轨道几何形位PPT演示课件(PPT 94页).pptx

1、第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位兰州交通大学土木工程学院1第1页，共94页。本章重点本章重点1、直线轨道几何形位、直线轨道几何形位2、曲线超高设置、曲线超高设置3、缓和曲线设置、缓和曲线设置2第2页，共94页。一、轨道几何形位定义：一、轨道几何形位定义：是指轨道各部分的是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸几何形状、相对位置和基本尺寸。二、分类二、分类 1 1、轨道平面位置来看轨道平面位置来看 直线直线 圆曲线圆曲线 缓和曲线：缓和曲线：一般在直线和圆曲线间插入一条曲率渐变缓和一般在直线和圆曲线间插入一条曲率渐变缓和曲线相连接曲线相连接 要求：要求：轨道的方向必须正确，直线部分应保

2、持笔直，曲轨道的方向必须正确，直线部分应保持笔直，曲线部分应具有与曲率相适应的圆顺度。线部分应具有与曲率相适应的圆顺度。第一节概述第一节概述3第3页，共94页。2 2、从轨道横断面上来看、从轨道横断面上来看 轨道的几何形位包括轨道的几何形位包括轨距、水平、外轨超高和轨底坡。轨距、水平、外轨超高和轨底坡。1）轨距及轨距加宽）轨距及轨距加宽:v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小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。2）水平）水平v两股钢轨的顶面应置于同一水平面或保持一定水平差。两股钢轨的顶面

3、应置于同一水平面或保持一定水平差。3）超高）超高v曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定超高度，以使车体曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定超高度，以使车体重力的向心分力得以抵消其曲线运行的离心力。重力的向心分力得以抵消其曲线运行的离心力。4）轨底坡）轨底坡:v轨道两股钢轨底面应设置一定的轨底坡，使钢轨向内倾斜，以保轨道两股钢轨底面应设置一定的轨底坡，使钢轨向内倾斜，以保证锥形踏面车轮荷载作用于钢轨断面的对称轴。证锥形踏面车轮荷载作用于钢轨断面的对称轴。4第4页，共94页。3、从轨道的纵断面上看：、从轨道的纵断面上看：轨道的几何形位包括轨道的轨道的几何形位包括轨道的前后高低前后高低。v钢轨顶

4、面在纵向上应保持一定的平顺度，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。高速列车要求线为行车平稳创造条件。高速列车要求线路高路高平顺性平顺性。5第5页，共94页。1 1、轮对、轮对 机车的走行部分由机车的走行部分由车架、轮对、轴箱、弹簧装置、转向车架、轮对、轴箱、弹簧装置、转向架及其它部件组成。架及其它部件组成。车辆的走行部分是车辆的走行部分是转向架，由侧架、轴箱、弹性悬挂装转向架，由侧架、轴箱、弹性悬挂装置、制动装置、轮对以及其它部件组成。置、制动装置、轮对以及其它部件组成。轮对是机车车辆走行部分的基本部件，轮对是机车车辆走行部分的基本部件，由一根车轴和两由一根车轴和两个相同的

5、车轮组成。个相同的车轮组成。第二节机车车辆走行部分构造第二节机车车辆走行部分构造6第6页，共94页。客车转向架的基本构造示意图客车转向架的基本构造示意图1侧架；侧架；2轮对；轮对；3轴箱润滑装置；轴箱润滑装置；4液压减震器；液压减震器；5基础制动装置；基础制动装置；6摇枕；摇枕；7螺旋圆弹簧螺旋圆弹簧第7页，共94页。我国车辆上使用的车轮有整体轮和轮箍轮两种，但绝大多数是我国车辆上使用的车轮有整体轮和轮箍轮两种，但绝大多数是整体轮，它由踏面、轮缘、轮辐、幅板和轮毂等部分组成，如图整体轮，它由踏面、轮缘、轮辐、幅板和轮毂等部分组成，如图61所示。车轮和钢轨接触的面称为踏面。所示。车轮和钢轨接触的

6、面称为踏面。图图61车轮车轮1踏面；踏面；2轮缘；轮缘；3轮辋；轮辋；4辐板；辐板；5轮毂；轮毂；6轮箍；轮箍；7扣环；扣环；8轮心轮心第8页，共94页。车轮踏面（车轮踏面（锥形踏面锥形踏面）第9页，共94页。车轮踏面（车轮踏面（磨耗型踏面磨耗型踏面）第10页，共94页。车轮踏面有车轮踏面有锥形踏面锥形踏面和和磨耗型踏面磨耗型踏面两种形式。两种形式。锥形踏面锥形踏面的母线是直线，由的母线是直线，由1:20和和1:10两段斜坡组两段斜坡组成。其中成。其中1:20的一段经常与钢轨顶面相接触，的一段经常与钢轨顶面相接触，1:10的一段的一段仅在小半径曲线上才与钢轨顶面相接触。车轮踏面形仅在小半径曲线

7、上才与钢轨顶面相接触。车轮踏面形成圆锥面，可以减少车轮在钢轨上的纵、横向滑行，成圆锥面，可以减少车轮在钢轨上的纵、横向滑行，保证踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。另外，直线地段保证踏面磨耗沿宽度方向比较均匀。另外，直线地段上行驶的车辆，当其偏向轨道一侧时，由于左右车轮上行驶的车辆，当其偏向轨道一侧时，由于左右车轮滚动半径的不同，可自动返回到轨道中线。这样，虽滚动半径的不同，可自动返回到轨道中线。这样，虽然车轮的轨迹成蛇行运动，但不会在车轮踏面上形成然车轮的轨迹成蛇行运动，但不会在车轮踏面上形成凹槽形磨损，从而避免车轮通过道岔辙叉时，发生剧凹槽形磨损，从而避免车轮通过道岔辙叉时，发生剧烈的冲击和振动。

8、烈的冲击和振动。第11页，共94页。磨耗型车轮踏面磨耗型车轮踏面是曲线型踏面，将踏面制成与钢轨顶面是曲线型踏面，将踏面制成与钢轨顶面基本吻合的曲线形状，增大了轮轨接触面积，可以减轻轮轨磨基本吻合的曲线形状，增大了轮轨接触面积，可以减轻轮轨磨耗、降低轮轨接触应力并可改善通过曲线的转向性能。耗、降低轮轨接触应力并可改善通过曲线的转向性能。为防止车轮脱轨，为防止车轮脱轨，在踏面内侧制成凸在踏面内侧制成凸缘如右图突起部分缘如右图突起部分所示，称为所示，称为轮缘轮缘。轮轮缘缘第12页，共94页。车辆转向架车辆转向架第13页，共94页。车轮位于两股钢轨内侧的竖直面，称为车轮内侧面，车轮另车轮位于两股钢轨内

9、侧的竖直面，称为车轮内侧面，车轮另一侧的竖直面称为车轮外侧面。车轮内侧面与外侧面之间的距离一侧的竖直面称为车轮外侧面。车轮内侧面与外侧面之间的距离称为称为车轮宽度车轮宽度(轮幅宽轮幅宽)。qT+2d式中式中T T-轮对的轮背内侧距离，轮对的轮背内侧距离，mmmm；q q-轮缘厚度，轮缘厚度，mmmm；d d-轮对宽度，轮对宽度，mm mm 第14页，共94页。通过踏面上距车轮内侧面一定距离的一点，画一水平线，通过踏面上距车轮内侧面一定距离的一点，画一水平线，称为踏面的测量线。由测量线至轮缘顶点的距离称为轮缘高度。称为踏面的测量线。由测量线至轮缘顶点的距离称为轮缘高度。由测量线向下由测量线向下1

10、0mm处量得的轮缘厚度，称为车轮的处量得的轮缘厚度，称为车轮的轮缘厚轮缘厚度度(d)。轮对上左右两车轮内侧轮对上左右两车轮内侧面之间的距离，称为轮对面之间的距离，称为轮对的的轮背内侧距离轮背内侧距离(T)。这个。这个距离再加上二个轮缘厚度距离再加上二个轮缘厚度称为称为轮对宽度轮对宽度(q)如图所示。如图所示。第15页，共94页。二、转向架二、转向架 同一车体最前位和最后位的车轴中心间水平距离，称为同一车体最前位和最后位的车轴中心间水平距离，称为全轴距全轴距。第16页，共94页。同一车架或转向架上始终保持平行的最前位和最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，称为后位车

11、轴中心间水平距离，称为固定轴距固定轴距。车辆前后两走行部分上车体支承间的距离称为车辆前后两走行部分上车体支承间的距离称为车辆定车辆定距距。应当注意，固定轴距和车辆定距是两个不同的应当注意，固定轴距和车辆定距是两个不同的概念，固定轴距是机车车辆能否顺利通过小半径曲概念，固定轴距是机车车辆能否顺利通过小半径曲线的控制因素，车辆定距是转向架中心间距，除长线的控制因素，车辆定距是转向架中心间距，除长大车外，多在大车外，多在18m之内。之内。第17页，共94页。固定轴距固定轴距车辆定距车辆定距全轴距全轴距第18页，共94页。一、轨距一、轨距 轨距是钢轨顶面下轨距是钢轨顶面下16mm16mm范围内两股钢轨

12、作用边之间的最范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。小距离。第三节第三节 直线轨道的几何形位直线轨道的几何形位 目前世界上的铁路轨距，分为标淮轨距、宽轨距和窄轨距三种。标准目前世界上的铁路轨距，分为标淮轨距、宽轨距和窄轨距三种。标准轨距尺寸为轨距尺寸为l435mml435mm。大于标准轨距的称为宽轨距，小于标准轨距的称为。大于标准轨距的称为宽轨距，小于标准轨距的称为窄轨距。窄轨距。第19页，共94页。2.2.轨距容许误差轨距容许误差 容许偏差值为容许偏差值为+6mm+6mm和和-2mm-2mm，即宽不能超过，即宽不能超过l441mml441mm，窄不能小于，窄不能小于1433mm1433mm。轨

13、距变化应和缓平顺，其变化率：正线、到发线不应超过轨距变化应和缓平顺，其变化率：正线、到发线不应超过2(2(规定递减部分除外规定递减部分除外)，站线和专用线不得超过，站线和专用线不得超过33，即在，即在lmlm长度长度内的轨距变化值：正线、到发线不得超过内的轨距变化值：正线、到发线不得超过2mm2mm，站线和专用线不得，站线和专用线不得超过超过3mm3mm。1.1.轨距测量的方法轨距测量的方法:轨距用道尺（轨距尺）测量，我国轨距用道尺（轨距尺）测量，我国技规技规规定测量的部位在规定测量的部位在钢轨顶面下钢轨顶面下16mm16mm处（里侧）。处（里侧）。第20页，共94页。轨距尺的使用轨距尺的使用

14、第21页，共94页。第22页，共94页。第23页，共94页。在在16mm 处测量轨距的原因处测量轨距的原因 轨距是钢轨顶面下轨距是钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。作用边之间的最小距离。因为钢轨头部外形由不同半径的复曲线因为钢轨头部外形由不同半径的复曲线所组，钢轨底面设有轨底坡，钢轨向内所组，钢轨底面设有轨底坡，钢轨向内倾斜，车轮轮缘与钢轨侧面接触点发生倾斜，车轮轮缘与钢轨侧面接触点发生在钢轨顶面下在钢轨顶面下1016mm处处第24页，共94页。3.其他种类的轨距其他种类的轨距 宽轨距宽轨距:大于大于1435mm，如前苏联，如前苏联1524mm 其它国其它国家

15、家:1600，1670mm。窄轨距窄轨距:小于小于1435mm,1067mm(台湾台湾)，1000（昆明局（昆明局)600mm等等第25页，共94页。第26页，共94页。第27页，共94页。为使机车车辆能在线路上两股钢轨刚顺利通过，轮对为使机车车辆能在线路上两股钢轨刚顺利通过，轮对宽度应小于轨距。当轮对的一个车轮轮缘紧贴一股钢轨的宽度应小于轨距。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，这个间隙称为游间。成一定的间隙，这个间隙称为游间。为了提高列车运行的平稳为了提高列车运行的平稳性和线路的

16、稳定性，减少轮轨性和线路的稳定性，减少轮轨磨耗和动能损失，确保行车安磨耗和动能损失，确保行车安全，需要把游间限制在一个合全，需要把游间限制在一个合理的范围内。理的范围内。4.游间游间第28页，共94页。根据我国现场测试和养护维修经验，认为减小直线轨距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。改道时轨距按有利。改道时轨距按1434mm或或1433mm控制，尽管轨头有少控制，尽管轨头有少量侧磨发生，但达到轨距超限的时间得以延长，有利于提高行量侧磨发生，但达到轨距超限的时间得以延长，有利于提高行车平稳性，延长维修周期。车平稳性，延长维修周期。第29页，共94页。二、水平二、水平 水平水平

17、是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。线路维修时，两股钢轨顶面水平误差不得超过规定值。线路维修时，两股钢轨顶面水平误差不得超过规定值。铁路线路修理规则铁路线路修理规则规定：规定：两股钢轨顶面水平的容许偏差，正线及到发线不两股钢轨顶面水平的容许偏差，正线及到发线不得大于得大于4mm，其它站线不得大于，其它站线不得大于5mm。允许误差：。允许误差：4mm（站间（站间5mm）.两股钢轨顶面的水平偏差值，沿线路方向的变化率不可太两股钢轨顶面的水平偏差值，沿线路方向的变化率不可太大。在大。在lm距离内，这个变化不可超过距离内，这个变化不可超过lmm，否则即使两股钢，否则

18、即使两股钢轨的水平偏差不超过允许范围，也将引起机车车辆的剧烈摇轨的水平偏差不超过允许范围，也将引起机车车辆的剧烈摇晃晃。第30页，共94页。实践中有二种性质不同的钢轨水平偏差，对行车的实践中有二种性质不同的钢轨水平偏差，对行车的危害程度也不相同。危害程度也不相同。一种偏差称为一种偏差称为水平差水平差，这就是在一段规定的距离内，一股钢，这就是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。轨的顶面始终比另一股高，高差值超过容许偏差值。另一种称为另一种称为三角坑三角坑，其含义是在一段规定的距离内，先是，其含义是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

19、值超过容许偏差值，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，而且两个最大水平误差点之间的距离，不足而且两个最大水平误差点之间的距离，不足18m。第31页，共94页。第32页，共94页。如果在延长不足如果在延长不足18 m的距离内出现水平差超过的距离内出现水平差超过4 mm的三角的三角坑将使同一转向架的四个车轮中，只有三个正常压紧钢轨，另一个坑将使同一转向架的四个车轮中，只有三个正常压紧钢轨，另一个形成减载或悬空。形成减载或悬空。如果恰好在这个车轮上出现较大的横向力，就可能使浮起的车轮如果恰好在这个车轮上出现较大的横向力，就可能使浮起的车轮只能以它的轮缘贴紧钢轨，在最不利的情况下

20、甚至可能爬上钢轨，引只能以它的轮缘贴紧钢轨，在最不利的情况下甚至可能爬上钢轨，引起脱轨事故。起脱轨事故。三角坑危害较大，一旦发现，必须立即消除，原因如下：三角坑危害较大，一旦发现，必须立即消除，原因如下：第33页，共94页。轨道沿线路方向的竖向平顺性称为轨道沿线路方向的竖向平顺性称为前后高低前后高低。.静态不平顺：静态不平顺：新铺或经过大修后的线路，即使其轨面是平顺的，但新铺或经过大修后的线路，即使其轨面是平顺的，但是经过一段时间列车运行后，由于路基不均匀沉陷、道床是经过一段时间列车运行后，由于路基不均匀沉陷、道床捣固密实程度、扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不一致捣固密实程度、扣件松紧、枕木腐

21、朽和钢轨磨耗的不一致性，就会产生不均匀下沉，造成轨面前后高低不平，即在性，就会产生不均匀下沉，造成轨面前后高低不平，即在有些地段有些地段(往往在钢轨接头附近往往在钢轨接头附近)下沉较多，出现坑洼，这下沉较多，出现坑洼，这种不平顺，称为种不平顺，称为静态不平顺静态不平顺；三、三、前后高低前后高低第34页，共94页。2.2.动态不平顺动态不平顺有些地段，从表面上看，轨面是平顺的，但实际上有些地段，从表面上看，轨面是平顺的，但实际上轨底与铁垫板或轨枕之间存在间隙轨底与铁垫板或轨枕之间存在间隙(间隙超过间隙超过2mm2mm时称为时称为吊板吊板)，或轨枕底与道碴之间存在空隙，或轨枕底与道碴之间存在空隙(

22、空隙超过空隙超过2mm2mm时称时称为空板或暗坑为空板或暗坑)，或轨道基础弹性的不均匀，或轨道基础弹性的不均匀(路基填筑的不路基填筑的不均匀，道床弹性的不均匀等均匀，道床弹性的不均匀等)，当列车通过时，这些地段的，当列车通过时，这些地段的轨道下沉不一致，也会产生不平顺，这种不平顺称为轨道下沉不一致，也会产生不平顺，这种不平顺称为动态动态不平顺不平顺，随着高速铁路的发展，动态不平顺已广泛受到关注。，随着高速铁路的发展，动态不平顺已广泛受到关注。经过维修或大修的轨道，要求目视平顺，前后高低偏经过维修或大修的轨道，要求目视平顺，前后高低偏差用差用l0ml0m弦量测的最大矢度值不应超过弦量测的最大矢度

23、值不应超过4mm4mm。第35页，共94页。第36页，共94页。轨向轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。是指轨道中心线在水平面上的平顺性。若直线不直则必然引起列车的蛇行运动。在行驶快速列车若直线不直则必然引起列车的蛇行运动。在行驶快速列车的线路上，线路方向对行车的平稳性具有特别重要的影响。的线路上，线路方向对行车的平稳性具有特别重要的影响。在无缝线路地段，若轨道方向不良，还可能在高温季节引在无缝线路地段，若轨道方向不良，还可能在高温季节引发胀轨跑道事件发胀轨跑道事件(轨道发生明显的不规则横向位移轨道发生明显的不规则横向位移)，严重威胁，严重威胁行车安全。行车安全。铁路线路修理规则铁路线路修理

24、规则规定：直线方向必须目视平顺，用规定：直线方向必须目视平顺，用10m10m弦测量，正线上正矢不超过弦测量，正线上正矢不超过4mm4mm；站线及专用线，不得超过；站线及专用线，不得超过5mm5mm。四、轨向四、轨向第37页，共94页。第38页，共94页。由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是1:201:20的斜的斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜度，因此轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称度，因此轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称之为之为轨底坡轨底坡。五、轨底坡五、轨底坡 我国铁路在我国

25、铁路在19651965年以前，轨底坡定为年以前，轨底坡定为1:201:20。19651965年以后，我年以后，我国铁路的轨底坡统一改为国铁路的轨底坡统一改为1:401:40。第39页，共94页。轨底坡设置是否正确，可根据钢轨顶面上由车轮碾磨形成的光带轨底坡设置是否正确，可根据钢轨顶面上由车轮碾磨形成的光带位置来判定。位置来判定。如光带偏离轨顶中心向内，说明轨底坡不足；如光带偏离轨顶中心如光带偏离轨顶中心向内，说明轨底坡不足；如光带偏离轨顶中心向外，说明轨底坡过大；如光带居中，说明轨底坡合适。向外，说明轨底坡过大；如光带居中，说明轨底坡合适。线路养护工作中，可根据光带位置调整轨底坡的大小。线路养

26、护工作中，可根据光带位置调整轨底坡的大小。第40页，共94页。线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值项项 目目max160kmh正正线线160kmhmax120kmh正线正线max120kmh正线及到发线正线及到发线其他站线其他站线作业作业验收验收经常经常保养保养临时临时补修补修作业作业验收验收经常经常保养保养临时临时补修补修作业作业验收验收经常经常保养保养临时临时补修补修作业作业验收验收经常经常保养保养临时临时补修补修轨距轨距(mm)+2-2+4-2+6-4+4-2+6-4+8-4+6-2+7-4+9-4+6-2+9-4+10-4水平水平(mm)35846846

27、105811高低高低(mm)3584684610581l轨向轨向(直线直线)(mm)34746846105811三角坑三角坑(扭曲扭曲)(mm)缓和曲缓和曲线线346456457578直线和直线和圆曲线圆曲线3464684695810注：轨距偏差不含曲线上按规定设置的轨距加宽值，但最大轨距注：轨距偏差不含曲线上按规定设置的轨距加宽值，但最大轨距(含加宽值和偏差含加宽值和偏差)不得超过不得超过1456mm；轨向偏差和高低偏差为轨向偏差和高低偏差为10m弦测量的最大矢度值；弦测量的最大矢度值；三角坑偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量，检查三角坑时基长为三角坑偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量，检查三角

28、坑时基长为 6.25m，但在延长，但在延长18m的距离内的距离内无超过表列的三角坑；无超过表列的三角坑；专用线按其他站线办理。专用线按其他站线办理。第41页，共94页。第四节曲线轨距加宽第四节曲线轨距加宽一、加宽的原因：一、加宽的原因：机车车辆进入曲线轨道时，仍机车车辆进入曲线轨道时，仍然存在保持其原有行驶方向的惯性，然存在保持其原有行驶方向的惯性，只是受到外轨的引导作用方才沿着只是受到外轨的引导作用方才沿着曲线轨道行驶。曲线轨道行驶。在小半径曲线，为使机车车辆顺在小半径曲线，为使机车车辆顺利通过曲线而不致被楔住或挤开轨道，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，以减少轮减小

29、轮轨间的横向作用力，以减少轮轨磨耗，轨距要适当加宽。轨磨耗，轨距要适当加宽。第42页，共94页。二、机车车辆通过曲线的内接形式：二、机车车辆通过曲线的内接形式：1.斜接（一个转向架前外、后内轮与轨接触）；斜接（一个转向架前外、后内轮与轨接触）；2.自由内接（前外接，其余不接，后轴重合于垂直半径）；自由内接（前外接，其余不接，后轴重合于垂直半径）；3.楔形内接（前后外轮接）；楔形内接（前后外轮接）；4.正常强制内接：为避免楔形内接，对楔形内接所需轨距加宽正常强制内接：为避免楔形内接，对楔形内接所需轨距加宽1/2个个直线轨道最小游间。直线轨道最小游间。斜接斜接 自由内接楔形内接自由内接楔形内接第4

30、3页，共94页。三、曲线轨距加宽原则三、曲线轨距加宽原则1保证占列车大多数的车辆能以自由内接形保证占列车大多数的车辆能以自由内接形式通过曲线；式通过曲线；2保证固定轴距较长的机车通过曲线时，不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；出现楔形内接，但允许以正常强制内接形式通过；3.保证车轮不掉道，即最大轨距不超过容许限度保证车轮不掉道，即最大轨距不超过容许限度(最大允许轨距的确定原则：一侧紧靠，另一侧与最大允许轨距的确定原则：一侧紧靠，另一侧与变坡点接触。考虑了车轴的弯曲、弹性挤开量、钢变坡点接触。考虑了车轴的弯曲、弹性挤开量、钢轨的廓形轨的廓形)。第44

31、页，共94页。四、根据车辆条件确定轨距加宽四、根据车辆条件确定轨距加宽我国绝大部分的车辆转向架是两轴转向架。当两轴转向架以我国绝大部分的车辆转向架是两轴转向架。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，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，后轴占据曲线垂直半径的位置。则自由内接形式所需最小轨距。后轴占据曲线垂直半径的位置。则自由内接形式所需最小轨距。五、根据机车条件检算轨距加宽五、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，应次允许机在行驶的列车中，机车数量比车辆少得多，应次允许机车按较自由内接所需轨距为小的车按较自由内接所需轨距

32、为小的正常强制内接通过曲线。正常强制内接通过曲线。曲线轨距加宽标准曲线轨距加宽标准曲线半径曲线半径(m)加宽值加宽值(mm)轨距轨距(mm)R35001435350R30051440R V0 h=RVhhg2min08.11-V V0时：时：当当V 120km/h个别特殊情况下已设置个别特殊情况下已设置90(不含不含)110mm可暂时保留，但应逐步改造。可暂时保留，但应逐步改造。第59页，共94页。hg的实质：的实质：第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 限制速度差，控制低速列车对钢轨磨限制速度差，控制低速列车对钢轨磨耗及线路变形的影响。耗及线路变形的影响。

33、hg一般不得大于一般不得大于30mm，困难时不得大于，困难时不得大于50mm。线规线规、修规修规对对hg的规定：的规定：hg的影响的影响内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；外轨侧磨依旧；外轨侧磨依旧；第60页，共94页。四、外轨最大超高的允许值四、外轨最大超高的允许值 第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 设曲线外轨为设曲线外轨为hmax。对应有：对应有：v，R，O。若某车以若某车以 v1 v 通过时：通过时：61第61页，共94页。四、外轨最大超高的允许值四、外轨最大超高的允许值 第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线

34、轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 设曲线外轨为设曲线外轨为hmax。对应有：对应有：v，R，O。若某车以若某车以 v1 v 通过时：通过时：其稳定程度可采用稳定系其稳定程度可采用稳定系数数 n 来表示：来表示：eSeSn2/2 e 合力偏心距合力偏心距(mm)62第62页，共94页。四、外轨最大超高的允许值四、外轨最大超高的允许值 第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 eSn2 分析：分析：n=1，临界状态，临界状态2Se n 1，稳定状态，稳定状态2Se n值愈大，稳定性愈好值愈大，稳定性愈好63第63页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线

35、轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 e与与h的关系：的关系：SAAOCOO ShHe 设设H为车辆重心到轨面的高度，货车为为车辆重心到轨面的高度，货车为2220mm，客车为，客车为2057.5mm。hSHe hHSeSn 222 根据我国铁路运营经验，为保根据我国铁路运营经验，为保证行车安全，证行车安全，n 值不应小于值不应小于3。64第64页，共94页。hHSn 22 线规线规、修规修规规定：规定：Vmax160km/h地段实设最地段实设最大超高大超高单线为单线为125mm，双线为双线为150mm。检验：检验：1542220215002 3.3(大于大于3，满足要求，满足要求)第二章第二章 轨道几

36、何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 分分 析析65第65页，共94页。hHSn 22 举例分析：举例分析：5952220215002 第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 Vmax=144km/h，R=340m，h0=125mmh=hq02max8.11hRV-1253401448.112-=595(mm)结论：结论：倾倾 覆覆=0.85hq66第66页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 五、曲线轨道上的超高限速五、曲线轨道上的超高限速 任何一条曲线轨道，均按一定的平均速度设置超高。任何一条

37、曲线轨道，均按一定的平均速度设置超高。在既定的超高条件下，通过该曲线的列车最高速度必定在既定的超高条件下，通过该曲线的列车最高速度必定受到未被平衡的容许超高度受到未被平衡的容许超高度hq的限制，其最高行车速的限制，其最高行车速度度Vmax 应为应为:RhhVq8110.max67第67页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 同理，通过该曲线的最低行车速度同理，通过该曲线的最低行车速度 Vmin 应为应为:当曲线半径较小时，按最大超高度当曲线半径较小时，按最大超高度150mm计算，曲计算，曲线上的超高限速与半径的关系如下：线上的超高限速与半径的关系

38、如下：=75mm时，时，=90mm时，时，RhhVg8110.min-qh qh RRV3.48.1175150max RRV5.48.1190150max 68第68页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 一般情况下，曲线上的超高限速按下式计算：一般情况下，曲线上的超高限速按下式计算：RV25.4max RV3.4max 69第69页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 例题：例题：已知某曲线已知某曲线R=1000m，hQ=75mm，每昼夜通过该，每昼夜通过该曲线的列车情况如下表所示。曲线的列车情

39、况如下表所示。1试计算曲线外轨超高度。试计算曲线外轨超高度。2在此条件下，该曲线允许通过的最高行车速度是多少。在此条件下，该曲线允许通过的最高行车速度是多少。列车种类列车种类特快特快直快直快普客普客市郊市郊货车货车列车次数列车次数248214行车速度行车速度11080656055列车重量列车重量700800900600250070第70页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 R=1000m，hQ=75mm列车种类列车种类特快特快直快直快普客普客市郊市郊货车货车列车次数列车次数248420行车速度行车速度11090857570列车重量列车重量700

40、8009006003500解：解：1计算曲线外轨超高度计算曲线外轨超高度 3500208004700270350020908004110700222220NGNGVV=73.2km/hmm2.6310002.738.112h取取 h=65mm71第71页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 R=1000m，hQ=75mm解：解：1计算曲线外轨超高度计算曲线外轨超高度 km/h2.7320NGNGVVmm2.6310002.738.1120h取取 h0=65mmmm78.776510001108.112-Qh超过超过hQ故将故将h调整为：调整为：h

41、0=70mm。72第72页，共94页。第二章第二章 轨道几何形位轨道几何形位 曲线轨道外轨超高曲线轨道外轨超高 R=1000m，hQ=75mm解：解：2在此条件下，该曲线允许通过的最高行车速度是多少。在此条件下，该曲线允许通过的最高行车速度是多少。已知：已知：h0=70mm列车种类列车种类特快特快直快直快普客普客市郊市郊货车货车列车次数列车次数248420行车速度行车速度11090857570列车重量列车重量7008009006003500km/h85.11010008.1175708.110maxRhhVQ73第73页，共94页。第六节第六节 缓和曲线缓和曲线一、缓和曲线的作用及其几何特征一

42、、缓和曲线的作用及其几何特征 缓和曲线的作用是：缓和曲线的作用是：行车缓和；超高缓和；加宽缓和行车缓和；超高缓和；加宽缓和。行驶于曲线轨道的机车车辆，出现一些与直线运行显著不同行驶于曲线轨道的机车车辆，出现一些与直线运行显著不同的受力特征。如曲线运行的离心力，外轨超高不连续形成的冲击的受力特征。如曲线运行的离心力，外轨超高不连续形成的冲击力等。为使上述诸力不致突然产生和消失，以保持列车曲线运行力等。为使上述诸力不致突然产生和消失，以保持列车曲线运行的平稳性，需要在直线与圆曲线轨道之间设置一段曲率半径和外的平稳性，需要在直线与圆曲线轨道之间设置一段曲率半径和外轨超高度均逐渐变化的曲线，称为缓和曲

43、线。当缓和曲线连接设轨超高度均逐渐变化的曲线，称为缓和曲线。当缓和曲线连接设有轨距加宽的圆曲线时，缓和曲线的轨距是呈线性变化的。有轨距加宽的圆曲线时，缓和曲线的轨距是呈线性变化的。74第74页，共94页。概括起来，缓和曲线具有以下几何特征：概括起来，缓和曲线具有以下几何特征：(1)缓和曲线连接直线和半径为缓和曲线连接直线和半径为R的圆曲线，其曲率由零的圆曲线，其曲率由零至至1/R逐渐变化。逐渐变化。(2)缓和曲线的外轨超高，由直线上的零值逐渐增至圆缓和曲线的外轨超高，由直线上的零值逐渐增至圆曲线的超高度，与圆曲线超高相连接。曲线的超高度，与圆曲线超高相连接。(3)缓和曲线连接半径小于缓和曲线连

44、接半径小于350m的圆曲线时，在整个的圆曲线时，在整个缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线加宽值。加宽值。75第75页，共94页。二、缓和曲线的几何形位条件二、缓和曲线的几何形位条件 (1)为了保持连续点的几何连为了保持连续点的几何连续性，缓和曲线在平面上的形续性，缓和曲线在平面上的形状应当是：在始点处，横坐标状应当是：在始点处，横坐标x=0，纵坐标，纵坐标y=0，倾角，倾角=0；在终点处，横坐标在终点处，横坐标 x=x0。纵坐。纵坐标标 y=y0，倾角，倾角=0。(2)列车进入缓和曲线，为保持列车运行的平稳性，列车进入缓和曲线，为保

45、持列车运行的平稳性，应使离心力不突然产生和消失，即在缓和曲线始点处，应使离心力不突然产生和消失，即在缓和曲线始点处，F=0或或=；在缓和曲线终点处，；在缓和曲线终点处，F=mv2/R或或=R。76第76页，共94页。(4)列车在缓和曲线上运动时，其车轴与水平面倾斜列车在缓和曲线上运动时，其车轴与水平面倾斜角角不断变化，亦即车体发生侧滚。要使钢轨对车体倾转的作用力不断变化，亦即车体发生侧滚。要使钢轨对车体倾转的作用力不突然产生和消失，在缓和曲线始、终点处不突然产生和消失，在缓和曲线始、终点处77第77页，共94页。应应使倾转的角加速度为零，即使倾转的角加速度为零，即 =0。在缓和曲线。在缓和曲线

46、终点之间终点之间 应连续变化。应连续变化。综上所述，缓和曲线的线形条件，可归纳如表综上所述，缓和曲线的线形条件，可归纳如表65。表表24 缓和曲线线形条件表缓和曲线线形条件表22dtdy y22dtdy y78第78页，共94页。表中表中 前两项是基本的几何形位要求，后三项则是由行车前两项是基本的几何形位要求，后三项则是由行车平稳性形成的力学条件推导出的几何形位要求。在行车速度平稳性形成的力学条件推导出的几何形位要求。在行车速度不高的线路上，满足前三项要求的缓和曲线尚能适应列车运不高的线路上，满足前三项要求的缓和曲线尚能适应列车运行的需要，而在速度较高的线路上，缓和曲线的几何形位就行的需要，而

47、在速度较高的线路上，缓和曲线的几何形位就必须考虑后两项的要求。必须考虑后两项的要求。79第79页，共94页。三、常用缓和曲线三、常用缓和曲线满足表满足表24中前三项要求的缓和曲线，是目前铁路上最中前三项要求的缓和曲线，是目前铁路上最常用的缓和曲线，所以也称为常用缓和曲线。常用的缓和曲线，所以也称为常用缓和曲线。常用缓和曲线的外轨超高顺坡为直线顺坡。常用缓和曲线的外轨超高顺坡为直线顺坡。任意点处：任意点处：ihl 80第80页，共94页。三、常用缓和曲线三、常用缓和曲线CKCgivSlgvSh 12121可知，缓和曲线的长度可知，缓和曲线的长度l与其曲率与其曲率K成正比，符合该条成正比，符合该条

48、件的缓和曲线线型为放射螺旋线。件的缓和曲线线型为放射螺旋线。YXOl81第81页，共94页。三、常用三、常用缓缓和曲和曲线线 常用常用缓缓和曲和曲线线的外的外轨轨超高超高顺顺坡，坡，其基本方程必其基本方程必须满须满足的条件足的条件为为：当当 =0=0 时时，K K=0=0；当；当 =时时，K K=1/=1/R R 。由超高与曲率的由超高与曲率的线线性关系可知，性关系可知，满满足足这这些条件的基本方程些条件的基本方程应为应为：CC缓缓和曲和曲线线半径半径变变更率。更率。ll0l00lkkl0lRlCl0lhyR82第82页，共94页。三、常用三、常用缓缓和曲和曲线线 由式由式可可见见，缓缓和曲和

49、曲线线长长度度l l与其曲率与其曲率K K成正比。符合成正比。符合这这一条件的曲一条件的曲线线称称为为放射螺放射螺旋旋线线。缓缓和曲和曲线线的偏角的偏角为为：22000022lllllddRlRlClYXO00dllddlRl 在缓和曲线终点处在缓和曲线终点处缓和曲线偏角为：缓和曲线偏角为：0ll2000022llRlR83第83页，共94页。三、常用三、常用缓缓和曲和曲线线2421128ldxdldlC-sindydl 由式由式 可见，在缓和曲可见，在缓和曲线长度范围内，偏角线长度范围内，偏角 数值较小，数值较小，可取近似值可取近似值 202lRlsin22cos12sin122-于是可得于

50、是可得 cosdxdl22ldydldlC84第84页，共94页。三、常用三、常用缓缓和曲和曲线线452201840lllxdllCC-23026lllydlCC参数方程：参数方程：直角坐标方程：直角坐标方程：33231640 xxyCC36xyC如取第一项如取第一项 85第85页，共94页。四、高速四、高速铁铁路的路的缓缓和曲和曲线线满满足表足表2-42-4中前中前4 4项项或全或全5 5项项要求的要求的缓缓和曲和曲线线称称为为高高次次缓缓和曲和曲线线。高次。高次缓缓和曲和曲线线外外轨轨超高超高顺顺坡坡为为曲曲线顺线顺坡。坡。这这种曲种曲线线在列在列车经过时车经过时，各种作用力不突然，各种作