《铁道工程-第六章-轨道几何形位课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁道工程-第六章-轨道几何形位课件.ppt（134页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二章 轨道几何形位内容提要内容提要内容提要内容提要一、轨道几何形位概述二、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、轨道不平顺七、轨道不平顺功率谱密度（一）定义道轨道几何形位是指：轨道结构各部分的几何形状、相对位置、基本尺寸。从从这两幅两幅图来看，什么是来看，什么是轨道几何形位？道几何形位？一、轨道几何形位概述一、轨道几何形位概述（二）分类1、从平面上看：轨道由以下道由以下组成：成：直线；曲线；缓和曲线：一般在直线与圆曲线之间有一条曲率渐变的缓和曲线相连接。要求：要求：轨道的方向必须正确，直线部分应保持笔直，曲线部分应具有相应的圆顺度。2、从横断面上
2、看：轨距及轨距加宽：轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离，为保证机车车辆顺利通过曲线，曲线轨距应考虑加宽。水平：两股钢轨的顶面应置于同一水平面（直线）或保持一定水平差（曲线）。超高：曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定的超高，以使车体重力的向心分力抵消其曲线运行的离心力。轨底坡：为保证有锥形踏面的车轮荷载作用下钢轨顶面受力均匀，轨道的两股钢轨均应向内倾斜铺设，形成适当的轨底坡。一、轨道几何形位概述（二）分类3、从纵断面上看：轨道的前后高低 钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度，为行车平稳创造条件。轨道不平顺是引起列车振动、轮轨作用力增大的主要根源，对列车平稳舒适和行车安全都有重要的影响，是轨道方
3、面直接限制行车速度的主要因素。（三）管理形式轨道几何形位按照静态与动态两种状况进行管理。静态几何形位 是轨道不行车时的状态，可采用道尺及小型轨道检查车等工具测量。动态几何形位 动态几何形位是行车条件下的轨道状态，可采用轨道检查车测量。我国铁路轨道几何形位的管理，实行静态管理与动态管理相结合的模式。一、轨道几何形位概述（四）意义 轨道几何形位的正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客旅行的舒适度、设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用。轨道几何形位的超限是引起机车车辆掉道、爬轨以及倾覆的直接因素。轨道的几何形位因素直接影响机车车辆的横向及竖向加速度，并产生相应的惯性力。在高速铁路和快速铁路中，随着
4、运行速度的提高，影响特别显著。二、机车车辆走行部分的构造2.1 2.1 机机车车辆基基础知知识简介介 2.2 2.2 转向架的构造和向架的构造和类型型 2.3 2.3 轮对 2.4 2.4 机机车车辆运运动形形态与与类型型二、机车车辆走行部分的构造机车车辆由车体与走行等部分组成：车体体转向架向架转向架的主要功能是：将车体荷载均匀分配于轮对，保证机车车辆顺利通过曲线，并降低轮振动对车体的影响。车体用以载人、载货或安置动力设备，走行部分将车体荷载传递至轨道，并在轨道上走行。19世纪的铁路车辆是直接将轮对安装在车厢下，所以车辆的运行性能差，车辆载重量也较小。现代机车车辆的走行部分基本上都采用转向架结
5、构。二、机车车辆走行部分的构造2.1 2.1 机机车车辆基基础知知识简介介 （1）按用途分：客运机车、货运机车和调车机车动动力分散，一种叫力分散，一种叫力分散，一种叫力分散，一种叫动动力集中力集中力集中力集中 机机机机车车的分的分的分的分类类（2）按牵引动力分：蒸汽、内燃、电力蒸汽：建设机车内燃：东方红型内燃机车东风、东风2东风12型内燃机车电力：韶山1韶山9型电力机车国产交流传动电力机车内燃动车组和电动车组：国产内燃动车组、国产电动车组、高速电动车组、国产摆式动车组。二、机车车辆走行部分的构造2.1 2.1 机机车车辆基基础知知识简介介 （1）按用途分：客车、货车车辆车辆的分的分的分的分类类
6、（2）按车辆的轴数分：四轴车、六轴车、八轴车等轴数越多，车轮也越多，载重量就越大。客车：硬座车、软座车、硬卧车、软卧车、餐车、行李车、邮政车等货车：平车、敞车、棚车、罐车、保温车等（3）按车辆的载重分：货车有50吨、60吨、70吨、80吨、88吨、96吨、107吨等不同的载重量（4）按车辆的轴重分：21吨、23吨、25吨、28吨、30吨、33吨等2.2 2.2 转向架的构造和向架的构造和类型型 二二轴客客车转向架向架 构架构架 轮对 二、机车车辆走行部分的构造二、机车车辆走行部分的构造二、机车车辆走行部分的构造二、机车车辆走行部分的构造三轴转向架二、机车车辆走行部分的构造二、机车车辆走行部分的
7、构造 （1 1）轮对轴箱装置箱装置：轮对沿着沿着钢轨滚动，除，除传递车辆重力外，重力外，还传递轮轨之之间的各种作用力，其中包括的各种作用力，其中包括牵引力和引力和制制动力等。力等。轴箱与箱与轴承装置是承装置是联系构架和系构架和轮对的活的活动关关节，使使轮对的的滚动转化化为车体沿体沿钢轨的平的平动。（2）弹性性悬挂装置挂装置：为减少减少线路不平路不平顺和和轮对运运动对车体的各种体的各种动态影响（如垂向振影响（如垂向振动，横向振，横向振动等），等），转向架向架在在轮对与构架（与构架（侧架）之架）之间或构架（或构架（侧架）与架）与车体（体（摇枕）枕）之之间，设有有弹性性悬挂装置。前者称挂装置。前者称
8、为轴箱箱悬挂装置（又称第挂装置（又称第一系一系悬挂），后者称挂），后者称为摇枕（中央）枕（中央）悬挂装置（又称第二系挂装置（又称第二系悬挂）。挂）。目前，我国大多数目前，我国大多数货车转向架只向架只设有有摇枕枕悬挂装置，挂装置，客客车转向架既向架既设有有摇枕枕悬挂装置，又挂装置，又设有有轴箱箱悬挂装置。挂装置。弹性性悬挂装置包括挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置等。簧装置、减振装置和定位装置等。二、机车车辆走行部分的构造1.1.转向架的构造向架的构造 （3 3）构架或）构架或侧架架：构架（：构架（侧架）将架）将转向架各零、向架各零、部件部件组成一个整体，是成一个整体，是转向架的基向架的基础
9、。所以它不。所以它不仅仅承受、承受、传递各作用力及各作用力及载荷，而且它的荷，而且它的结构、形状和构、形状和尺寸大小都尺寸大小都应满足各零、部件的足各零、部件的结构、形状及构、形状及组装的装的要求（如要求（如应满足制足制动装置、装置、弹簧减振装置、簧减振装置、轴箱定位箱定位装置等安装的要求）。装置等安装的要求）。二、机车车辆走行部分的构造 （4 4）基）基础制制动装置装置：为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力（即制动力），从而使机车车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。二、机
10、车车辆走行部分的构造二、机车车辆走行部分的构造（5）转向架支承向架支承车体的装置体的装置：转向架支承车体的方式（又可称为转向架的承载方式）不同，使得转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有所异，但都应满足两个基本要求：安全可靠地支承车体，承载并传递各作用力（如垂向力、振动力等）；为使车辆顺利通过曲线，车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动。转向架的承载方式可以分为心心盘集中承集中承载、非心非心盘承承载和和心心盘部分承部分承载三种。三种。（1）按）按轴数分数分类：机机车有二有二轴、三、三轴和四和四轴转向向架。架。车辆有二有二轴、三、三轴和多和多轴转向架。向架。车轴在在转向架上的向架上的排列
11、形式称排列形式称轴列式或列式或轴式。我国式。我国东风型内燃机型内燃机车和韶山和韶山型型电力机力机车为三三轴转向架，其向架，其轴式式为3030（或（或C0C0），），其中，其中，C表示表示3，脚注，脚注0表示有表示有牵引引电动机机驱动的的动轮轴；北；北京型内燃机京型内燃机车为二二轴转向架，其向架，其轴式式为2020（或（或B0B0），），其中，其中，B表示表示2，我国客，我国客货车辆多多为二二轴转向架。向架。为了适了适应我国重我国重载运运输发展的要求，正在研制展的要求，正在研制单节大功率八大功率八轴内燃内燃机机车，即两台四，即两台四轴转向架。比向架。比较理想的理想的轴式式为B0B0B0B0，即由
12、两台二，即由两台二轴转向架向架组合而成一台四合而成一台四轴转向架，向架，车辆则采用多采用多转向架或向架或转向架群。向架群。2.2.转向架的向架的类型型二、机车车辆走行部分的构造东风11（DF11）型内燃机）型内燃机车二、机车车辆走行部分的构造一系一系弹簧簧悬挂挂 （2）按）按弹簧装置形式簧装置形式分分类：机：机车和和车辆可分可分为一系和二系一系和二系弹簧簧悬挂装置。一系挂装置。一系悬挂挂转向架适用于向架适用于低速机低速机车和和货车车辆，二系，二系悬挂挂转向架适用于中高向架适用于中高速机速机车和客和客车车辆。二系二系弹簧簧悬挂挂 二、机车车辆走行部分的构造（3）按行）按行车速度速度分分类：有高速
13、：有高速转向架，速度向架，速度在在200km/h以上；普通以上；普通转向架，速度在向架，速度在120km/h以以下。下。重要概念重要概念 （1 1）全）全轴距距:同一机同一机车车辆最前位和最后位最前位和最后位车轴中心中心间水平距离水平距离B BA-A-车辆全全长B-B-全全轴距距C-C-车辆定距定距D-D-固定固定轴距距二、机车车辆走行部分的构造 （2 2）车辆定距定距:车辆前后两前后两转向架上向架上车体支承体支承间的距离的距离C C （3 3）固定）固定轴距距:同一同一转向架上始向架上始终保持平行的最保持平行的最前位和最后位前位和最后位车轴中心中心间水平距离水平距离D D2.3 2.3 轮对
14、 轮对是由一根是由一根车轴和两个相同的和两个相同的车轮组成。成。在在轮轴接合部位采用接合部位采用过盈盈配合，使两者牢固地配合，使两者牢固地结合在一起，合在一起，绝不允不允许有任何松有任何松动现象象发生，以保生，以保证行行车安全。安全。二、机车车辆走行部分的构造 轮对承担承担车辆全部重力，且在全部重力，且在轨道上高道上高速运行，同速运行，同时还承受着从承受着从车体、体、钢轨两方面两方面传递来的其它各种静、来的其它各种静、动作用力，受力很复作用力，受力很复杂。因此，因此，对轮对的要求是的要求是：二、机车车辆走行部分的构造 应有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行；应在强度足够和保
15、证一定使用寿命的前提下，自重最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力；应具备阻力小和耐磨性好的优点，以降低牵引动力损耗并提高使用寿命；应能适应车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。目前我国目前我国铁路路车辆上使用的上使用的车轮绝大多数是整大多数是整体体辗钢轮，它包括踏面、，它包括踏面、轮缘、轮辋、幅板和、幅板和轮毂等部分等部分。1 1踏面；踏面；2 2轮缘；3 3轮辋；4 4幅板；幅板；5 5轮毂；6 6轮箍；箍；7 7扣扣环；8 8轮心。心。二、机车车辆走行部分的构造踏面踏面：车轮与与钢轨的接触面；的接触面；轮缘：突出的：突出的圆弧部分，是保持弧部分，是
16、保持车辆沿沿钢轨运运行，防止脱行，防止脱轨的重要部分；的重要部分；车轮内内侧面面：轮缘内内侧面的面的竖直面；直面；车轮外外侧面面：与：与车轮内内侧面相面相对的的竖直面；直面；车轮宽度度：车轮内外两内外两侧面之面之间的距离；的距离；轮辋：车轮上踏面下最外的一圈；上踏面下最外的一圈；轮毂：轮与与轴互相配合的部分；互相配合的部分；幅板幅板：联接接轮辋与与轮毂的部分，幅板上有两个的部分，幅板上有两个圆孔，便于孔，便于轮对在切削加工在切削加工时与机床固定并供与机床固定并供搬运搬运轮对之用。之用。二、机车车辆走行部分的构造车轮内内侧面面车轮外外侧面面车轮踏面踏面机机车锥型踏面型踏面 二、机车车辆走行部分的
17、构造 车轮踏面需要制成一定的斜度踏面需要制成一定的斜度，其作用是：，其作用是：(1)(1)便便于于轮对通通过曲曲线。车辆在在曲曲线上上运运行行，由由于于离离心心力力的的作作用用，轮对偏偏向向外外轨。在在外外轨上上滚动的的车轮与与钢轨接接触触的的部部分分直直径径较大大，而而沿沿内内轨滚动的的车轮与与钢轨接接触触部部分分直直径径较小小，其其大大直直径径的的车轮沿沿外外轨行行走走的的路路程程长，小小直直径径的的车轮沿沿内内轨行行走走的的路路程程短短，正正好好与与曲曲线区区段段线路路的的外外轨长内内轨短短的的情情况况相相适适应，便于便于轮对顺利通利通过曲曲线，减少，减少车轮在在钢轨上的滑行。上的滑行。
18、(2)(2)便便于于轮对自自动调中中。在在直直线线路路上上运运行行的的车辆，其其中中心心线与与轨道道中中心心线如如不不一一致致，则轮对在在滚动过程程中中能能自自动纠正正其其偏离位置。偏离位置。(3)(3)保持踏面磨耗沿保持踏面磨耗沿宽度方向的均匀性。度方向的均匀性。从从上上述述分分析析可可知知，车轮必必须制制成成有有斜斜度度的的锥形形踏踏面面，但但其其自自动调中中的的功功能能，又又成成为轮对乃乃至至整整个个车辆发生生自自激激蛇蛇行行运运动的原因。的原因。二、机车车辆走行部分的构造轮对蛇行运蛇行运动二、机车车辆走行部分的构造两种两种车轮踏面踏面锥型、磨耗型型、磨耗型锥型踏面有两个斜度，即型踏面有
19、两个斜度，即1:20和和1:10，前者位于，前者位于轮缘内内侧48100mm范范围内，是内，是轮轨的主要接触部分，后者位于的主要接触部分，后者位于距内距内侧100mm以外部分。踏面的最外以外部分。踏面的最外侧有有R=6mm的的圆弧，弧，以便于通以便于通过小半径曲小半径曲线，也便于通，也便于通过辙叉。叉。车辆锥型型踏踏面面二、机车车辆走行部分的构造 磨耗型踏面是在改磨耗型踏面是在改进锥型踏面的基型踏面的基础上上发展起展起来的。各国来的。各国车辆运行情况运行情况证明，明，锥型踏面型踏面车轮的初的初始形状，随着运行始形状，随着运行过程的磨程的磨损成一定形状（与成一定形状（与钢轨断面相匹配），随后断面
20、相匹配），随后车轮与与钢轨的磨耗都的磨耗都变得得缓慢，慢，其形状也其形状也趋于于稳定。定。实践践证明，明，车轮踏面若制成踏面若制成类似磨耗后的似磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面，可明定形状，即磨耗型踏面，可明显减少减少轮与与轨的磨耗，并延的磨耗，并延长使用寿命，减少使用寿命，减少车轮修复旋修复旋切的材料，减少切的材料，减少换轮、旋、旋轮的的检修工作量。磨耗型修工作量。磨耗型踏面可减少踏面可减少轮轨接触接触应力，保持力，保持车辆直直线运行的横运行的横向向稳定，有利于曲定，有利于曲线通通过。二、机车车辆走行部分的构造车辆磨耗型踏面磨耗型踏面二、机车车辆走行部分的构造车轮名名义直径直径：钢轮在离在离轮
21、缘内内侧70mm处测量所得的直径量所得的直径。车轮直径的大小，直径的大小，对车辆的影响各有利弊。的影响各有利弊。轮径小，可以降径小，可以降低低车辆重心，增大重心，增大车体容体容积，减小，减小车辆簧下簧下质量，量，缩小小转向向架固定架固定轴距，但其阻力增加，距，但其阻力增加，轮轨接触接触应力增大，加速踏面力增大，加速踏面磨耗；小直径磨耗；小直径车轮通通过轨道凹陷和接道凹陷和接缝也也产生生较大的振大的振动。轮径大的径大的优缺点缺点则与之相反。所以，与之相反。所以，车轮直径尺寸的直径尺寸的选择，应视具体情况而定。具体情况而定。我国我国货车标准准轮径径为840mm，客，客车标准准轮径径为915mm。踏
22、面的踏面的测量量线：通通过踏面上距踏面上距车轮内内侧面一定距离的一点面一定距离的一点作一水平作一水平线。轮缘高度高度f：测量量线至至轮缘顶点的距离。点的距离。轮缘厚度厚度d：距距测量量线10mm处量得的厚度。量得的厚度。二、机车车辆走行部分的构造3428测量量线轮缘高度高度轮缘厚度厚度车轮名名义直径直径70二、机车车辆走行部分的构造轮背内背内侧距离距离T：轮对上左右两上左右两车轮内内侧面之面之间的距离。的距离。轮对宽度度q q ：轮背内背内侧距离加上两个距离加上两个轮缘厚度（厚度（2 2d）称称为轮对宽度：度：二、机车车辆走行部分的构造 轮对宽度必度必须与与轨距相配合。距相配合。为使机使机车车
23、辆安全通安全通过轨道，所有道，所有轮对都都应有有标准的准的宽度，只容度，只容许很少的制造公差。很少的制造公差。铁路技路技术管理管理规程程规定，我国机定，我国机车车辆轮对的主要的主要尺寸如下：尺寸如下：二、机车车辆走行部分的构造2.4 2.4 机机车车辆运运动形形态与与类型型(1)沿沿轨道道纵向的振向的振动，称，称为伸伸缩运运动(x方向方向)(2)车体的横向振体的横向振动，称，称为侧摆运运动(y方向方向)(3)车体的上下振体的上下振动，称，称为沉浮运沉浮运动(z方向方向)(4)车体体绕垂直垂直轴(z轴)的振的振动，称，称为摇头运运动(又称蛇行运又称蛇行运动)(5)车体体绕纵向水平向水平轴(x轴)
24、的振的振动，称，称为侧滚运运动(6)车体体绕横向水平横向水平轴(y轴)的振的振动，称，称为点点头运运动。二、机车车辆走行部分的构造如果不考如果不考虑车体的扭体的扭转和和挠曲振曲振动，把，把车体看成是体看成是一个一个刚体，体，则在空在空间有六个自由度的运有六个自由度的运动：1 1、轨轨距（距（TrackgaugeTrackgauge）2 2、水平（、水平（CrossLevelCrossLevel）3 3、高低、高低(Longitudinallevel&Verticalirregularity(Longitudinallevel&Verticalirregularity）4 4、方向（、方向（Tr
25、ackAlignmentTrackAlignment）5 5、轨轨底坡底坡（RailCant/InclinationRailCant/Inclination）三、直线轨道的几何形位直直线轨道几何形位要素有：道几何形位要素有：3.1 3.1 轨距距三、直线轨道的几何形位轨距距是是钢轨顶面下面下16mm处两股两股钢轨作用作用边之之间的距离。的距离。轨距用道尺或其它工具距用道尺或其它工具测量。量。?因因为钢轨头部外形由不同半部外形由不同半径的复曲径的复曲线所所组成，成，钢轨底底面面设有有轨底坡，底坡，钢轨向内向内倾斜，斜，车轮轮缘与与钢轨侧面接面接触点触点发生在生在钢轨顶面下面下1016mm之之间。
26、所以，我国。所以，我国铁路技路技术管理管理规程程规定定轨距距测量部位在量部位在钢轨顶面下面下16mm处。在此。在此处，轨距一距一般不受般不受钢轨磨耗和肥磨耗和肥边的影的影响，便于响，便于轨道道维修工作的修工作的实施。施。量量测工具：工具：静静态：道尺、：道尺、轨检小小车动态：轨检车三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位轨距静距静态和和动态容容许偏差偏差值见下表。下表。轨距距变化化应缓和和平平顺，其，其变化率：正化率：正线、到、到发线不不应超超过2（规定定递减部减部分除外），站分除外），站线和和专用用线不得超不得超过3，即在，即在1m长度内的度内的轨距距变化化值，正，正线、到、到发线不得超
27、不得超过2mm，站，站线和和专用用线不得超不得超过3mm。高速相关高速相关规范范规定定轨距距变更率小于更率小于1。三、直线轨道的几何形位 为使机车车辆在线路上两股钢轨间正常运行，机车车辆的轮对宽度应适当小于轨距。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便形成一定的间隙，这个间隙称为游游间。游游间示示意意图 轨距距轮对宽度度游游间=S-q三、直线轨道的几何形位轨距和距和轮对宽度都度都规定有容定有容许的最大的最大值和最小和最小值。若。若轨距最大距最大值为 ，最小，最小值为 ，轮对宽度最大度最大值为 ，最小，最小值为 ，则 游游间最大最大值：游游间最小最小值：
28、我国机我国机车车辆的的轮轨游游间见下表：下表：三、直线轨道的几何形位轮轨游游间的大小，的大小，对列列车运行的平运行的平稳性和性和轨道的道的稳定性有定性有重要的影响。如重要的影响。如增大，增大，则列列车运行的蛇行幅度加大，作用运行的蛇行幅度加大，作用于于钢轨上的横向力增上的横向力增长，动能能损失加大，从而加失加大，从而加剧轮轨磨耗磨耗和和轨道道变形，形，严重重时将引起撑道脱将引起撑道脱线，危及行，危及行车安全。如安全。如太小，将增加行太小，将增加行车阻力和阻力和轮轨磨耗，磨耗，严重重时还可能楔住可能楔住轮对、挤翻翻钢轨或或导致爬致爬轨事件，危及行事件，危及行车安全。安全。为了提高列了提高列车运行
29、的平运行的平稳性和性和线路的路的稳定性，减少定性，减少轮轨磨耗磨耗和和动能能损失，确保行失，确保行车安全，游安全，游间值需限制在一个合理的需限制在一个合理的范范围内。根据我国内。根据我国现场测试和养和养护维修修经验，认为减小直减小直线轨距有利。距有利。轨距按距按1434 mm1434 mm或或1433mm1433mm控制，尽管控制，尽管轨头有少量有少量侧磨磨发生，但可延生，但可延缓达到达到轨距超限的距超限的时间，有利于提高行，有利于提高行车平平稳性，延性，延长维修周期。随着行修周期。随着行车速度的日益提高，目前世界速度的日益提高，目前世界上一些国家正致力于通上一些国家正致力于通过试验研究的方法
30、研究的方法寻求游求游间的合理的合理取取值。三、直线轨道的几何形位3.2 3.2 水平水平水平水平是指是指线路左右两股路左右两股钢轨顶面的相面的相对高差高差。在直在直线地段，两股地段，两股钢轨顶面面应置于同一水平面上，以使置于同一水平面上，以使两股两股钢轨受受载均匀，保持列均匀，保持列车平平稳运行。水平用道尺或其它运行。水平用道尺或其它工具工具测量。量。轨道道“水平水平”的容的容许偏差偏差见下表。下表。三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位两股两股钢轨的的顶面偏差面偏差值，沿，沿线
31、路方向的路方向的变化率不可太大。在化率不可太大。在1m距离内，距离内，这个个变化不可超化不可超过1mm，否，否则即使两股即使两股钢轨的水平偏差不超的水平偏差不超过容容许范范围，也会引起机也会引起机车车辆的的剧烈烈摇晃。晃。实践中有二种性践中有二种性质不同的不同的钢轨水平偏差，水平偏差，对行行车的危害程度也不相同。的危害程度也不相同。一种偏差称一种偏差称为水平差水平差，这就是在一段就是在一段规定的距离内，一股定的距离内，一股钢轨的的顶面始面始终比比另一股高，高差另一股高，高差值超超过容容许偏差偏差值。另一种称。另一种称为三角坑三角坑，又称，又称为“扭曲扭曲”，其含其含义是在一段是在一段规定的距离
32、内，先是左股定的距离内，先是左股钢轨高于右股，后是右股高于左股，高于右股，后是右股高于左股，高差高差值超超过容容许偏差偏差值，而且两个最大水平，而且两个最大水平误差点之差点之间的距离，不足的距离，不足18m。我国我国铁路路检测三角坑的基准三角坑的基准线长（基（基长）为6.25m，但在，但在18m距离内不得有距离内不得有超超过相关相关规定。定。在一般情况下，超在一般情况下，超过容容许限限值的水平差，只是引起的水平差，只是引起车辆摇晃和两股晃和两股钢轨的不均匀受力，并的不均匀受力，并导致致钢轨不均匀磨耗。但如果在延不均匀磨耗。但如果在延长不足不足18m的距离内的距离内出出现水平差超水平差超过4mm
33、的三角坑，将使同一的三角坑，将使同一转向架的四个向架的四个车轮，只有三个正，只有三个正常常压紧钢轨，还有一个形成减有一个形成减载或或悬空。如果恰好在空。如果恰好在这个个车轮上出上出现较大大的横向力，就可能使浮起的的横向力，就可能使浮起的车轮只能以它的只能以它的轮缘贴紧钢轨，在最不利的情，在最不利的情况下甚至可能爬上况下甚至可能爬上钢轨，引起脱，引起脱轨事故。三角坑事故。三角坑对于行于行车的平的平稳性和安全性和安全性有性有显著的影响，是著的影响，是轨道几何形位重点控制的指道几何形位重点控制的指标之一。之一。三、直线轨道的几何形位水平偏差水平偏差三角坑三角坑三角坑三角坑三、直线轨道的几何形位三、直
34、线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位3.3 3.3 方向方向方向方向是指是指轨道中心道中心线在水平面上的平在水平面上的平顺性。性。经过运运营的直的直线轨道并非直道并非直线，而是有，而是有许多波多波长为1020m的曲的曲线所所组成，因其曲度很小，故通常不易察成，因其曲度很小，故通常不易察觉。若直。若直线不直不直则必然引起列必然引起列车的蛇行运的蛇行运动。在行。在行驶快速列快速列车的的线路上，路上，轨道方向道方向对行行车的平的平稳性具有特性具有特别重要的影响，是行重要的影响，是行车平平稳性性的控制因素。的控制因素。轨向可用弦向可用弦线、轨检小小车和和轨
35、检车测得得.三、直线轨道的几何形位无无缝线路路胀轨跑道跑道后的后的轨道道状状态 在无在无缝线路地段，若路地段，若轨道方向不良，道方向不良，还可能在可能在高温季高温季节引引发胀轨跑道事故（跑道事故（轨道道发生明生明显的不的不规则横向位移），横向位移），严重威重威胁行行车安全。安全。三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位3.4 3.4 高低高低 前后高低前后高低是指是指轨道沿道沿线路方向的路方向的竖向平向平顺性。性。静静态高低不平高低不平顺：新建或：新建或经过大修的大修的轨道，即使其道，即使其轨面是平面是平顺的，但的，但经过一段一段时间列列车运行后，由于路基状运行后，由
36、于路基状态、道床、道床捣固固坚实程度、以及程度、以及钢轨磨耗的不一致性，将磨耗的不一致性，将产生不均匀下沉，致使生不均匀下沉，致使轨面前后高低不平，即在有些地段（往往在面前后高低不平，即在有些地段（往往在钢轨接接头附近）下沉附近）下沉较多，出多，出现坑洼，坑洼，这种不平种不平顺，称，称为静静态高低不平高低不平顺。轨面三、直线轨道的几何形位动态高低不平高低不平顺：有些地段，从表面上看，：有些地段，从表面上看，轨面是平面是平顺的，的，但但实际上上轨底与底与铁垫板或板或轨枕之枕之间存在存在间隙（隙（间隙超隙超过2mm时称称为吊板），或吊板），或轨枕底与道枕底与道碴之之间存在存在间隙（隙（间隙超隙超过
37、2mm时称称为空板或暗坑），或空板或暗坑），或轨道基道基础弹性的不均匀（路基填筑的不均匀、性的不均匀（路基填筑的不均匀、道床道床弹性的不均匀等），当列性的不均匀等），当列车通通过时，这些地段的些地段的轨道下沉不道下沉不一致，也会一致，也会产生不平生不平顺，这种不平种不平顺称称为动态高低不平高低不平顺。随着高速随着高速铁路的路的发展，展，动态不平不平顺已受到广泛关注。已受到广泛关注。动态高低不平高低不平顺吊板吊板暗坑暗坑三、直线轨道的几何形位当当车轮通通过轨道不平道不平顺地段地段时，动力效力效应增加。根据运增加。根据运营经验，连续三三个空吊板可以使个空吊板可以使钢轨受力增加一倍以上。一般受力增加
38、一倍以上。一般说来，来，长度在度在4m以下的不平以下的不平顺，将引起机，将引起机车车辆对轨道道产生生较大的破坏作用，明大的破坏作用，明显加速道床加速道床变形，是养形，是养路工作的重点控制路工作的重点控制对象。象。长度在度在100300mm范范围内的不平内的不平顺，主要起因于，主要起因于钢轨波浪型磨耗、波浪型磨耗、焊接接接接头低塌、或低塌、或轨面擦面擦伤。通。通过该处的的车轮，对轨道形成冲道形成冲击作用，行作用，行车速速度愈高，冲度愈高，冲击愈大。愈大。例如，根据沪宁例如，根据沪宁线混凝土混凝土轨枕道床板枕道床板结地段的一个地段的一个试验，将，将钢轨人人为地地打磨成如下打磨成如下图所示的不平所示
39、的不平顺（模（模拟焊接接接接头打塌后的形状），列打塌后的形状），列车以以90km/h的速度通的速度通过时，一个，一个动轮产生的冲生的冲击力达到力达到300kN左右，接近于左右，接近于3倍倍静静轮重。因重。因轨道道检查车对其其难以以检测，养路工作中，养路工作中应加加强管理。管理。三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位3.5 3.5 轨底坡底坡轨底坡底坡：由于：由于车轮踏面与踏面与钢轨顶面主要接触部分是面主要接触部分是1:20的斜坡，的斜坡，为与之配合，与之配合，钢轨应有一有一个向个向轨道中心的道中心的倾斜度，因此斜度，因此轨底与底与轨道平面之道平
40、面之间应形成一个横向坡度，称之形成一个横向坡度，称之为轨底坡。底坡。其目的是：其目的是：使使车轮压力集中于力集中于钢轨中中轴线上上;减小荷减小荷载偏心矩；降低偏心矩；降低轨腰腰应力；避免力；避免轨头与与轨腰腰连接接处发生生纵裂。裂。我国我国铁路路轨道采用道采用1:40的的轨底坡。我国底坡。我国铁路在路在1965年以前，年以前，轨底坡曾定底坡曾定为1:20。但。但在机在机车车辆的的动力作用下，力作用下，轨道道发生生弹性性挤开，开，轨枕枕产生生挠曲和曲和弹性性压缩，加之，加之垫板板与与轨枕不密枕不密贴以及道以及道钉扣扣压力不足等因素，力不足等因素，实际轨底坡与原底坡与原设计轨底坡有底坡有较大的出入
41、。大的出入。运运营经验表明，表明，车轮踏面踏面经过一段一段时间的磨耗后，原有的磨耗后，原有1:20的斜面也的斜面也趋近于近于1:40的坡度。的坡度。故故1965年以后，我国年以后，我国铁路路轨道的道的轨底坡确定底坡确定为1:40。三、直线轨道的几何形位曲曲线地段的外地段的外轨设有超高，有超高，轨枕枕处于于倾斜状斜状态。当其。当其倾斜斜到一定程度到一定程度时，内股，内股钢轨中心中心线将偏离垂直将偏离垂直线而外而外倾，在，在车轮荷荷载作用下有可能推翻作用下有可能推翻钢轨。因此，在曲因此，在曲线地段地段应视其外其外轨超高超高值的不同而加大内的不同而加大内轨的的轨底坡。底坡。调整的范整的范围见下表。下
42、表。三、直线轨道的几何形位光光带居居中中轨底坡适当底坡适当三、直线轨道的几何形位光光带位位于于钢轨内内侧轨底坡偏小底坡偏小三、直线轨道的几何形位三、直线轨道的几何形位机机车车辆进入曲入曲线轨道道时，仍然存在保持其原有行，仍然存在保持其原有行驶方向的方向的惯性，只有受到外性，只有受到外轨的引的引导作用方才沿着曲作用方才沿着曲线轨道行道行驶。在。在小半径曲小半径曲线，为使机使机车车辆顺利通利通过曲曲线而不致被楔住或而不致被楔住或挤开开轨道，以减小道，以减小轮轨间的横向作用力，并减少的横向作用力，并减少轮轨磨耗，磨耗，轨距要适当加距要适当加宽。4.1 4.1 曲曲线轨距加距加宽 四、曲线轨距加宽轨距
43、加距加宽的的设置方法置方法是将曲是将曲线轨道内道内轨向曲向曲线中心方向移中心方向移动，曲曲线外外轨的位置的位置则保持与保持与轨道中心半个道中心半个轨距的距离不距的距离不变。曲曲线轨距的加距的加宽值与机与机车车辆的的车架或架或转向架在曲向架在曲线上的几上的几何位置有关。何位置有关。(内内轨内移内移,外外轨不不变)1.1.转向架的内接形式向架的内接形式 由于由于轮轨游游间的存在，机的存在，机车车辆的的车架或架或转向架通向架通过曲曲线轨道道时，可以占有不同的几何位置，称，可以占有不同的几何位置，称为内接形式内接形式。随着随着轨距大小的不同，机距大小的不同，机车车辆在曲在曲线上可呈上可呈现以下四种以下
44、四种内接形式：内接形式：斜接、自由内接、楔形内接和正常斜接、自由内接、楔形内接和正常强制通制通过。斜接斜接四、曲线轨距加宽 (1)(1)斜接斜接:机机车车辆车架或架或转向架的外向架的外侧最前位最前位车轮轮缘与外与外轨作用作用边接触，内接触，内侧最后位最后位车轮轮缘与内与内轨作用作用边接触。接触。(2)(2)自由内接自由内接:机机车车辆车架或架或转向架的外向架的外侧最前位最前位车轮轮缘与外与外轨作用作用边接触，其它各接触，其它各轮轮缘无接触地在无接触地在轨道上自由行道上自由行驶。自自由由内内接接四、曲线轨距加宽 (3)(3)楔形内接楔形内接:机机车车辆车架或架或转向架的最前位和最后位外向架的最前
45、位和最后位外侧车轮轮缘同同时与外与外轨作用作用边接触，内接触，内侧中中间车轮的的轮缘与内与内轨作作用用边接触。接触。楔楔形形内内接接 (4)(4)正常正常强制内接制内接:为避免机避免机车车辆以楔形内接形式通以楔形内接形式通过曲曲线，对楔形内接所需楔形内接所需轨距增加距增加 ，其，其转向架在曲向架在曲线上所上所处位置称位置称为正常正常强制内接。制内接。2.2.曲曲线轨距加距加宽的确定原的确定原则 机机车车辆通通过曲曲线的内接形式，随着的内接形式，随着轮轨游游间大小而定。根据运大小而定。根据运营经验，以自由内接最，以自由内接最为有利，但机有利，但机车车辆的固定的固定轴距距长短不一，不能全短不一，不
46、能全部部满足自由内接通足自由内接通过。为此，确定此，确定轨距加距加宽必必须满足如下原足如下原则：(1)(1)保保证占列占列车大多数的大多数的车辆能以自由内接形式通能以自由内接形式通过曲曲线；(2)(2)保保证固定固定轴距距较长的机的机车通通过曲曲线时，不出，不出现楔楔形内接，但允形内接，但允许以正常以正常强制内接形式通制内接形式通过；(3)(3)保保证车轮不掉道，即最大不掉道，即最大轨距不超距不超过容容许限度。限度。3.3.根据根据车辆条件确定条件确定轨距加距加宽 我我国国绝大大部部分分的的车辆转向向架架是是两两轴转向向架架。当当两两轴转向向架架以以自自由由内内接接形形式式通通过曲曲线时，前前
47、轴外外轮轮缘与与外外轨的的作作用用边接接触触，后后轴占占据据曲曲线垂垂直直半半径径的的位位置置，如如右右图所所示示。则自自由由内内接接形形式式所所需最小需最小轨距距为：图 转向架自由内接向架自由内接 四、曲线轨距加宽-自由内接所需自由内接所需轨距；距；-最大最大轮对宽度；度；-外矢距，其外矢距，其值近似近似计为:-转向架固定向架固定轴距；距；-曲曲线半径；半径；以以S0表示直表示直线轨距，距，则曲曲线轨距加距加宽值e应为：e=Sf -S0四、曲线轨距加宽例：我国目前主型客例：我国目前主型客车“202”型型转向架的固定向架的固定轴距距L=2.4m，最大，最大轮对宽度度qmax=1424mm；曲；
48、曲线半径半径R=350m，计算算转向架以自由内接形式通向架以自由内接形式通过曲曲线时所所需最小需最小轨距距Sf 由以上由以上计算可算可见，该转向架通向架通过曲曲线半径半径为350m350m及以上的曲及以上的曲线，轨距无需加距无需加宽。四、曲线轨距加宽4.4.根据机根据机车条件条件检算算轨距加距加宽在在行行驶的的列列车中中，机机车数数量量比比车辆少少得得多多，因因此此允允许机机车按按较自自由由内内接接所所需需轨距距为小小的的“正正常常强制内接制内接”通通过曲曲线。图3-153-15所所示示为车轴没没有有横横动量量的的四四轴机机车车架架在在轨道中道中处于楔形内接状于楔形内接状态。车架架处于楔形内接
49、于楔形内接时的的轨距距应为：四、曲线轨距加宽图3-15 3-15 曲曲线轨距加距加宽计算算图 fi四、曲线轨距加宽前后两端前后两端车轴的外的外轮在外在外轨处所形成的矢距所形成的矢距 中中间两个两个车轴的内的内轮在内在内轨处形成的矢距形成的矢距 第二第二轴至与至与车架架纵轴垂直的曲垂直的曲线半径之半径之间的距离的距离 四、曲线轨距加宽当机当机车处于正常于正常强制内接制内接时，正常，正常强制内接制内接轨距距 等于：等于：四、曲线轨距加宽车辆车轮最小最小轮缘厚度，其厚度，其值为22mm22mm；曲曲线轨道道的的最最大大轨距距，应切切实保保障障行行车安安全全，不不使使其其掉掉道道。计算算曲曲线轨道道最
50、最大大允允许轨距距的的极极限限状状态是是，当当轮对的的一一个个车轮轮缘紧贴一一股股钢轨时，另另一一个个车轮的的踏踏面面的的变坡坡点点与与钢轨顶部部的的小小圆弧弧（半半径径r）接接触触。如如下下图所所示。示。图中中诸符号符号说明如下：明如下：5.5.曲曲线轨道的最大允道的最大允许轨距距 车轮最小最小轮背内背内侧距离；其距离；其值为1350mm1350mm；车辆车轴弯曲弯曲时轮背内背内侧距离距离缩小量，其小量，其值为2mm2mm；轮背至背至轮踏面斜度踏面斜度变坡点的距离，取坡点的距离，取100mm100mm；钢轨顶面面圆角角宽度，取度，取12mm12mm；钢轨弹性性挤开量，取开量，取2mm2mm。