第五节线路轨道构造概要

第五节线路轨道构造概要第一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四线路轨道构造概要铁路的级别线路的基本结构

线路纵断面构造线路横断面构造第二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四铁路的级别根据在路网中的作用、性质和远期客货运量

I级铁路是铁路网中起骨干作用的铁路，远期年客货运量大于或等于15MtⅡ级铁路是铁路网中起骨干作用或起联络、辅助作用的铁路，远期客货运量在7.5—15MtⅢ级铁路是为某一区域服务具有地区运输性质的铁路，远期年客货运量小于7.5Mt第三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1线路的基本结构

铁路线路是由路基、轨道和桥隧建筑物组成的一个整体工程。其中路基和桥隧建筑物是轨道的下部基础，轨道为线路的上部建筑。第四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1线路的基本结构轨道（track）又由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备及道岔等主要零部件组成。第五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.1轨距（gauge）轨距为两钢轨头部内侧间与轨道中心线相垂直的距离，并规定在轨顶下16mm处测量。我国绝大部分线路的轨距为1435mm，称为标准轨距(简称准轨)。大于1435mm的称为宽轨，小于1435mm的称为窄轨，我国台湾省的铁路轨距为1067mm，云南省昆明－河口的铁路轨距为1000mm。第六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.2钢轨（rail）

钢轨的断面为工字形。其类型以每米重量的公斤数表示。我国大部分为50kg/m轨，繁忙干线采用60kg/m轨。

第七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.2钢轨（rail）钢轨的作用是承担来自车轮的压力并引导车轮前进。钢轨通过扣件与轨枕联结，扣件的主要功用是阻止钢轨对于轨枕的纵、横向移动，保持钢轨的正确位置

第八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.3轨枕（sleeper）

轨枕的作用是承受钢轨传下来的垂向力和水平力，并把力传布于道床，有效地保持钢轨的轨距、方向和位置轨枕的共同特点是不能连续支承钢轨，因而使道床局部受力较大，产生轨道沉陷的情况也较多，线路维修工作量随之加大

第九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.3轨枕（sleeper）轨枕按其材质分为木枕、钢筋混凝土轨枕和钢轨枕三类，我国大量采用钢筋混凝土轨枕。第十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.3轨枕（sleeper）每公里线路配置的轨枕根数，随线路等级及平面、纵断面的结构条件而异。一般线路上每公里铺设的混凝土轨枕分1840、1760、1680、1600四档。在线路的加强地段，例如在半径小于600m的曲线上，按每公里的标准再加80根。第十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.4道床（ballast）地面线路的道床通常采用碎石道碴；地铁隧道、高架线路大多采用混凝土整体道床；第十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.4道床（ballast）

道床的主要功用

能把轨枕传下来的力均匀地散布到面积较大的路基面上去

轨枕传下来的动作用力使碎石之间产生适当的移动、摩擦，从而形成一定的弹性和减振性能

第十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.4道床（ballast）道床的主要功用

具有孔隙，能渗透地表水，使路基上不会积水，以免土质路基强度降低，道床的多孔隙性也可避免我国北方冬季结冰造成的冻害；

阻止轨枕移动，维持线路现有形状；

通过道床形状的人为变化，可以调整或校正线路的平面形状及纵断面形状。第十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.5轨底坡轨底坡定义为钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度（也叫内倾度）

第十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.1.5轨底坡

设置轨底坡的原因车轮踏面的主要部分为1:20的斜坡设置轨底坡的目的车轮踏面的1:20的部分能与轨顶面的中部接触，增加了轮轨间的接触面积，减小了接触应力和由此产生的塑性变形为了使车轮压力集中于钢轨的中轴线上，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第十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.2线路纵断面构造上坡、下坡及平道第十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.2.1限制坡度（limitinggrade）列车牵引重量受限制坡度的约束，所以限制坡度的大小I级铁路：6－12‰地铁线路：30－35‰第十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.2.2变坡点与坡段长度相邻坡段的交点叫变坡点两变坡点之间的水平距离叫坡段长度列车通过变坡点时，将在车钩上产生附加应力，若该应力值过大，很可能产生断钩事故为了保证行车的安全与平顺，相邻坡段坡度的代数差不得大于该线路重车方向的限制坡度第十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.2.3竖曲线（verticalcurve）在变坡点处设置圆曲线型的竖曲线一般I、Ⅱ级线路竖曲线半径为10000mⅢ级线路为5000m第二十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.2.4驼峰构造在编组站，为了加快货物列车的分解与编组，人工设置一个土堆，称为驼峰（hump）第二十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3线路横断面构造直线圆曲线缓和曲线道岔第二十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.1直线（straightline）无缝线路与有缝线路三角坑（warp）第二十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四有缝线路钢轨接头－线路的薄弱处我国采用左、右轨同时出现轨缝的对接接头方法第二十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四有缝线路钢轨接头－线路的薄弱处第二十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四无缝线路无缝线路是用普通标准长度的钢轨在线路上焊接而成的长钢热，大大减少了轨缝的数量“锁定温度”－钢轨的焊接时的气温第二十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四无缝线路钢轨的热胀冷缩是无法避免的，无缝线路靠轨枕、道床等形成的纵向阻力阻碍钢轨的变形“涨轨”－夏季温度过高时，线路内的温度压应力相当大，在轮对与线路间的横向力作用下，产生严重扭曲变形（冬季会不会出现，为什么？）

第二十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四三角坑（warp）两股钢轨在直线地段时，轨顶应在同一水平面上。若左、右两轨的四点间不在同一水平面上则称为三角坑第二十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.2圆曲线（curve）

圆曲线的线路特点：线路受较大的横向力－列车的离心力

要克服附加的阻力

行车速度要受曲线半径的限制轮轨间的磨耗也比直线区段严重得多

第二十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.2圆曲线（curve）曲线最小半径与铁路等级，地形有关对于I、Ⅱ级铁路，一般地段的最小曲线半径规定为800m，困难地段为400m第三十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高设置曲线超高的原因平衡离心力－轨道车辆在曲线上运行时，会产生离心力。为了平衡这个离心力，需要在轨道上设置外轨超高，即把曲线外轨适当抬高，借助车辆的重力的水平分力以平衡离心力，从而达到内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，改善平稳性－使旅客不因离心加速度的存在而感到不舒适。

第三十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高外轨的超高值h(mm)曲线的半径R(m)列车的速度V(km/h)当超高值符合下式时，超高提供的向心力可全部平衡离心力

第三十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高曲线上的离心力m－车辆的质量，kgv－行车速度，m/sR－曲线半径，m

速度用符合V表示，并用km/h为单位第三十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高把J和G分解为与轨顶线平行和垂直的两个分力。为使离心力和重力平衡，有

由于γ很小，在S1＝1500mm，h=150mm的情况下，

γ=5º43¹

第三十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高将J代入

取S1＝1500，则

第三十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高但由于列车实际运行速度不可能等于设置超高的平均计算速度，必然出现超高不足（欠超高）或超高过剩的情况。我国铁路规定，允许最大未被平衡的超高为60～75mm（未平衡加速度0.4～0.5m/s2），特殊情况90mm（未平衡加速度0.6m/s2）。

第三十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高半径为R的曲线在已设超高h的条件下，通过该段曲线的最高允许速度由下式决定：

式中，为允许最大未被平衡的超高。

第三十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.曲线超高我国在曲线区段的最大超高，在此超高下离心力与向心力平衡的允许速度为：

当允许未平衡加速度未0.45m/s2（超过70mm）

，则该取得上的最大允许速度为：

第三十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四2.曲线加宽为使轨道交通车辆能顺利通过曲线，在半径很小的曲线轨道上，轨距要适当加宽。即将曲线轨道的内轨向曲线中心方向移动，并在缓和曲线长度范围内完成，曲线外轨位置不变。

第三十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.3缓和曲线（transitioncurve）

缓和曲线是介于直线轨道和曲线轨道之间的曲率渐变的连接曲线。

第四十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.3缓和曲线（transitioncurve）设置缓和曲线的目的如下：

当车辆自直线进入曲线或从曲线进入直线时，在车辆上产生的离心力不应突然出现和消失，而应在缓和曲线范围内逐渐地增加，以保证行车平稳而不在缓和曲线的始、终点产生振动冲击。

第四十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.3缓和曲线（transitioncurve）设置缓和曲线的目的如下曲线设置的外轨超高在缓和曲线范围内逐渐递增，使因超高而产生的车辆重力的向心力分量与离心力相适应。曲线上的轨距加宽也在缓和曲线范围完成。

第四十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.3缓和曲线（transitioncurve）缓和曲线的长度应为：

h0为圆曲线上的超高i为外轨超高的顺坡，i≤2‰，缓和曲线的长度不小于20m。

第四十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.3缓和曲线（transitioncurve）圆曲线长与夹直线长

在入缓和曲线和出缓和曲线之间的圆曲线长度必须大于20m。在两个相邻的缓和曲线之间必须设置夹直线，且长度在I级线路上不小于30m。

第四十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）

车辆由一条线路转向或越过另一条线路时的设备称为道岔

第四十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）普通单开道岔的主线为直线方向，侧线可由主线向左（或向右）岔出普通单开道岔由转辙部分、连接部分和辙心及护轨部分组成。第四十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）转辙部分由两根基本轨、两根尖轨、各种联结零件和道岔转辙机构组成

第四十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）辙心及护轨

辙叉是使车轮从一股钢轨越过另一股钢轨的设备，它设置于道岔侧线钢轨与道岔主线相交处。辙叉由心轨、翼轨、护轨及联结零件组成。

第四十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）辙叉角:叉心两侧作用边之间的夹角叫辙叉理论中心:辙叉心轨两个工艺边的延长线的交点称为翼轨与心轨形成必要的轮缘槽，使车轮轮缘能顺利通过。两翼轨工作边相距最近处称辙叉咽喉。

第四十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.3.4道岔（switch）“有害空间”:从辙叉咽喉到心轨实际尖端之间的轨线中断的距离。道岔的号数越大，辙叉角越小，这个有害空间就越大。为保证车轮安全通过有害空间。在辙叉两侧相对位置的基本轨内侧设置了护轨，用以控制车轮的轮缘，使之进入设定的轮缘槽内，引导车轮的行驶方向。第五十页，共五十三页