第二章-直線與曲線軌道課件

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(yīng)保持筆直，曲線部分軌道應(yīng)具有相應(yīng)的圓順度。軌道幾何形位：軌道各部分的幾何形狀、相對(duì)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(duì)機(jī)車車輛的安全運(yùn)行、乘客的旅行舒適度以及設(shè)備的使用壽命和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用起著決定性的作用。第二章直線與曲線軌道6/11/20231第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用輪對(duì)側(cè)架軸箱彈性懸掛裝置制動(dòng)裝置

車輛轉(zhuǎn)向架組成一、機(jī)車車輛的走行部分構(gòu)造特點(diǎn)車輛的走行部分（轉(zhuǎn)向架）組成

6/11/20232

輪對(duì)是機(jī)車車輛走行部分的重要部件，由一根車軸和兩個(gè)相同的車輪組成。

踏面：車輪和鋼軌接觸的面。1、輪對(duì)第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20233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(yīng)力、磨耗，改善通過(guò)曲線的轉(zhuǎn)向性能。踏面形式(a)機(jī)車輪踏面(b)車輛輪踏面第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20234輪緣：指車輪踏面內(nèi)側(cè)制成的凸緣。作用：保證車輪沿鋼軌滾動(dòng)時(shí)不致脫軌。車輪寬度：車輪內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面之間的距離。踏面測(cè)量線：通過(guò)路面上距車輪內(nèi)側(cè)面一定距離的一點(diǎn)的水平線。輪緣高度：指由踏面測(cè)量線至輪緣頂點(diǎn)的距離。輪緣厚度：由測(cè)量線向下10mm處量得的輪緣厚度。輪對(duì)寬度q：指輪背內(nèi)側(cè)距離T加上2個(gè)輪緣厚度d。

q=T+2d第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20235某型貨車轉(zhuǎn)向架

2、轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架是把兩或兩個(gè)以上的輪對(duì)用專門(mén)的構(gòu)架組成一小車，每節(jié)車體支承在兩個(gè)轉(zhuǎn)向架上。

作用：承受車體重量，傳遞輪軸牽引力，并使各軸重均勻分配；使車輛順利通過(guò)曲線；減振、傳遞牽引力和制動(dòng)力，以提高列車牽引效率和保證列車在規(guī)定距離內(nèi)停車。第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20236

3、機(jī)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)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20237固定軸距：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的水平距離。是控制機(jī)車車輛能否順利通過(guò)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承間的距離。第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20238輪軌之間作用力二、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)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/20239

1.豎向力豎向力是指車輪的靜輪載和動(dòng)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(cè)面磨耗和列車脫軌事故的直接原因。

3.縱向水平力縱向水平力是指沿軌道方向的水平力。是導(dǎo)致鋼軌波形磨耗、軌道爬行等病害的直接原因。第一節(jié)

機(jī)車車輛走行部分構(gòu)造特點(diǎn)及輪軌間相互作用6/11/202310軌道幾何形位：軌道各部分的幾何形狀、相對(duì)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)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202311一、軌距定義：鋼軌頂面下16mm范圍內(nèi)兩股鋼軌作用邊之間的最小距離。軌距測(cè)量方法：靜態(tài)：道尺、軌檢小車動(dòng)態(tài)：軌道檢查車（俗稱軌檢車）道尺第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202312標(biāo)準(zhǔn)軌距：1435mm

軌距容許偏差見(jiàn)下表速度（km/h）軌距的容許偏差值(mm)有砟軌道無(wú)砟軌道V≤120+6、-2+3、-2120＜v≤160+4、-2±2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)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202313游間：當(dāng)輪對(duì)的一個(gè)車輪輪緣緊貼一股鋼軌的作用邊時(shí)，另一個(gè)車輪輪緣與另一股鋼軌作用邊間形成的間隙稱游間。游間輪軌游間示意圖車輪名稱輪軌游間值(mm)最大正常最小機(jī)車輪451611車輛輪47149輪軌游間允許值如下表第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202314二、水平1、定義：線路左右兩股鋼軌頂面的相對(duì)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(yùn)行，兩股鋼軌受力均勻3、量測(cè)：道尺、軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)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)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202315水平差：指在一段規(guī)定的距離內(nèi)，一股鋼軌的頂面始終比另一股高，且高差值超過(guò)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(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。三角坑（扭曲不平順）：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)。第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202316三、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：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(xiàn)高低不平。

動(dòng)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(guò)2mm時(shí)稱為吊板），或軌枕與道砟之間有空隙（空隙超過(guò)2mm時(shí)稱為空板或暗坑），或軌道的彈性不均勻，當(dāng)列車通過(guò)時(shí)，軌面下沉形成不平順，稱動(dòng)態(tài)不平順。第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202317

危害：長(zhǎng)不平順使車輪對(duì)鋼軌產(chǎn)生的附加動(dòng)壓力，降低旅客舒適度；短不平順使車輪對(duì)鋼軌產(chǎn)生振動(dòng)沖擊力。不平順會(huì)加速道床變形，進(jìn)而擴(kuò)大不平順，并加劇輪軌動(dòng)力作用，形成惡性循環(huán)。

測(cè)量：10m弦測(cè)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)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202318四、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(yīng)當(dāng)順直，曲線應(yīng)當(dāng)圓順3、危害：引起列車蛇行，影響列車運(yùn)行安全和平穩(wěn)；在無(wú)縫線路地段可能引發(fā)脹軌跑道，威脅行車安全。4、測(cè)量：直線用l0m弦沿軌頭內(nèi)側(cè)邊測(cè)量正矢正線及到發(fā)線≯4mm站線≯5mm第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202319五、軌底坡1、定義：鋼軌底面與軌枕頂面之間形成的橫向坡（內(nèi)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(yīng)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(zhǎng)鋼軌使用壽命第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/2023203、軌底坡設(shè)置方法：理論上與踏面斜度相同1：20,

鐵路實(shí)際采用1：40；城軌采用1：304、軌底坡大小判別：

根據(jù)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(nèi)：軌底坡不足向外：軌底坡過(guò)大居中：軌底坡合適第二節(jié)直線地段軌道幾何形位及標(biāo)準(zhǔn)6/11/202321第三節(jié)曲線地段軌道機(jī)車車輛能改變方向沿曲線行駛的原因：曲線外軌的引導(dǎo)作用。一、曲線軌距加寬

曲線軌距加寬的原因：為使機(jī)車車輛順利通過(guò)曲線而不被楔住或擠開(kāi)軌道，減小輪軌間橫向作用力，減少輪軌磨耗，使轉(zhuǎn)向架順暢通過(guò)。加寬方法：曲線內(nèi)軌內(nèi)移，外軌不動(dòng)6/11/2023221、機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架通過(guò)曲線內(nèi)接方式（1）斜接：轉(zhuǎn)向架外側(cè)最前位輪輪緣與外軌作用邊接觸，最后位內(nèi)輪輪緣與內(nèi)軌作用邊接觸。（2）自由內(nèi)接：轉(zhuǎn)向架外側(cè)最前位輪輪緣與外軌作用邊接觸，其他車輪輪緣與鋼軌無(wú)接觸。(a)斜接通過(guò)(b)自由內(nèi)接通過(guò)(c)楔接通過(guò)第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202323（3）楔形內(nèi)接：轉(zhuǎn)向架外側(cè)最前位和最后位外側(cè)輪輪緣同時(shí)與外軌作用邊接觸，內(nèi)側(cè)中間車輪輪緣與內(nèi)軌作用邊接觸。（4）正常強(qiáng)制內(nèi)接：為避免車輛以楔形內(nèi)接形式通過(guò)曲線，對(duì)楔形內(nèi)接所需軌距增加最小游間的一半δmin/2。列車通過(guò)曲線時(shí)，大部分處于自由內(nèi)接通過(guò)狀態(tài)

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023242、曲線軌道軌距加寬確定加寬確定原則：（1）按占列車大多數(shù)的車輛以自由內(nèi)接的方式通過(guò)曲線的條件來(lái)確定軌距；（2）按機(jī)車最大的固定軸距以正常強(qiáng)制內(nèi)接順利通過(guò)最小曲線半徑的條件驗(yàn)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(jiǎn)化軌道鋪設(shè)工作，加寬檔數(shù)應(yīng)盡可能少。第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202325則軌距加寬值式中S0為直線軌距1435mm。

1）根據(jù)車輛條件確定軌距加寬兩軸轉(zhuǎn)向架自由內(nèi)接第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202326根據(jù)機(jī)車條件檢算軌距加寬2）根據(jù)機(jī)車條件檢算軌距加寬式中：——最大輪對(duì)寬度——前后兩端車軸在外輪處所形成的矢距——中間兩內(nèi)輪在內(nèi)軌作用邊上形成的矢距

——直線軌道輪軌間的最小游間。第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023273）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(jī)車車輛掉道，曲線軌道的最大軌距為1450mm。曲線軌距加寬標(biāo)準(zhǔn)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R≥3500<1‰，困難條件下的站線<2‰B型車A型車<2‰，困難條件下<3‰350>R≥3005200≥R>150510R<30015150≥R>1001015第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202328二、曲線軌道外軌超高外軌超高度指曲線外軌頂面與內(nèi)軌頂面水平高度之差。作用：平衡離心力，使內(nèi)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)曲線地段軌道6/11/2023291、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很小時(shí)有得：即：（mm）注：式中v的單位為m/s第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202330（1）新線設(shè)計(jì)確定超高采用平均速度并取列車速度的單位為km/h，得應(yīng)設(shè)置超高：（2）運(yùn)營(yíng)線超高確定考慮速度和質(zhì)量的加權(quán)平均速度外軌超高按5mm的整倍數(shù)進(jìn)行設(shè)置

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202331未被平衡的超高列車以速度V（m/s）通過(guò)曲線時(shí)，要求設(shè)置的超高為，而實(shí)際設(shè)置的超高為

未被平衡的超高

為離心加速度與向心加速度之差，當(dāng)時(shí)，

，超高設(shè)置不足，稱為欠超高

反之，當(dāng)時(shí)，存在多余的向心力，此時(shí)超高設(shè)置過(guò)大，稱為過(guò)超高或余超高。

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202332人體對(duì)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(yīng)滿足第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202333我國(guó)鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定曲線欠超高及欠超高與過(guò)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(guò)超高之和的允許值一

般困

難一

般困

難160<v≤200≤60≤80≤110≤130120<v≤160≤70≤90≤120≤140v≤120≤75≤90≤125≤140第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202334穩(wěn)定系數(shù)定義3）按安全條件確定曲線軌道外軌超高最大值第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202335偏心矩與未平衡超高的關(guān)系最不利的情況是在曲線上臨時(shí)停車，此時(shí)外軌超高全是過(guò)超高，即我國(guó)鐵路規(guī)定最大外軌超高為150mm。因，

所以

故

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202336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(nèi)軌標(biāo)高不變而只抬高外軌的方法。線路中心高度不變法：是內(nèi)外軌分別各降低和抬高超高值一半而保證線路中心標(biāo)高不變的方法。2．曲線軌道超高設(shè)置方法

曲線超高應(yīng)在整個(gè)緩和曲線內(nèi)順完。順坡坡度一般不應(yīng)大于1/（10）第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202337曲線是軌道的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)曲線的列車最高速度受到未被平衡的容許超高度［Δh］的限制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(lái)限速，是保證行車安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)。V取km/h

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202338三、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(shè)置的一段曲率半徑逐漸變化的曲線。作用：為了使ZH和HZ點(diǎn)離心慣性力不致突然產(chǎn)生和消失。

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202339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(biāo)要求2）偏角要求3）曲率要求2、緩和曲線幾何形位的要求

ZHHY

始點(diǎn)終點(diǎn)之間要求（0，0）（x0，y0）

0

連續(xù)變化

01/R

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023404）超高要求（起終點(diǎn)間超高應(yīng)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(diǎn)處，存在折角曲線型超高順坡在ZH和HY點(diǎn)處第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202341在ZH和HY處鋼軌對(duì)車體傾轉(zhuǎn)的作用力不突然產(chǎn)生消失，要求：5）車軸角加速度時(shí)變率第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202342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0000第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023431）滿足坐標(biāo)、偏角、曲率要求的緩和曲線線型3、常用緩和曲線第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023442）坐標(biāo)表示的緩和曲線方程參數(shù)方程式：上兩式即放射螺旋線方程式（略去高次項(xiàng)即為三次拋物線）是我國(guó)常用緩和曲線方程式。優(yōu)點(diǎn)：鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修較易，緩和曲線長(zhǎng)度較短；缺點(diǎn)：直線形超高順坡，始終點(diǎn)存在折角，影響行車平穩(wěn)性

第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023454、高次緩和曲線滿足表2-6中前四項(xiàng)或全部五項(xiàng)要求的緩和曲線通稱為高次緩和曲線

，可適應(yīng)高速行車的需要。

幾種高次緩和曲線第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202346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。

a、外輪升降速度的限制條件；

b、加速度時(shí)變率的限制條件（高鐵需計(jì)算）。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。5、緩和曲線長(zhǎng)度第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023471）按安全條件確定緩和曲線長(zhǎng)度直線型超高順坡第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202348曲線型超高順坡：找坡度最大的點(diǎn)。曲線型超高順坡第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202349a、外軌升高或降低速度限制（超高時(shí)變率）注：h為圓曲線外軌超高，單位為米，l0結(jié)果取為10m的整倍數(shù)2）按舒適條件確定緩和曲線長(zhǎng)度第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023503）緩和曲線長(zhǎng)度實(shí)際選用規(guī)定《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定普通鐵路緩和曲線長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)曲線半徑、路段旅客列車設(shè)計(jì)速度和工程條件確定，應(yīng)優(yōu)先采用表2-8規(guī)定的數(shù)值，但最小緩和曲線長(zhǎng)度不得小于表2-9規(guī)定的數(shù)值。b、加速度時(shí)變率的限制條件（高鐵需計(jì)算）第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202351我國(guó)的接頭型式：相對(duì)懸空式接頭設(shè)置原因：曲線地段外股軌線比內(nèi)股線長(zhǎng)，為了使曲線上接頭保持相對(duì)，需在內(nèi)股軌線上鋪入適量的廠制縮短軌。

容許接頭相錯(cuò)量：直線：不大于40mm曲線：不大于40mm＋縮短軌縮短量的一半。標(biāo)準(zhǔn)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)曲線地段軌道6/11/2023521、選配縮短軌類型

縮短軌長(zhǎng)度公式：根據(jù)計(jì)算結(jié)果參照下表選用縮短量小的縮短軌。曲線半徑(m)縮短軌縮短量（mm）25m鋼軌12.5m鋼軌4000～1000408040—800～500801604080450～250160—80120200——120—第三節(jié)曲線地段軌道6/11/2023532、內(nèi)軌縮短量計(jì)算第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202354第三節(jié)曲線地段軌道6/11/202355整個(gè)曲線上所需的縮短軌根數(shù)：

3、縮短軌的數(shù)量為選用單根縮短軌的縮短量為計(jì)算的曲線內(nèi)軌總縮短量N應(yīng)按四舍五入取整，且不能大于外股軌線上鋪設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)軌根數(shù)N0，否則應(yīng)改用縮短量更大的縮短軌。式中第三節(jié)