轮轨

第二章轨道几何形位内容提要一、轨道几何形位的概念二、机车车辆走行部分的构造三、直线轨道的几何形位四、曲线轨距加宽五、曲线轨道外轨超高六、缓和曲线第一节概述定义：轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸。基本要素：轨向、轨距、水平、轨底坡、前后高低。平面：轨向－－直线(笔直)，曲线(圆顺度)（圆曲线、缓和曲线）横断面：轨距(曲线轨距加宽)：轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离水平(曲线外轨超高)：两轨顶面应置于同一水平面或一定水平差轨底坡：使钢轨向内倾斜以保证轮荷作用于钢轨断面的对称轴纵断面：前后高低(平顺度)：轨顶在纵向上保持一定平顺度以使行车平稳要求：轨道几何形位应与机车车辆走行部分的基本几何形位密切配合。意义：轨道几何形位正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适度、设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用。第二节机车车辆走行部分的构造机车走行部分组成：车架、轮对、轴箱、弹簧装置、转向架等。车辆走行部分(转向架)组成：侧架、轴箱、弹性悬挂装置、制动装置、轮对等。轮对：机车车辆走行部分的基本部件，由一根车轴和两个相同的车轮组成。车轮轮箍轮整体轮踏面－－车轮和钢轨接触的面（锥形、磨耗型）轮缘－－踏面内侧的突起部分轮辋－－踏面所在的部分幅板－－联接轮辋与轮毂的部分轮毂－－轮与轴互相配合的部分车轮内侧面：车轮位于两股钢轨内侧的竖直面。车轮外侧面：车轮另一侧的竖直面。车轮宽度（轮幅宽）：车轮内侧面与外侧面之间的距离。踏面的测量线：通过踏面上距车轮内侧面一定距离的一点所划的一水平线。轮缘高度：由测量线至轮缘顶点的距离。车轮的轮缘厚度(d)：由测量线向下10mm处量得的轮缘厚度。车轮直径及轮箍（轮辋）厚度的测量基点：踏面上距车轮内侧面一定距离的一点。轮对的轮背内侧距离(T)：轮对上左右两车轮内侧面之间的距离。轮对宽度(q)：轮背内侧距离(T)与两个轮缘厚度(d)的和。q＝T＋2d(2－1)式中T——轮对的轮背内侧距离，mm；d——轮缘厚度，mm；q——轮对宽度，mm。我国机车车辆轮对的主要尺寸，见表2－1(《技规》)。一般轮对宽度承载挠曲后的改变值可取为±2mm。安装在同一个车架或转向架上的车轴，必须保持相互之间的平行位置。全轴距：同一车体最前位和最后位的车轴中心间水平距离。固定轴距：同一车架或转向架上始终保持平行的最前位和最后位车轴中心间水平距离。它是机车车辆能否顺利通过小半径曲线的控制因素。车辆定距：车辆前后两走行部分上车体支承间的距离(即转向架中心间距)。使较长固定轴距的车体顺利通过小半径曲线的措施：径向转向架、车轴的横动量、中间轮对无轮缘或者轮缘较薄。第三节直线轨道的几何形位静态几何形位：轨道不行车时的状态，采用道尺等工具测量。动态几何形位：行车条件下的轨道状态，采用轨道检查车动态检测。本节主要介绍轨道几何形位的静态作业验收标准，其余内容可参见《铁路线路维修规则》。•几何形位管理标准静态容许偏差(采用道尺等测量)作业验收标准：养路工区的养护维修后达到经常保养标准：平时定期检查并达到临时补修标准：超过时及时处理动态容许偏差(轨道检查车检测)Ⅰ级为保养标准Ⅱ级为舒适度标准Ⅲ级为临时修补标准Ⅳ级为限速标准一、轨距定义：轨距是指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。轨距标准标准轨距：1435mm;我国铁路绝大多数轨距标准.宽轨距：1524,1600,1670mm等;俄罗斯、印度及澳大利亚、蒙古等国.窄轨距：1000,1067,762,610mm等;日本非高速线;我国台湾,云南等.规定：轨距用道尺测量，其容许偏差值为+6mm和–2mm，即宽不能超过1441mm，窄不能小于1433mm。轨距变化应和缓平顺，其变化率：正线、到发线不应超过2‰（规定递减部分除外），站线和专用线不得超过3‰。游间：当轮对的一个车轮轮缘紧贴一股钢轨的作用边时，另一个车轮轮缘与另一股钢轨作用边之间所形成的间隙。若S为轨距，q为轮对宽度，d为游间，则d=S–q因轨距和轮对宽度都规定有容许的最大值Smax、qmax和最小值Smin、qmin，故游间最大值dmax=Smax－qmin游间最小值dmim=Smim－qmax•我国机车车辆的轮对宽度q值见表2-1，轮轨游间见表2-2。轮轨游间的大小，对列车运行的平稳性和轨道的稳定性有重要的影响。需要把游间限制在一个合理的范围内。根据我国现场测试和养护维修经验，认为减小直线轨距有利。改道时轨距按1434mm或1433mm控制。随着行车速度的日益提高，目前世界上一些国家正致力于通过试验研究的办法以寻求游间的合理取值。二、水平定义：水平是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。在直线地段，两股钢轨顶面应置于同一水平面上。水平误差规定水平的容许偏差值正线及到发线：不得大于4mm其它站线：不得大于5mm水平偏差值的变化率在1m距离内的变化不可超过1mm•水平偏差超限形式及其危害水平差：在一段规定的距离内，一股钢轨的顶面始终比另一股高，高差值超过容许偏差值。其危害是引起车辆摇晃和两股钢轨的不均匀受力，并导致钢轨不均匀磨耗。三角坑：在一段规定的距离内，先是左股钢轨高于右股，后是右股高于左股，高差值超过容许偏差值4mm，而且两个最大水平误差点之间的距离不足18米。其危害是可能会因爬轨而引起脱轨事故。四、轨向定义：轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。影响：若直线不直则必然引起列车的蛇行运动，影响行车的平稳性（相对轨距来说，轨道方向往往是行车平稳性的控制性因素）。在无缝线路地段发胀轨跑道。规定：直线方向必须目视平顺，用10米弦测量，其正矢在正线上不得超过4mm；站线及专用线，不得超过5mm。四、前后高低定义：前后高低是指轨道沿线路方向的竖向平顺性。分类静态不平顺：因路基状态、捣固坚实程度、扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不一致性而产生不均匀下沉所出现的坑洼动态不平顺：因轨底与铁垫板或轨枕间的间隙(吊板)、或轨枕底与道碴间的空隙(空板或暗坑)、轨道基础弹性的不均匀等当列车通过时所产生的不平顺影响：轨道前后高低不平顺，危害甚大。增加冲击动力，加速道床变形，从而更进一步扩大不平顺，加剧机车车辆对轨道的破坏，形成恶性循环。一般地说，前后高低不平顺的破坏作用同不平顺(坑洼)的长度成反比，而同它的深度则成正比。规定：经过维修或大修的轨道，要求目视平顺，前后高低偏差用10米弦量测的最大矢度值不应超过4mm。五、轨底坡定义：轨底坡是指轨底与轨道平面之间所形成一个横向坡度。作用：设置轨底坡，可使其轮轨接触集中于轨顶中部，提高钢轨的横向稳定能力，减轻轨头不均匀磨耗；也有利于减小轨头塑性变形，延长使用寿命。标准：我国铁路的轨底坡采用1/40标准(1965年以前为1/20)。在曲线地段应视其外轨超高值而加大内轨的轨底坡。调整的范围见表2－3。在线路养护工作中，可根据钢轨顶面的磨光带位置来调整轨底坡的大小。第四节曲线轨距加宽加宽目的：使机车车辆顺利通过曲线而不致被楔住或挤开轨道，减小轮轨间的横向作用力，减少轮轨磨耗。加宽方法：系将曲线轨道内轨向曲线中心方向移动，曲线外轨的位置则保持与轨道中心半个轨距的距离不变。相关因素：曲线轨距的加宽值与机车车辆转向架在曲线上的几何位置有关。一、转向架的内接形式机车车辆在曲线上可呈现以下四种内接形式：1．斜接。机车车辆车架或转向架的外侧最前位车轮轮缘与外轨作用边接触，内侧最后位车轮轮缘与内轨作用边接触，如图2－7(a)。2．自由内接。机车车辆车架或转向架的外侧最前位车轮轮缘与外轨作用边接触，其它各轮轮缘无接触地在轨道上自由行驶，如图2－7(b)。3．楔形内接。机车车辆车架或转向架的最前位和最后位外侧车轮轮缘同时与外轨作用边接触，内侧中间车轮的轮缘与内轨作用边接触，如图2－7(c)。4．正常强制内接。为避免机车车辆以楔形内接形式通过曲线，对楔形内接所需轨距增加，此时转向架在曲线上所处位置称为正常强制内接。二、曲线轨距加宽的确定原则轨距加宽必须满足如下原则：保证占列车大多数的车辆能以自由内接形式通过曲线；保证固定轴距较长的机车通过曲线时，不出现楔形内接，但允许以正常强制内接形式通过；保证车轮不掉道，即最大轨距不超过容许限度。三、根据车辆条件确定轨距加宽当两轴转向架以自由内接形式通过曲线时，前轴外轮轮缘与外轨的作用边接触，后轴位于曲线的半径方向(法向)，如图2－8。则自由内接形式所需最小轨距为：Sf=qmax+f0(2-2)式中Sf自由内接所需轨距；qmax最大轮对宽；f0外矢距，其值为f0=L2/(2R)；L转向架固定轴距；R曲线半径。以S0表示直线轨距，则曲线轨距加宽值e应为：e=Sf－S0现以我国目前主型客车“202”型转向架为例计算如下：设R=350m，L=2.4m，qmax=1424mm则(mm)(mm)由以上计算可见，曲线半径为350m及以上的曲线，轨距不需加宽。fLR02222410002350100082(.).Sqffmax0142481432四、根据机车条件检算轨距加宽在行驶的列车中，机车数量比车辆少得多，因此允许机车按较自由内接所需轨距为小的“正常强制内接”通过曲线。图2-9所示一个车轴没有横动量的四轴机车车架，在轨道中处于楔形内接状态。车架处于楔形内接时的轨距Sw应为：Sw=qmax+f0–fi(3－3)fLR00122LLLL011232fLRii122LLLi1011式中qmax最大轮对宽度；f0前后两端车轴的外轮在外轨处所形成的矢距;L1第一轴至第二轴距离;L2第二轴至第三轴距离;L3第三轴至第四轴距离;fi中间两个车轴的内轮在内轨处形成的矢距;Li1第二轴至与车架纵轴垂直的曲线半径之间的距离.当机车处于正常强制内接时，正常强制内接轨距等于:(2-4)式中直线轨道的最小游间。SSww12dminqffimaxmin012ddminSw五、曲线轨道的最大允许轨距曲线轨道的最大轨距，应切实保障行车安全，不使其掉道。其计算条件为：在最不利情况下，当轮对的一个车轮轮缘紧贴一股钢轨时，另一个车轮踏面与钢轨的接触点即为车轮踏面的变坡点。如图2－10所示。曲线上容许最大轨距Smax由下式计算：(2-4)式中dmin车辆车轮最小轮缘厚度，其值为22mm；Tmin车轮最小轮背内侧距离；车辆车轴弯曲时轮背内侧距离缩小量，用2mm；a轮背至轮踏面斜度为1:20与1:10变坡点的距离，用100mm；r钢轨顶面圆角宽度，用12mm；钢轨弹性挤开量，用2mm。SdTarrsmaxminminrs将上述采用的数值代入得：=1456(mm)因轨距的容许偏差不得超过6mm，所以曲线轨道最大容许轨距应为1450mm，即最大允许加宽15mm。《铁路线路维修规则》规定：新建、改建及线路大修或成段更换轨枕地段，按表2－5规定的标准进行曲线轨距加宽。未按该标准调整前的线路可维持原标准。曲线轨距加宽递减率一般不得大于1‰，特殊条件下，不得大于2‰。表2－5曲线轨距加宽Smax2213502100122曲线半径(m)加宽值(mm)轨距(mm)R≥35001435350＞R≥30051440R＜300151450第五节曲线轨道外轨超高一、外轨超高的作用及其设置方法定义：外轨超高度是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。作用：使机车车辆的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消惯性离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。设置方法：主要有外轨提高法和线路中心高度不变法两种。外轨提高法是保持内轨标高不变而只抬高外轨的方法。普遍采用。线路中心高度不变法是内