1、一、與軌道幾何形位有關(guān)的概念第三講 軌道幾何形位二、曲線軌道外軌超高 三、曲線軌道軌距加寬 四、緩和曲線 五、軌道幾何形位對(duì)各方面的影響 六、縮短軌 軌道幾何形位是指軌道各部分的幾何形位、相對(duì)位置和基本尺寸。 在學(xué)習(xí)軌道幾何形位之前，需要先了解機(jī)車車輛走行部分的構(gòu)造。一、概念1 軌道幾何形位的概念1）輪踏面2）輪緣3）轉(zhuǎn)向架4）全軸距5）固定軸距6）車輛定距2 機(jī)車車輛走行部分的構(gòu)造車輪踏面1）輪踏面：車輪沿著鋼軌滾動(dòng)的面。輪緣2）輪緣：車輪踏面內(nèi)側(cè)制成的凸緣。3）轉(zhuǎn)向架：為使裝有多個(gè)輪對(duì)的車輛安全順利地通過(guò)曲線，避免單個(gè)輪對(duì)歪斜，通常將兩個(gè)或三個(gè)輪對(duì)用一剛性構(gòu)架安裝在一起，稱為轉(zhuǎn)向架。4）全

2、軸距：同一車體最前位和最后位車軸中心間的水平距離稱為機(jī)車的全軸距。5）固定軸距：一個(gè)車架或轉(zhuǎn)向架上最前位和最后位車軸間的距離稱為固定軸距。 6）車輛定距：車輛前后兩走行部分上車體支承間的距離。兩軸轉(zhuǎn)向架三軸轉(zhuǎn)向架1）軌距 鋼軌頭部的頂面下16mm范圍內(nèi)兩股鋼軌作用邊之間的最小距離。 3 直線軌道幾何形位 標(biāo)準(zhǔn)軌距：1435mm容許誤差為6mm、2mm。 軌距測(cè)量工具靜態(tài)：道尺動(dòng)態(tài)：軌道檢查車游間（見(jiàn)下頁(yè)圖） 2）水平原因：直線軌道上兩股鋼軌頂面應(yīng)保持同一水平的情況，使兩股鋼軌所受荷載均勻，以保持列車平穩(wěn)運(yùn)行。 概念：水平是指線路左右兩股鋼軌頂面的相對(duì)高差。兩種偏差情況： 水平差：一股比另一股鋼

3、軌始終高，高差值超過(guò)容許偏差值。 三角坑：沿軌道縱向兩股鋼軌的水平變化，使軌道出現(xiàn)扭曲的情況。兩個(gè)最大水平誤差點(diǎn)之間的距離，不足18m。 3）高低 鋼軌的縱向平順情況，也稱為前后高低。軌道的不平順?lè)譃殪o態(tài)不平順和動(dòng)態(tài)不平順兩種情況。其中動(dòng)態(tài)不平順原因是： 軌底與鐵墊板或軌枕之間存在間隙 軌枕與道碴之間存在空隙 軌道基礎(chǔ)彈性的不均勻其危害是： 加速道床變形 進(jìn)一步擴(kuò)大軌面的不平順 加劇機(jī)車車輛對(duì)軌道的破壞 4）方向（即軌向） 是指鋼軌中心線在水平面上的平順性。平面圖鋼軌中心線5）軌底坡 車輪踏面的主要部分是1:20的圓錐面，為使鋼軌與車輪很好配合，鋼軌不應(yīng)豎直鋪設(shè)，而要適當(dāng)?shù)貎?nèi)向傾斜，這種傾斜是

4、通過(guò)將軌底設(shè)置一定坡度實(shí)現(xiàn)的，即軌底坡。1:201:201:401:401：401：40軌底坡的設(shè)置 木枕線路：通過(guò)將鐵墊板設(shè)置1:40 的斜坡實(shí)現(xiàn)。 混凝土枕線路：通過(guò)將混凝土枕的承軌臺(tái)設(shè)置成1:40 的斜坡來(lái)實(shí)現(xiàn)。 判斷軌底坡設(shè)置是否得當(dāng)?shù)姆椒ǎ很囕喣雺轰撥壭纬傻墓鈳恢迷谥行模旱卯?dāng)在內(nèi)側(cè)：偏小在外側(cè)：偏大曲線外股鋼軌軌面較內(nèi)股鋼軌軌面高，稱為外軌超高。 二、曲線軌道外軌超高1 概念 在曲線地段，車體受到離心力的作用，被推向外股鋼軌，加大了外股鋼軌的壓力，使旅客產(chǎn)生不適，貨物移位，甚至使列車顛覆。外軌超高使車體向內(nèi)傾斜，借助車體自重的水平分力與離心力相平衡，即抵消離心力的作用。 2 作用設(shè)

5、置超高的基本要求： 保證兩股鋼軌的受力比較均勻； 保證旅客乘坐的舒適度； 保證行車平穩(wěn)和安全。 3 設(shè)置方法1）外軌提高法2）線路中心高度不變法h0/2h0/2h04 外軌超高度的確定1）理論要求 保證內(nèi)外股鋼軌受力相等。2）欠超高 對(duì)于客車，因?yàn)樗俣瓤欤猿咴O(shè)置不夠，即離心力沒(méi)有被完全平衡。3）過(guò)超高 對(duì)于貨車，因?yàn)樗俣嚷猿咴O(shè)置過(guò)剩，即橫向水平分力比離心力大。4）最大容許外軌超高值 列車因?yàn)槟撤N原因需要停車，避免在靜止?fàn)顟B(tài)下列車不會(huì)傾倒的最大外軌超高值。5）超高限速 對(duì)于客車，速度太大會(huì)使未被平衡的離心力超限，因此必須限速。 5外軌超高的計(jì)算v0計(jì)算方法有兩種：式中：Ni一晝夜通

6、過(guò)的各類速度和牽引重量均相同的列車次數(shù)；Gi各類列車重量(kN)；vi實(shí)測(cè)各類列車速度(km/h)。1）全面考慮一晝夜每一趟列車的速度和重量來(lái)計(jì)算2）新線設(shè)計(jì)和施工時(shí)，平均速度v0的計(jì)算方法6限速的計(jì)算 機(jī)車車輪轉(zhuǎn)向架是一個(gè)矩形剛體，固定軸距內(nèi)各輪對(duì)整體轉(zhuǎn)向。在小半徑曲線，為使機(jī)車車輛順利通過(guò)曲線而不致被楔住或擠開(kāi)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(dāng)加寬。三、曲線軌道軌距加寬1 加寬的原因 將里股鋼軌向曲線內(nèi)側(cè)橫移適當(dāng)?shù)牧恐担估锕傻杰壍乐行牡木嚯x較外股增加一個(gè)加寬值，而保持外股至中心的距離為標(biāo)準(zhǔn)軌距之半S0/2。加寬的情況如下表所示。 2 加寬的辦法曲線半徑（m）軌距加寬

7、（mm）R3500350R3005R30015加寬值3 加寬遞減率 一般地段：不得大于1 特殊條件：不得大于2 四、緩和曲線 行駛于曲線軌道的機(jī)車車輛，出現(xiàn)一些與直線運(yùn)行顯著不同的受力特征。如曲線運(yùn)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產(chǎn)生和消失，以保持列車曲線運(yùn)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度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。當(dāng)緩和曲線連接設(shè)有軌距加寬的圓曲線時(shí)，緩和曲線的軌距是呈線性變化的。1 概念概括起來(lái)，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R的圓曲線，其曲率由零至1/R逐漸變化。2. 緩和曲線的外軌超高，由直線

8、上的零值逐漸增至圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。3. 緩和曲線連接半徑小于350m的圓曲線時(shí)，在整個(gè)緩和曲線長(zhǎng)度內(nèi)，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓曲線加寬值。因此，緩和曲線是一條曲率和超高均逐漸變化的空間曲線。 2 緩和曲線幾何特征1）離心力逐漸增加半徑：無(wú)窮大R 半徑由無(wú)限大漸變到圓曲線半徑，使產(chǎn)生的離心力逐漸增加，有利于行車平穩(wěn)。2）向心力逐漸增加實(shí)現(xiàn)外軌超高逐漸增加 在緩和曲線內(nèi)實(shí)現(xiàn)外軌超高逐漸增加，使向心力逐漸增加的量與離心力的增加相適應(yīng)。3）實(shí)現(xiàn)軌距加寬小半徑曲線 曲線半徑小于350m時(shí)，軌距加寬可在緩和曲線范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。 3 作用2 常用緩和曲線 在縱斷面上，外軌超高順坡的形式有兩

9、種形式。一種形式是直線形；另一種形式是曲線形。 我國(guó)采用了直線型超高順坡的三次拋物線。 1）要保證行車的安全，使車輪不致脫軌2）要保證外輪的升高（或降低）速度不超過(guò)限值，以滿足旅客舒適要求3）線路設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定3 長(zhǎng)度的確定1）曲線半徑2）路段旅客列車設(shè)計(jì)速度3）地形條件 4 選用條件五、軌道幾何形位對(duì)各方面的影響 軌道是機(jī)車車輛運(yùn)行的基礎(chǔ)，直接支承機(jī)車車輛的車輪，并引導(dǎo)其前進(jìn)，因而機(jī)車車輛的走行部分的基本幾何形位與軌道的幾何形位之間應(yīng)密切配合。軌道幾何形位正確與否，對(duì)機(jī)車車輛的安全運(yùn)行、乘客的旅行舒適度、設(shè)備的使用壽命和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用起著決定性的作用。1 影響安全性的因素 軌距、水平、軌向、外軌超

10、高。這些幾何形位超限是產(chǎn)生機(jī)車車輛掉道、爬軌以及傾覆的直接原因。2 影響旅行舒適度的因素 軌距、軌向、外軌超高順坡及其變化率、緩和曲線線形、前后高低。這些幾何形位因素直接影響機(jī)車車輛的橫向及豎向的加速度，產(chǎn)生響應(yīng)的慣性力，在高速鐵路和快速鐵路中，隨著運(yùn)行速度的提高，該影響特別顯著。3 影響設(shè)備使用壽命和養(yǎng)護(hù)維修的因素 軌距、軌向、水平、前后高低和外軌超高。這些因素對(duì)鋼軌的磨耗和軌道各部件的受力有較大影響，直接影響?zhàn)B護(hù)維修的工作量和費(fèi)用。 曲線地段里股長(zhǎng)度短于外股的長(zhǎng)度，若鋪設(shè)長(zhǎng)度相同的鋼軌，則里股鋼軌接頭比外股鋼軌接頭超前。而我國(guó)鐵路線路為減少輪對(duì)對(duì)接頭的沖擊次數(shù)，改善行車和維修條件，采用了相

11、對(duì)式。 為使接頭相對(duì)，曲線外股應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)軌，里股鋼軌利用長(zhǎng)制縮短軌調(diào)整接頭位置，使里外股接頭保持對(duì)接或接頭的錯(cuò)開(kāi)量不超過(guò)一定的限值。六、縮短軌1 采用縮短軌的原因式中 L0標(biāo)準(zhǔn)縮短軌長(zhǎng)度，按計(jì)算結(jié)果選用縮短量 較小的縮短軌； L標(biāo)準(zhǔn)鋼軌長(zhǎng)度，25m或12.5m； S1兩股鋼軌中心距離，一般用1.5m； R曲線半徑（m）。 注：允許在曲線尾按實(shí)際情況插入個(gè)別相應(yīng)的縮短軌。 2 縮短軌長(zhǎng)度確定式中 e兩股鋼軌的錯(cuò)開(kāi)量（mm）； 縮短軌的縮短量（mm）。 3 曲線上容許最大錯(cuò)開(kāi)量 其最大錯(cuò)開(kāi)量為40mm加上所采用縮短軌其縮短量的一半，即4 縮短軌布置步驟1）選擬縮短軌長(zhǎng)度2）計(jì)算總縮短量3）計(jì)算縮短

12、軌數(shù)量4）累計(jì)縮短量 第一緩和曲線（ZHHY）：坐標(biāo)原點(diǎn)在ZH點(diǎn)，則任一接頭處內(nèi)軌累計(jì)縮短量為l2鋼軌接頭距HY點(diǎn)距離（m） 圓曲線（HYYH）：坐標(biāo)原點(diǎn)在ZH點(diǎn)，累計(jì)縮短量l3第二緩和曲線上任一鋼軌接頭至HZ點(diǎn)的曲線長(zhǎng)(mm)。 第二緩和曲線(YHHZ)：坐標(biāo)原點(diǎn)在緩和曲線終點(diǎn)（HZ），縮短量為 計(jì)算出累計(jì)縮短量l1、l2、l3后，與實(shí)際的累計(jì)縮短量相比，兩者之差即為接頭錯(cuò)開(kāi)量e，當(dāng)e大于/2時(shí)，則在該處鋪設(shè)一根廠制縮短軌。 5）布置 某線路第11#曲線，圓曲線半徑為1000m，緩和曲線l0=120m，圓曲線長(zhǎng)ly256.3m，鋪設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)軌長(zhǎng)度L=25m。曲線起點(diǎn)至第一根鋼軌進(jìn)入曲線的長(zhǎng)度為

13、7.3m，里程為K253+49.52，試進(jìn)行該曲線的配軌計(jì)算并進(jìn)行布置。5 實(shí)例解： 縮短軌長(zhǎng) 最大允許錯(cuò)開(kāi)量 總縮短量 縮短軌根數(shù) 外軌標(biāo)準(zhǔn)軌的根數(shù)（考慮預(yù)留軌縫8mm） 計(jì)算l1、l2、l3 “”為標(biāo)準(zhǔn)軌，“”為縮短軌。 計(jì)算出累計(jì)縮短量（理論縮短量）后，與實(shí)際的累計(jì)縮短量相比，兩者之差即為接頭錯(cuò)開(kāi)量e，當(dāng)e大于/2時(shí)則在該處設(shè)一根標(biāo)準(zhǔn)縮短軌。 縮短量的計(jì)算是以外股增加一根標(biāo)準(zhǔn)縮短軌后，接頭處所對(duì)應(yīng)的內(nèi)股應(yīng)有的縮短量為結(jié)果。計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮預(yù)留軌縫8mm。 進(jìn)行縮短軌布置 曲線里股鋪設(shè)一定數(shù)量的縮短軌后，仍不可避免地存在里股鋼軌接頭超前或錯(cuò)后的現(xiàn)象。按不同的縮短量，超前或錯(cuò)后量可達(dá)80mm，甚

14、至更多。單根鋼軌誤差可以對(duì)此進(jìn)行調(diào)整。 注：不能用增減軌縫的辦法調(diào)整接頭的相錯(cuò)量，以免造成軌縫技術(shù)狀態(tài)不良。因此，每到一批鋼軌后，都應(yīng)仔細(xì)測(cè)量其實(shí)際長(zhǎng)度及其測(cè)量時(shí)的軌溫，并進(jìn)行標(biāo)記，以便使用。 6 單根鋼軌誤差的作用配軌里程K253+49.52縮短軌長(zhǎng)度L24.96m圓曲線半徑R1000m曲線總縮短量Lz564.45mm圓曲線長(zhǎng)度ly256.3m使用縮短軌根數(shù)N14緩和曲線長(zhǎng)度lH120進(jìn)入曲線后第一個(gè)接頭后的長(zhǎng)度7.3m軌排編號(hào)接頭號(hào)數(shù)由ZH或HY點(diǎn)到接頭的長(zhǎng)度（m）計(jì)算縮短量鋼軌類型實(shí)際縮短量接頭錯(cuò)開(kāi)量附注K25-31過(guò)ZH 7.3m000進(jìn)入緩曲7.3m4232.30870+75357.3162140-196482.3244240+275107.3327280-886過(guò)HY12.34m109120-11進(jìn)入圓曲12.34m9737.348146160-1410862.356184200-1611987.364221240-191210112.372259240+191311137.3