下，曲線上的超高限速按下式計算：一般情況下，曲線上的超高限速按下式計算： RV25. 4 max RV3 . 4 max 第五節(jié)第五節(jié) 緩和曲線緩和曲線 一、緩和曲線的作用及其幾何特征一、緩和曲線的作用及其幾何特征 行駛于曲線軌道的機車車輛，出現(xiàn)一些與直線運行駛于曲線軌道的機車車輛，出現(xiàn)一些與直線運 行顯著不同的受力特征。如曲線運行的離心力，外軌行顯著不同的受力特征。如曲線運行的離心力，外軌 超高不連續(xù)形成的沖擊力等。為使上述諸力不致突然超高不連續(xù)形成的沖擊力等。為使上述諸力不致突然 產(chǎn)生和消失，以保持列車曲線運行的平穩(wěn)性，需要在產(chǎn)生和消失，以

38、保持列車曲線運行的平穩(wěn)性，需要在 直線與圓曲線軌道之間設(shè)置一段曲率半徑和外軌超高直線與圓曲線軌道之間設(shè)置一段曲率半徑和外軌超高 度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。當緩和曲線連度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。當緩和曲線連 接設(shè)有軌距加寬的圓曲線時，緩和曲線的軌距是呈線接設(shè)有軌距加寬的圓曲線時，緩和曲線的軌距是呈線 性變化的。性變化的。 概括起來，緩和曲線具有以下幾何特征：概括起來，緩和曲線具有以下幾何特征： (1)緩和曲線連接直線和半徑為緩和曲線連接直線和半徑為R的圓曲線，其曲率的圓曲線，其曲率 由零至由零至1/R逐漸變化。逐漸變化。 (2)緩和曲線的外軌超高，由直線上的零值逐漸增至緩和曲線的

39、外軌超高，由直線上的零值逐漸增至 圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。 (3)緩和曲線連接半徑小于緩和曲線連接半徑小于350m的圓曲線時，在整的圓曲線時，在整 個緩和曲線長度內(nèi)，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓個緩和曲線長度內(nèi)，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓 曲線加寬值。曲線加寬值。 二、緩和曲線的幾何形位條件二、緩和曲線的幾何形位條件 (1)為了保持連續(xù)點的幾何連為了保持連續(xù)點的幾何連 續(xù)性，緩和曲線在平面上的形續(xù)性，緩和曲線在平面上的形 狀應(yīng)當是：在始點處，橫坐標狀應(yīng)當是：在始點處，橫坐標 x=0，縱坐標，縱坐標y=0，傾角，傾角=0； 在終點處，橫坐標在終點

40、處，橫坐標 x= x0。縱坐?？v坐 標標 y=y0，傾角，傾角=0。 (2)列車進入緩和曲線，為保持列車運行的平穩(wěn)性，列車進入緩和曲線，為保持列車運行的平穩(wěn)性， 應(yīng)使離心力不突然產(chǎn)生和消失，即在緩和曲線始點處，應(yīng)使離心力不突然產(chǎn)生和消失，即在緩和曲線始點處， F=0或或=；在緩和曲線終點處，；在緩和曲線終點處， F=mv2/R或或 =R。 (4)列車在緩和曲線上運動時，其車軸與水平面傾斜列車在緩和曲線上運動時，其車軸與水平面傾斜 角角不斷變化，亦即車體發(fā)生側(cè)滾。要使鋼軌對車體傾不斷變化，亦即車體發(fā)生側(cè)滾。要使鋼軌對車體傾 轉(zhuǎn)的作用力不突然產(chǎn)生和消失，在緩和曲線始、終點處轉(zhuǎn)的作用力不突然產(chǎn)生和消

41、失，在緩和曲線始、終點處 應(yīng)應(yīng)使傾轉(zhuǎn)的角加速度為零，即使傾轉(zhuǎn)的角加速度為零，即 =0。在緩和曲線。在緩和曲線 終點之間終點之間 應(yīng)連續(xù)變化。應(yīng)連續(xù)變化。 綜上所述，緩和曲線的線形條件，可歸納如表綜上所述，緩和曲線的線形條件，可歸納如表65。 表表65 緩和曲線線形條件表緩和曲線線形條件表 2 2 dt dy y 2 2 dt dy y 表中表中 前兩項是基本的幾何形位要求，后三項則是前兩項是基本的幾何形位要求，后三項則是 由行車平穩(wěn)性形成的力學(xué)條件推導(dǎo)出的幾何形位要求由行車平穩(wěn)性形成的力學(xué)條件推導(dǎo)出的幾何形位要求 。在行車速度不高的線路上，滿足前三項要求的緩和。在行車速度不高的線路上，滿足前三

42、項要求的緩和 曲線尚能適應(yīng)列車運行的需要，而在速度較高的線路曲線尚能適應(yīng)列車運行的需要，而在速度較高的線路 上，緩和曲線的幾何形位就必須考慮后兩項的要求。上，緩和曲線的幾何形位就必須考慮后兩項的要求。 三、常用緩和曲線三、常用緩和曲線 滿足表滿足表65中前三項要求的緩和曲線，是目前鐵路中前三項要求的緩和曲線，是目前鐵路 上最常用的緩和曲線，所以也稱為常用緩和曲線。上最常用的緩和曲線，所以也稱為常用緩和曲線。 常用緩和曲線的外軌超高順坡為直線順坡。常用緩和曲線的外軌超高順坡為直線順坡。 任意點處：任意點處： i h l 可知，緩和曲線的長度可知，緩和曲線的長度l與其曲率與其曲率K成正比，符合該條成正比，符合該條 件的緩和曲線線型為放射螺旋線。件的緩和曲線線型為放射螺旋線。 四、緩和曲線長度計算四、緩和曲線長度計算 緩和曲線長度影響行車安全和旅客舒適，擬定標準時，緩和曲線長度影響行車安全和旅客舒適，擬定標準時， 應(yīng)根據(jù)下列條件計算并取其較長者。應(yīng)根據(jù)下列條件計算并取其較長者。 1超高順坡不致使車輪脫軌超高順坡不致使車輪脫軌 CK C gi vS l g vS h 1 2 1 2 1 70 2超離時變率不致使旅客不適超離時變率不致使旅客不適 3欠超高時變率不致影響旅客舒適欠超高時變率不致影響旅客舒適 綜和以上三式，緩和曲線長度綜和以上三式，緩和曲線長度l0 的計算公