軌道幾何形位

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

2、風10型內燃機車東風11型、東風12型內燃機車 電力：韶山1、韶山2、韶山3型電力機車韶山4、韶山5、韶山6型電力機車韶山7電力機車韶山8型、韶山9型電力機車國產交流傳動電力機車 7/29/20223內燃動車組和電動車組國產內燃動車組國產電動車組高速電動車組國產擺式動車組 動力分散，一種叫動力集中 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。按車輛的軸數分：四軸車、六軸車、八軸車等。軸數越多，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車輛的基本構造五大部分組成：車體車底架走行部車鉤緩沖裝置制動裝置7/29/20226轉向架組成bogies輪對側架和搖枕軸箱油潤裝置彈簧減振裝置基礎制動裝置 7/29/20227機車車輛的運動形態(tài)與類型(1)沿軌道縱向的振動，稱為伸縮運動(x方向)；(2)車體的橫向振動，稱為側擺運動(y方向)；(3)車體的上下振動，稱為沉浮運動(z方向)；(4)車體繞垂直軸(z軸)的振動，稱為搖頭運動(又稱蛇行運動)；(5)車體繞縱向水平軸(x軸)的振動，稱為側滾運動；(6)車體繞橫向水平軸(y軸)的振動，稱為點頭運動。 我國常用機車車輛類型見P153表5-27/29/20228本節(jié)總結軌道的

4、組成；轉向架構造及分類；輪對的組成及尺寸；錐形踏面優(yōu)點；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：兩股鋼軌頭部內側作用邊，軌頂面以下16mm處與線路中心線相垂直的距離。7/29/2022112)量測：靜態(tài)：道尺 動態(tài)：軌道檢查車（軌檢車）3）標準軌距：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：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于軌道平面發(fā)生的扭曲狀態(tài)量測基長：18m，現行工務規(guī)則：6.25m。1m1mm7/29/202214三角坑示意圖危害：引起車輛側滾和側擺，輪載變動，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：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）動態(tài)（動力型不平順）： 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 道床板結或松散 短波不

6、平順，增大輪軌作用力，長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：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：鋼軌底面對軌枕頂面的傾斜度（內傾度）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，使轉向架順暢通過加寬方法：曲線內軌內移，外軌

7、不動7/29/202220一、機車車輛內接通過方式（1）斜接通過（2）自由接通過（3）楔接通過7/29/202221二、軌距加寬計算原理1、按機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、按車輛自由內接的方式通過曲線確定固定軸距與全軸距7/29/202222機車楔接通過軌距加寬計算7/29/202223參數說明：最大尺寸的機車輪對尺寸，查P151表5-1，1422mm7/29/202224確定軌距加寬量計算出來需要的最大軌距與標準軌距比較如果需要的軌距大于標準軌距則要加寬如果需要的軌距小于等于標準軌距無需加寬加寬量等于7/29/2022252、按車輛自由內接計算加寬量X1：

8、瞬時轉動中心位置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不掉道7/29/202227回顧：一、為什么曲線加寬？如何加寬？二、加寬計算原理（1、2、3）三、轉向架內接通過曲線方式：四、機車楔接通過計算加寬五、車輛自由內接計算加寬六、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超高計算公式：計算結果取整，取為5mm整倍數。7/29/202231超高計算原則：

9、按兩股鋼軌受力均勻計算超高；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等上是外軌抬高內軌降低。7/29/2022321、按兩股鋼軌受力均勻計算超高計算公式：均衡速度：1）既有線：考慮速度和質量的加權平均速度2）新線：最高設計行車速度的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 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）偏心距與欠超高關系7/29/2022383、按安全條件限制最大超高3）曲線上臨時停車所有的實設超高都為過超高。我國鐵路規(guī)定最大外軌超高為150mm。 規(guī)定穩(wěn)定系數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：1、超高設置目的，方法；2、超高計算原則；3、超高計算公式；4、均衡速度計算方法；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)定系數與偏心距；8、曲線上臨時

11、停車的穩(wěn)定系數；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點離心慣性力不致突然產生和消失； 2）為了使軌距加寬和外軌 超高在緩和曲線范圍內逐漸變化。 7/29/202242一、緩和曲線幾何形位的要求1、坐標要求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、坐標要求 2、偏角要求 3、曲率要求ZH（直緩點） HY（緩圓點） 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點處，存在折角7/29/202245

12、5、車軸角加速度時變率在ZH和HY處角加速度不突然產生消失7/29/202246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00007/29/202247三、常用緩和曲線1、滿足坐標、偏角、曲率要求的緩和曲線線型下面推導緩和曲線方程：7/29/202248偏角表示的緩和曲線方程7/29/202249坐標表示的緩和曲線方程7/29/202250用坐標表示的緩和曲線方程 7/29/202251放射螺旋線（三次拋物線）特點：直線型超高順坡在緩和曲線起點（ZH）和終點（HY）點符合坐標、偏角和曲率要求，其余要求不滿足是我國常用緩和曲線7/29/202

13、252二、國內外提出的緩和曲線7/29/2022537/29/202254四、緩和曲線長度計算原則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。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。7/29/2022551、按安全條件確定緩和曲線長度直線型超高順坡7/29/2022561、按安全條件確定緩和曲線長度曲線型超高順坡：找坡度最大的點。坡度7/29/202257按安全條件確定緩和曲線長度找到曲線最大坡度的點，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度車輪在外軌上的升高速度（超高時變率）取為10m的整倍數7/

14、29/202259本節(jié)總結1、設置緩和曲線的目的2、緩和曲線幾何形位的要求（五點）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5、緩和曲線長度確定原則（安全、舒適）6、什么是超高時變率、加速度時變率7、緩和曲線長度是10m的整倍數7/29/202260第六節(jié) 縮短軌計算我國的接頭型式：相對懸空式接頭規(guī)定接頭相錯量：直線：不大于40mm曲線：標準縮短軌縮短量： 比25m短40、80、160mm 比12.5m短40、80、120mm7/29/202261一、縮短量計算7/29/202262曲線內軌縮短量7/29/202263曲線總縮短量7/29/202264二、縮短軌的數量及其配置計

15、算總縮短量選縮短軌（）計算內軌縮短軌根數（N）計算外軌標準軌根數（M）比較N與M，N要小于M配置縮短軌計算的一般過程7/29/202265選取縮短軌查表2-3-9，書上P89根據外軌標準軌長度，選取縮短量小的縮短軌其縮短量即為7/29/202266計算內軌縮短軌根數N7/29/202267計算外軌標準軌根數M7/29/202268配置縮短軌方法：順公里方向，從緩和曲線起點（ZH）開始，逐根配置。計算縮短量與實際縮短量比較接頭相錯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：接頭號數由緩和曲線或圓曲線起點至各接頭的距離（m）計算總縮短量 （

16、mm）鋼軌類別實際縮短量mm接頭錯開量mm附注12347/29/202271步驟2：外軌標準軌接頭編號方法：順公里方向依次編號1，2，3-7/29/202272步驟3：計算各個接頭處對應的內軌要求縮短量原則：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軌縮短量計算公式不同。7/29/202273各段曲線內軌縮短量計算公式第一緩和曲線7/29/202274各段曲線內軌縮短量計算公式圓曲線7/29/202275各段曲線內軌縮短量計算公式第二緩和曲線上任一接頭處的內軌要求縮短量：為整個曲線內軌縮短量減去第二緩和曲線該接頭對應與第二緩和曲線終點的縮短量。7/29/202276本

17、節(jié)總結縮短軌設置目的縮短量計算公式縮短軌計算步驟縮短軌縮短量選取內外軌數量計算各個曲線段縮短量計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系，改正正矢，使其恢復原來設計曲率，通過相應撥量，撥正到原來位置。7/29/202278繩正法基本原理曲線上，以外軌為基準軌，每10m一個測點，用20m弦測量正矢，與設計正矢比較，偏差不超過下表，否則撥正。7/29/202279一、圓曲線計劃正矢的計算計劃正矢：經整正后各測點正矢要求達到的值。圓曲線上各點正矢均等7/29/202280二、緩和曲線計劃正矢的計算7/29/202281二、緩和曲線計劃正矢的計算1、測點在緩和曲線始終點的計劃正矢計算測點從0、1、2-編號其正矢分別為：7/29/202282三、撥量計算：漸伸線原理7/29/202283撥量計算原理：7/29/202284漸伸線長度與實測正矢關系：7/29/202285n點的撥量為：7