曲线几何形位描述

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
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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
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超高计算公式：
V h 11.8 , R 式中单位: h m m, V km / h, R m.
计算结果取整，取为5mm整倍数。
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超高计算原则：

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。 直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适。
1 S w qmax f w f N min 2
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1 S w qmax f w f N min 2
参数说明：
qmax
最大尺寸的机车轮对尺寸，查P151表5-1，1422mm
Sw 机车以楔接通过，并考 虑一定轮轨游间时所需 轨距（mm）； f w 最前、最后位外轮在外 轨轨距线上形成的外矢 距； f N 中间两内轮在内轨轨距 线上形成的内矢距；
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2、按车辆自由内接计算加宽量
m 1 2
X 12 L X1 1 , 2 2R 2R
2
m 0
X1：瞬时转动中心位置
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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
等，旅客不因离心加速度而感 到不适。
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作用在车体上的离心力
v Gv J m R g R
J cos G sin G v2 cos G sin g R 0， sin tan h tan , S1为钢轨中心线距离， 1500m m S1 S1v 2 h gR
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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。1m1mm
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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。
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2)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，-2mm 4）轨距不平顺≯2‰
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2、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 变化率：小于1‰
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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
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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。
Smin dmin Tmin a r t s
d min 最小轮缘厚度； Tmin 最小轮背内侧距； a 踏面变坡点至轮背距离 ； r 钢轨轨头圆角半径；
t 弹性挤开量， 2m m； s 轮背内侧距缩短量， 2m m。
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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
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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
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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5-2
2）新线：最高设计行车速度的80%
v0 0.8vmax
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2、按旅客舒适条件检算超高
未被平衡的离心加速度： 1）若

2 Vmax 11.8 , R
Vmax V0 , 则应该设置的超高为： hmax 但实际设置的超高为 h，
2 Vmax 则存在欠超高： hq 11.8 h R
passenger 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
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牵引动力


蒸汽： 内燃：东方红型内燃机车 2、东风3型内燃机车 4型内燃机车 东风5、东风6、东风7型内燃机车 8型内燃机车 9型、东风10型内燃机车 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 4、韶山5、韶山6型电力机车 7电力机车 8型、韶山9型电力机车
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3、按安全条件限制最大超高
2）偏心距与欠超高关系
OO' AA' , CO BA CO e, OO' H , AA' hq , BA S1 H 所以： e hq S1 S1 S12 n ， n不应小于3 2e 2 Hhq hq 60m m, e 88m m, n 8.5 hq 75m m, e 110m m, n 6.8 hq 90m m, e 132m m, n 5.7
h 150m m时 hq 60m m, Vmax 4.2 R hq 75m m, Vmax 4.3 R hq 90m m, Vmax 4.5 R
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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、曲线上临时停车的稳定系数； 9、曲线上最高行车速度。
轨距容许负偏差， 4mm 机车轮轴的总横动量（ mm）；
min 轮轨间最小的游间（ mm）。
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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 S Smax S0
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
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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，外轨不动
铁 曲线半径(m) R≥350 350>R≥300 R<300 路 递减率 <1‰， 困难条件下的 站线<2‰ 曲线半径(m) 200~151 150~101 城市轨道交通 轨距加宽(mm) 5 10 递减率 <2‰， 困难条件下<3‰ 轨距加宽(mm) 0 5 15
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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
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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
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机车楔接通过轨距加宽计算
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4、方向Track Alignment
1）定义：线路中心线的方向center line 2）量测：直线：10m弦chords<4mm 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
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5、轨底坡
对应的未被平衡离心加 速度为：a
2 V max
R

gh S1
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人体对 极为敏感，的容许范围为： a0 一般：a0 0.4 ~ 0.5m / s 2 特殊困难：a0 0.6m / s 2 则未被平衡离心加速度要小于 a0 2 则： Vmax gh

R
2

S1
a0
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。
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第一节 机车车辆基本知识
rolling stocks机车车辆


Locomotive
Pulled stock
目的：平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂
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。
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1、按两股钢轨受力均匀计算超高

计算公式： h 11.8 R 均衡速度：V0
v2 0
1）既有线：考虑速度和质量的加权平均速度
m v2 NPv2 v0 m NP
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本节总结

轨道的组成； 转向架构造及分类；


轮对的组成及尺寸；
锥形踏面优点；

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第二节 轨道几何形位的基本要素
1. 2. 3. 4. 5.
轨道几何形位五要素： 轨距 水平 前后高低 方向 轨底坡
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1、轨距gauge
1）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。
g 9.8m / s , S1 1500m m,Vmax以km / h为单位代入： 11.8
2 Vmax
R
h 153a0 ,即hq 153a 0
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同理：若 Vmin V0 , 则存在过超高，
V min gh hg 11.8 , S1 R 要求hg 153a0
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3、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 n 3


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4、曲线轨道上最高行车速度

曲线是轨道的薄弱环节：限速
hq 153a0 ,
2 Vmax 11.8 h hq R h hq R Vmax (km / h) 11.8
3、前后高低Track Profile
1）定义：线路纵向平顺情况 2）量测：10m弦 4mm不平顺
L 2 2 (R f ) ( ) R 2 2 L f 8R
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3）高低不平顺irregularity a）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 短波不平顺，增大轮轨作用力，长波不平 顺降低旅客舒适度。
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V 120km / h线路， 规定：未被平衡欠超高 不大于75m m， 困难情况不大于 90m m，过超高不大于 50m m。
其他速度档的欠超高和过超高见P166表5-6
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3、曲线轨道外轨超高最大值的规定
1）稳定系数定义
e为偏心距
S1 S1 定义一个稳定系数 n /e , 2 2e S1 当e 时，n 1，临界稳定； 2 S1 当e 时，n 1, 稳定； 2 S1 当e 时，n 1, 不稳定。 2