轨道几何形位

1、第五章 轨道几何形位 track geometry几何形位： 是指轨道各个部件的几何形状、相对位置和基本尺寸。 目的是保证机车车辆在轨道上安全、平稳、不间断地运行。7/29/20221第一节 机车车辆基本知识rolling stocks机车车辆LocomotivePulled stockpassenger vehicle freight vehicle铁路机车的分类：运用和牵引动力来划分从运用上分，有客运机车、货运机车和调车机车 7/29/20222牵引动力 蒸汽：内燃：东方红型内燃机车东风、东风2、东风3型内燃机车东风4型内燃机车 东风5、东风6、东风7型内燃机车东风8型内燃机车东风9型、东

2、风10型内燃机车东风11型、东风12型内燃机车 电力：韶山1、韶山2、韶山3型电力机车韶山4、韶山5、韶山6型电力机车韶山7电力机车韶山8型、韶山9型电力机车国产交流传动电力机车 7/29/20223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 动力分散，一种叫动力集中 7/29/20224车辆按用途分：客车和货车硬座车、软座车、硬卧车、软卧车、餐车、行李车、邮政车等。常见的货车则有平车、敞车、棚车、罐车、保温车等。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。按车辆的载重分：货车有50吨、60吨、75吨、90吨等不同的载重量。 7/

3、29/20225车辆的基本构造五大部分组成：车体车底架走行部车钩缓冲装置制动装置7/29/20226转向架组成bogies轮对侧架和摇枕轴箱油润装置弹簧减振装置基础制动装置 7/29/20227机车车辆的运动形态与类型(1)沿轨道纵向的振动，称为伸缩运动(x方向)；(2)车体的横向振动，称为侧摆运动(y方向)；(3)车体的上下振动，称为沉浮运动(z方向)；(4)车体绕垂直轴(z轴)的振动，称为摇头运动(又称蛇行运动)；(5)车体绕纵向水平轴(x轴)的振动，称为侧滚运动；(6)车体绕横向水平轴(y轴)的振动，称为点头运动。 我国常用机车车辆类型见P153表5-27/29/20228本节总结轨道的

4、组成；转向架构造及分类；轮对的组成及尺寸；锥形踏面优点；7/29/20229第二节 轨道几何形位的基本要素轨道几何形位五要素：轨距水平前后高低方向轨底坡7/29/2022101、轨距gauge1）定义：两股钢轨头部内侧作用边，轨顶面以下16mm处与线路中心线相垂直的距离。7/29/2022112)量测：静态：道尺 动态：轨道检查车（轨检车）3）标准轨距：1435mm 误差：+6，-2mm4）轨距不平顺27/29/2022122、水平cross level 1）定义：两股钢轨顶面在直线上水平，曲线上保持一定超高。2）目的：保持两股钢轨受力均匀3）量测：道尺与轨检车4）水平不平顺规定：4mm误差

5、变化率：小于17/29/202213三角坑（扭曲不平顺）twist 左右两股钢轨顶面相对于轨道平面发生的扭曲状态量测基长：18m，现行工务规则：6.25m。1m1mm7/29/202214三角坑示意图危害：引起车辆侧滚和侧摆，轮载变动，车辆倾覆脱轨，危及行车安全，必须立即消除。7/29/2022153、前后高低Track Profile1）定义：线路纵向平顺情况2）量测：10m弦 4mm不平顺7/29/2022163）高低不平顺irregularitya）静态：钢轨磨耗，轨枕腐烂，道床下沉b）动态（动力型不平顺）： 接头支承刚度削弱 轨枕失效或扣件松脱 道床暗坑或空吊板 道床板结或松散 短波不

6、平顺，增大轮轨作用力，长波不平顺降低旅客舒适度。7/29/2022174、方向Track Alignment1）定义：线路中心线的方向center line2）量测：直线：10m弦chords4mm 曲线：20m弦3）方向不平顺危害：misalignment 横向力增加 容易脱轨 胀轨跑道7/29/2022185、轨底坡1）定义：钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度（内倾度）2）目的：cant 车轮压力集中于钢轨中轴线上 减小荷载偏心矩 降低轨腰应力 避免轨头与轨腰连接处发生纵裂7/29/202219第三节 曲线轨道轨距加宽widening目的：为了减少磨耗，使转向架顺畅通过加宽方法：曲线内轨内移，外轨

7、不动7/29/202220一、机车车辆内接通过方式（1）斜接通过（2）自由接通过（3）楔接通过7/29/202221二、轨距加宽计算原理1、按机车最大固定轴距顺利通过最小半径曲线的条件确定轨距（楔接通过）2、按车辆自由内接的方式通过曲线确定固定轴距与全轴距7/29/202222机车楔接通过轨距加宽计算7/29/202223参数说明：最大尺寸的机车轮对尺寸，查P151表5-1，1422mm7/29/202224确定轨距加宽量计算出来需要的最大轨距与标准轨距比较如果需要的轨距大于标准轨距则要加宽如果需要的轨距小于等于标准轨距无需加宽加宽量等于7/29/2022252、按车辆自由内接计算加宽量X1：

8、瞬时转动中心位置7/29/202226三、曲线轨道最大容许轨距按安全条件限制最大加宽考虑最小尺寸轮对不掉道7/29/202227回顾：一、为什么曲线加宽？如何加宽？二、加宽计算原理（1、2、3）三、转向架内接通过曲线方式：四、机车楔接通过计算加宽五、车辆自由内接计算加宽六、安全条件限制最大加宽7/29/202228第四节 曲线外轨超高 super elevation目的：平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适。7/29/202229作用在车体上的离心力7/29/202230超高计算公式：计算结果取整，取为5mm整倍数。7/29/202231超高计算原则：

9、按两股钢轨受力均匀计算超高；按旅客舒适条件检算超高；按安全条件限制最大超高。目的：平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适。设置方法：外轨抬高，在高速铁路和城市轨道交通的圆形隧道内等上是外轨抬高内轨降低。7/29/2022321、按两股钢轨受力均匀计算超高计算公式：均衡速度：1）既有线：考虑速度和质量的加权平均速度2）新线：最高设计行车速度的80%7/29/2022332、按旅客舒适条件检算超高未被平衡的离心加速度：1）若7/29/202234人体对 极为敏感，的容许范围为：一般： 特殊困难：则未被平衡离心加速度要小于则：7/29/202235同理：若其他

10、速度档的欠超高和过超高见P166表5-67/29/2022363、曲线轨道外轨超高最大值的规定1）稳定系数定义7/29/2022373、按安全条件限制最大超高2）偏心距与欠超高关系7/29/2022383、按安全条件限制最大超高3）曲线上临时停车所有的实设超高都为过超高。我国铁路规定最大外轨超高为150mm。 规定稳定系数7/29/2022394、曲线轨道上最高行车速度曲线是轨道的薄弱环节：限速7/29/202240本节总结：1、超高设置目的，方法；2、超高计算原则；3、超高计算公式；4、均衡速度计算方法；5、未被平衡的离心加速度及限值；6、欠超高和过超高；7、稳定系数与偏心距；8、曲线上临时

11、停车的稳定系数；9、曲线上最高行车速度。7/29/202241第五节 缓和曲线目的：1）为了使ZH和HZ点离心惯性力不致突然产生和消失； 2）为了使轨距加宽和外轨 超高在缓和曲线范围内逐渐变化。 7/29/202242一、缓和曲线几何形位的要求1、坐标要求2、偏角要求3、曲率要求4、曲率变化率 要求5、 的要求7/29/202243 1、坐标要求 2、偏角要求 3、曲率要求ZH（直缓点） HY（缓圆点） 要求 （0，0） （x0,y0) 连 0 续 0 1/R 变 化7/29/2022444、超高顺坡要求直线型超高顺坡曲线型超高顺坡直线型超高顺坡在ZH和HY点处，存在折角7/29/202245

12、5、车轴角加速度时变率在ZH和HY处角加速度不突然产生消失7/29/202246缓和曲线线型条件符号始点（ZH）l=0终点（HY）l=l0始点至终点变化0y0001/R连续变化00007/29/202247三、常用缓和曲线1、满足坐标、偏角、曲率要求的缓和曲线线型下面推导缓和曲线方程：7/29/202248偏角表示的缓和曲线方程7/29/202249坐标表示的缓和曲线方程7/29/202250用坐标表示的缓和曲线方程 7/29/202251放射螺旋线（三次抛物线）特点：直线型超高顺坡在缓和曲线起点（ZH）和终点（HY）点符合坐标、偏角和曲率要求，其余要求不满足是我国常用缓和曲线7/29/202

13、252二、国内外提出的缓和曲线7/29/2022537/29/202254四、缓和曲线长度计算原则1、按安全条件确定缓和曲线长度；2、按舒适条件确定缓和曲线长度。计算结果取为10m整倍数，然后比较1、2结果取大的一个作为缓和曲线的长度。7/29/2022551、按安全条件确定缓和曲线长度直线型超高顺坡7/29/2022561、按安全条件确定缓和曲线长度曲线型超高顺坡：找坡度最大的点。坡度7/29/202257按安全条件确定缓和曲线长度找到曲线最大坡度的点，要求该坡度小于限制坡度，即其中7/29/2022582、按舒适条件确定缓和曲线长度车轮在外轨上的升高速度（超高时变率）取为10m的整倍数7/

14、29/202259本节总结1、设置缓和曲线的目的2、缓和曲线几何形位的要求（五点）3、缓和曲线直线与曲线型超高顺坡4、常用缓和曲线方程及特点5、缓和曲线长度确定原则（安全、舒适）6、什么是超高时变率、加速度时变率7、缓和曲线长度是10m的整倍数7/29/202260第六节 缩短轨计算我国的接头型式：相对悬空式接头规定接头相错量：直线：不大于40mm曲线：标准缩短轨缩短量： 比25m短40、80、160mm 比12.5m短40、80、120mm7/29/202261一、缩短量计算7/29/202262曲线内轨缩短量7/29/202263曲线总缩短量7/29/202264二、缩短轨的数量及其配置计

15、算总缩短量选缩短轨（）计算内轨缩短轨根数（N）计算外轨标准轨根数（M）比较N与M，N要小于M配置缩短轨计算的一般过程7/29/202265选取缩短轨查表2-3-9，书上P89根据外轨标准轨长度，选取缩短量小的缩短轨其缩短量即为7/29/202266计算内轨缩短轨根数N7/29/202267计算外轨标准轨根数M7/29/202268配置缩短轨方法：顺公里方向，从缓和曲线起点（ZH）开始，逐根配置。计算缩短量与实际缩短量比较接头相错量不大于缩短量的一半7/29/202269缩短轨布置图7/29/202270步骤1：绘制表格表头如下：接头号数由缓和曲线或圆曲线起点至各接头的距离（m）计算总缩短量 （

16、mm）钢轨类别实际缩短量mm接头错开量mm附注12347/29/202271步骤2：外轨标准轨接头编号方法：顺公里方向依次编号1，2，3-7/29/202272步骤3：计算各个接头处对应的内轨要求缩短量原则：分成三大段 1）第一缓和曲线 2）圆曲线 3）第二缓和曲线三段曲线内轨缩短量计算公式不同。7/29/202273各段曲线内轨缩短量计算公式第一缓和曲线7/29/202274各段曲线内轨缩短量计算公式圆曲线7/29/202275各段曲线内轨缩短量计算公式第二缓和曲线上任一接头处的内轨要求缩短量：为整个曲线内轨缩短量减去第二缓和曲线该接头对应与第二缓和曲线终点的缩短量。7/29/202276本

17、节总结缩短轨设置目的缩短量计算公式缩短轨计算步骤缩短轨缩短量选取内外轨数量计算各个曲线段缩短量计算方法缩短轨布置方法作业：缩短轨布置7/29/202277第七节 曲线方向整正绳正法：利用曲线正矢与曲线之间关系，改正正矢，使其恢复原来设计曲率，通过相应拨量，拨正到原来位置。7/29/202278绳正法基本原理曲线上，以外轨为基准轨，每10m一个测点，用20m弦测量正矢，与设计正矢比较，偏差不超过下表，否则拨正。7/29/202279一、圆曲线计划正矢的计算计划正矢：经整正后各测点正矢要求达到的值。圆曲线上各点正矢均等7/29/202280二、缓和曲线计划正矢的计算7/29/202281二、缓和曲线计划正矢的计算1、测点在缓和曲线始终点的计划正矢计算测点从0、1、2-编号其正矢分别为：7/29/202282三、拨量计算：渐伸线原理7/29/202283拨量计算原理：7/29/202284渐伸线长度与实测正矢关系：7/29/202285n点的拨量为：7