第二章 直线与曲线轨道

1、2022-4-121 轨道由直线轨道和曲线轨道组成。 要求：直线部分的轨道方向应保持笔直，曲线部分轨道应具有相应的圆顺度。 轨道几何形位：轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸要求等，称为轨道几何形位。 意义：轨道几何形位的正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适度以及设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用。 第二章第二章 直线与曲线轨道直线与曲线轨道2022-4-122第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用 轮对 侧架 轴箱 弹性悬挂装置 制动装置 车辆转向架组成一、机车车辆的走行部分构造特点一、机车车辆的走行部分构造特点车辆

2、的走行部分（转向架）组成 2022-4-123 轮对是机车车辆走行部分的重要部件，由一根车轴和两个相同的车轮组成。 踏面：车轮和钢轨接触的面。1、轮对第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-124锥形踏面：母线是直线，由1：20和1：10两段斜坡组成，可减少横向力影响，增加行车平衡性，保证踏面磨耗较均匀。磨耗型踏面：曲线形，与钢轨顶面基本吻合，增大了轮轨接触面，减少应力、磨耗，改善通过曲线的转向性能。踏面形式(a) 机车轮踏面机车轮踏面 (b) 车辆轮踏面车辆轮踏面 第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车

3、辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-125轮缘：指车轮踏面内侧制成的凸缘。 作用：保证车轮沿钢轨滚动时不致脱轨。车轮宽度：车轮内侧面与外侧面之间的距离。踏面测量线：通过路面上距车轮内侧面一定距离的一点的水平线。轮缘高度：指由踏面测量线至轮缘顶点的距离。轮缘厚度：由测量线向下10mm处量得的轮缘厚度。轮对宽度q：指轮背内侧距离T加上2个轮缘厚度d。 q=T+2d第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-126某型货车转向架 2、转向架 转向架是把两或两个以上的轮对用专门的构架组成一小车，每节车体支承在两个转向架上。 作

4、用：承受车体重量，传递轮轴牵引力，并使各轴重均匀分配；使车辆顺利通过曲线；减振、传递牵引力和制动力，以提高列车牵引效率和保证列车在规定距离内停车。第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-127 3、机车车辆轴距 全轴距：指同一车体最前位和最后位的车轴中心间水平距离。 第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-128 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的水平距离。是控制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

5、走行部分上车体支承间的距离。第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-129轮轨之间作用力二、轮轨间相互作用二、轮轨间相互作用 车轮与钢轨间的作用力主要包括竖向力、横向水平力和纵向水平力。 轨道越平顺，行车越平稳，车轮作用于轨道的破坏力也越小。 第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-1210 1.竖向力 竖向力是指车轮的静轮载和动轮载增量，是轨道所受的主要荷载。 2.横向水平力 是指轨道平面上与轨道方向垂直的水平力。是钢轨侧面磨耗和列车脱轨事故的直接原因。 3

6、.纵向水平力 纵向水平力是指沿轨道方向的水平力。是导致钢轨波形磨耗、轨道爬行等病害的直接原因。 第一节第一节 机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分构造特点及轮轨间相互作用2022-4-1211 轨道几何形位：轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸要求等，称为轨道几何形位。轨距水平前后高低方向轨底坡直线地段轨道几何形位要素第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1212一、轨距 定义：钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。轨距测量方法：静态：道尺、轨检小车动态：轨道检查车 （俗称轨检车）道尺道尺第二节第二节 直线地段轨

7、道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1213标准轨距：1435mm 轨距容许偏差见下表 速度（km/h）轨距的容许偏差值(mm)有砟轨道无砟轨道V120+6、-2+3、-2120v160+4、-22轨距变化率：正线、到发线 2， 站线、专用线 3。轨检小车第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1214 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间形成的间隙称游间。 游间qS 轮轨游间示意图轮轨游间示意图车轮名称轮轨游间值(mm)最大正常最小机车轮451611车辆轮47149轮轨游间允许值如下

8、表 第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1215二、水平1、定义：线路左右两股钢轨顶面的相对高差。 要求在直线上水平，曲线上保持一定超高。2、目的：保持列车平稳运行，两股钢轨受力均匀3、量测：道尺、轨道几何状态检测仪（轨检小车） 与轨检车4、水平不平顺规定：正线及到发线4mm误差 站线5mm 误差变化率：小于1第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1216水平差：水平差：指在一段规定的距离内，一股钢轨的顶面始终比另一股高，且高差值超过容许偏差值。危害：车辆摇晃、两股钢轨不均匀受力，钢轨不均匀磨耗。危害：引起车

9、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。三角坑三角坑（扭曲不平顺）：左右两股钢轨顶面相对于轨道平面发生的扭曲状态。第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1217三、前后高低 定义：指轨道沿线路方向的纵向平顺情况。 静态不平顺：静态不平顺：因道床的累积变形、路基不均匀下沉、木枕腐朽、三角坑和弹性不均匀等原因，使轨面出现高低不平。 动态不平顺：动态不平顺：轨面表面上看平顺，但在钢轨与铁垫板或轨枕之间存在间隙（间隙超过2mm时称为吊板），或轨枕与道砟之间有空隙（空隙超过2mm时称为空板或暗坑），或轨道的弹性不均匀，当列车通过时，轨面

10、下沉形成不平顺，称动态不平顺。 第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1218 危害：危害：长不平顺使车轮对钢轨产生的附加动压力，降低旅客舒适度；短不平顺使车轮对钢轨产生振动冲击力。不平顺会加速道床变形，进而扩大不平顺，并加剧轮轨动力作用，形成恶性循环。 测量：测量：10m弦测量矢度（扣除竖曲线影响） 正线及到发线4mm 站线5mm不平顺第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1219四、方向1、定义：又称轨向，是指轨道中心线在水平面上的平顺性2、要求：直线应当顺直，曲线应当圆顺3、危害：引起列车蛇行，影响列车运

11、行安全和平稳；在无缝线路地段可能引发胀轨跑道，威胁行车安全。4、测量：直线用l0m弦沿轨头内侧边测量正矢 正线及到发线4mm 站线5mm第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1220五、轨底坡1、定义：钢轨底面与轨枕顶面之间形成的横向坡（内倾度）。2、作用： 车轮压力集中于钢轨中轴线上 减小荷载偏心矩，提高钢轨横向稳定性 降低轨腰弯曲应力，减轻轨头不均匀磨耗 避免轨头与轨腰连接处发生纵裂 减轻轨头不均匀磨耗，延长钢轨使用寿命 第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-12213、轨底坡设置方法： 理论上与踏面斜度相

12、同1：20, 铁路实际采用1：40；城轨采用1：304、轨底坡大小判别： 根据轨顶面车轮碾磨形成的光带位置判定。 光带偏离轨顶中心向内：轨底坡不足 向外：轨底坡过大 居中：轨底坡合适第二节第二节 直线地段轨道几何形位及标准直线地段轨道几何形位及标准2022-4-1222第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道 机车车辆能改变方向沿曲线行驶的原因：曲线外轨的引导作用。一、曲线轨距加宽一、曲线轨距加宽 曲线轨距加宽的原因：为使机车车辆顺利通过曲线而不被楔住或挤开轨道，减小轮轨间横向作用力，减少轮轨磨耗，使转向架顺畅通过。 加宽方法：曲线内轨内移，外轨不动2022-4-12231、机车车辆转向架通过曲

13、线内接方式（1）斜接：转向架外侧最前位轮轮缘与外轨作用边接触，最后位内轮轮缘与内轨作用边接触。（2）自由内接：转向架外侧最前位轮轮缘与外轨作用边接触，其他车轮轮缘与钢轨无接触。(a)斜接通过斜接通过 (b)自由内接通过自由内接通过 (c)楔接通过楔接通过第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1224（3）楔形内接：转向架外侧最前位和最后位外侧轮轮缘同时与外轨作用边接触，内侧中间车轮轮缘与内轨作用边接触。（4）正常强制内接：为避免车辆以楔形内接形式通过曲线，对楔形内接所需轨距增加最小游间的一半min/2。列车通过曲线时，大部分处于自由内接通过自由内接通过状态 第三节第三节 曲线地段

14、轨道曲线地段轨道2022-4-12252、曲线轨道轨距加宽确定加宽确定原则：（1）按占列车大多数的车辆以自由内接的方式通过曲线的条件来确定轨距；（2）按机车最大的固定轴距以正常强制内接顺利通过最小曲线半径的条件验算轨距；（3）车轮踏面在轨头上的覆盖量不小于300mm，以保证车轮不掉道；（4）为简化轨道铺设工作，加宽档数应尽可能少。第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1226则轨距加宽值式中S0为直线轨距1435mm。 1）根据车辆条件确定轨距加宽两轴转向架自由内接0maxfqSf0SSef第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1227根据机车条件检算轨距加宽max

15、q2）根据机车条件检算轨距加宽式中：最大轮对宽度前后两端车轴在外轮处所形成的矢距中间两内轮在内轨作用边上形成的矢距minmax21NWWffqSWfNf min直线轨道轮轨间的最小游间。第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12283）由安全条件确定曲线轨道的最大轨距 加宽后，必须确保行车安全，不致使机车车辆掉道，曲线轨道的最大轨距为1450mm。 曲线轨距加宽标准曲线轨距加宽标准铁 路城市轨道交通曲线半径(m)轨距加宽(mm)递减率曲线半径(m)轨距加宽(mm)递减率R35001，困难条件下的站线2B型车A型车2，困难条件下R3005200R150510R1001015第三节第

16、三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1229二、曲线轨道外轨超高 外轨超高度指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。 作用：平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均匀，满足旅客舒适感，提高线路的横向稳定性，保证行车安全。 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12301、外轨超高的确定1）按基本平衡条件确定外轨超高 车体上的离心力RmvJ211SmghShGJ1sinShtg很小时有1sinShtg 得：mgJSh1gRvSh21Rvh2531即： （mm）注：式中v的单位为m/s第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1231（1）新线设计确定超高 采用

17、平均速度 并取列车速度的单位为km/h，得应设置超高：（2）运营线超高确定 考虑速度和质量的加权平均速度max8 . 0 vVpRvRvRVhP2max2max26 . 78 . 08 .11)6 . 3/(531NPNPvVp2RVRVhpP228 .11)6 . 3/(531外轨超高按5mm的整倍数进行设置 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1232未被平衡的超高 列车以速度V（m/s）通过曲线时，要求设置的超高为 ，而实际设置的超高为 RVh21153RVhp20153153)53(12201RVRVhhhp未被平衡的超高 a0a为离心加速度与向心加速度之差，当时， 0

18、h，超高设置不足，称为欠超高 反之，当 时，存在多余的向心力，此时超高设置过大，称为过超高或余超高。 0a0h第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1233 人体对未被平衡加速度（离心或向心）极为敏感，其容许范围为：一般： 特殊困难： 则未被平衡的超高应满足20/5 . 04 . 0sma20/6 . 0sma90mm92mm/6 . 075mm76mm/5 . 02020，取时，取时，hhsmahhsma0153 ah 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1234我国铁路轨道设计规范规定曲线欠超高及欠超高与过超高之和的允许值如下表所示： 列车速度欠超高允许值欠超

19、高与过超高之和的允许值一 般困 难一 般困 难160v2006080110130120v1607090120140v1207590125140第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1235稳定系数定义不稳定。时，当稳定；时，当，临界稳定；时，当稳定系数, 12, 1212,2/211111nSenSenSeeSeSn为偏心距e3）按安全条件确定曲线轨道外轨超高最大值第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1236偏心矩与未平衡超高的关系 最不利的情况是在曲线上临时停车，此时外轨超高全是过超高，即我国铁路规定最大外轨超高为150mm。BAAACOOO:eOOHCO 因，

20、 hAA1SBA hSHe1所以 hHSn221maxhh16902223200152221maxnHShh故 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1237方法：外轨提高法和线路中心高度不变法 外轨提高法：是保持内轨标高不变而只抬高外轨的方法。 线路中心高度不变法：是内外轨分别各降低和抬高超高值一半而保证线路中心标高不变的方法。 2曲线轨道超高设置方法 曲线超高应在整个缓和曲线内顺完 。maxV顺坡坡度一般不应大于1/（10 ）第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1238 曲线是轨道的薄弱环节，通过曲线的列车最高速度受到未被平衡的容许超高度h的限制RVmmhRV

21、mmhmmhhkmRhhVRVhh5 . 4 ,903 . 4 ,75150)/(8 .11 8 .11 maxmax00max2max0时当3、曲线轨道上最高行车速度 采用未被平衡超高度的容许值来限速，是保证行车安全的一项重要指标。V取km/h 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1239三、缓和曲线三、缓和曲线1、缓和曲线的作用及其几何特征缓和曲线：是在直线和圆曲线之间设置的一段曲率 半径逐渐变化的曲线。作用：为了使ZH和HZ点离心惯性力不致突然产生和 消失。 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1240几何特征：缓和曲线是一条曲率 和超高都逐渐变化的 空间

22、曲线。 1）坐标要求2）偏角要求3）曲率要求2、缓和曲线几何形位的要求 ZH HY 始点 终点 之间要求 （0，0） （x0，y0） 0 连续变化 0 1/R ),(yxk0第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12414）超高要求（起终点间超高应以顺坡方式连续变化 ） 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EkRvhdldkEdldEkdldhtg208 .110其中 曲线型超高顺坡在ZH和HY点处00dldkdldhtg，即第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1242 在ZH和HY处钢轨对车体倾转的作用力不突然产生消失，要求：

23、两者之间连续变化。点处、要求在又, 0, 0,sin2222221222221221dlkddtdHYZHdlkdSEVdtddtdlVdtkdSEdtdkEhSh022dtd5）车轴角加速度时变率第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1243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0000dldk22dlkdyk0第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12441）满足坐标、偏角、曲率要求的缓和曲线线型clllkclkRkll或程为：满足这些条件的基本方时，000,100000000RCC1R1R1, 00ll

24、klkkllkl，即定义：时，时，当3、常用缓和曲线第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12452）坐标表示的缓和曲线方程032025640RllyllRllx03243R6)3521 (6,lxCxCxyl得直角坐标方程式消去参数参数方程式：上两式即放射螺旋线方程式（略去高次项即为三次抛物线）是我国常用缓和曲线方程式。优点：铺设和养护维修较易，缓和曲线长度较短；缺点：直线形超高顺坡，始终点存在折角，影响行车平稳性 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12464、高次缓和曲线 满足表2-6中前四项或全部五项要求的缓和曲线通称为高次缓和曲线 ，可适应高速行车的需要

25、。 几种高次缓和曲线 第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1247 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。 a、外轮升降速度的限制条件； b、加速度时变率的限制条件（高铁需计算）。 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。5、缓和曲线长度第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1248为圆曲线外轨超高。不大于考虑安全系数一般取为缓和曲线长度缓和曲线：对于直线型超高顺坡的（轮缘最小高度）0000000maxminminmax,2,KKhihlillhiLiiLi1）按安全条件确定缓和曲线长度直线

26、型超高顺坡第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1249曲线型超高顺坡：找坡度最大的点。处，坡度最大在对于曲线型缓和曲线即的最大值，必须使求2/, 0, 08 .11 ,02220lldlkddldiivEdldkEdldhi 02/22/max0008 .11idldkvdldhillll曲线型超高顺坡第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1250a、外轨升高或降低速度限制（超高时变率）6 . 36 . 3/6 . 31/1max000max00max00VhllVhsmhkmlvhth即（困难）（一般）对应取困难一般的允许值为：max0max0V7V9/40/3

27、2hlhlsmmsmm注：h为圆曲线外轨超高，单位为米，l0结果取为10m的整倍数2）按舒适条件确定缓和曲线长度第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12513）缓和曲线长度实际选用规定 铁路线路设计规范规定普通铁路缓和曲线长度应根据曲线半径、路段旅客列车设计速度和工程条件确定，应优先采用表2-8规定的数值，但最小缓和曲线长度不得小于表2-9规定的数值。b、加速度时变率的限制条件（高铁需计算）。困难时取一般取3300max0/0.43,/0.296 . 3153smsmhVl第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1252我国的接头型式：相对悬空式接头设置原因：设置原

28、因：曲线地段外股轨线比内股线长，为了使曲线上接头保持相对，需在内股轨线上铺入适量的厂制缩短轨。 容许接头相错量： 直线：不大于40mm 曲线：不大于40mm缩短轨缩短量的一半。标准缩短轨缩短量： 比25m分别短40、80、160mm 比12.5m分别短40、80、120mm第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-12531、选配缩短轨类型 缩短轨长度公式： 根据计算结果参照下表选用缩短量小的缩短轨。)-(10RSLLy曲线半径(m)缩短轨缩短量（mm）25m钢轨12.5m钢轨4000100040804080050080160408045025016080120200120第三节第三

29、节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1254dBABAdABAB21212112长内股轨线长外股轨线11212121SdSdl2、内轨缩短量计算：内轨缩短量 l第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1255RS/11ccclSllRl为圆曲线长度，对于圆曲线，RlSllRlSSlRllRllRll222,22012122011210222021021则内轨缩短量为：对于缓和曲线，0102llRSlllcc总缩短量：曲线和两端缓和曲线）对于整个曲线（包括圆第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1256整个曲线上所需的缩短轨根数： 3、缩短轨的数量zlN为选用单根缩短轨的缩短量zlN为计算的曲线内轨总缩短量 N应按四舍五入取整，且不能大于外股轨线上铺设的标准轨根数N0，否则应改用缩短量更大的缩短轨。alllNc标002)(20cllRS式中第三节第三节 曲线地段轨道曲线地段轨道2022-4-1257 a