鐵路軌道幾何形位

標籤: 暫無標籤

224

更新時間: 2013-09-04

廣告

鐵路軌道幾何形位 -鐵路軌道幾何形位

 

鐵路軌道幾何形位 -正文

  軌道上兩股鋼軌在平面和立面上的相互位置。在直線段,平面上左右兩股鋼軌要保持與軌道中線相等距離和一致的方向;在立面上,除了隨著線路縱斷面的變化保持一致高度外,在每一橫斷面上左右兩軌頂面應保持同一高度。在曲線段,使外股相對於內股應保持一定的高差,兩軌間的距離要比直線加寬。在不致影響列車安全與正常運行前提下,對上述的標準要求,都允 許有一定的誤差,並根據線路等級的不同,各國都規定了自己的標準。
  軌距  為兩根鋼軌頭部內側間與線路中線垂直方向上的距離,在軌頂面以下規定的部位量取。由於軌頭斷面的圓弧及側面斜度的不同,這個部位在不同的國家規定有不同的數值,如中國為16毫米(圖1),聯邦德國為14毫米,法國為15毫米,蘇聯為10毫米。輪對上左右兩車輪內側面之間的距離,加上兩個輪緣厚度,稱為輪對寬度。輪對寬度應略小於軌距,使輪緣與鋼軌內側保持必要的間隙,以利於在軌道上行駛的車輛輪對都能順利通過,而不使輪對楔住在軌道內,也不致引起車輛過度的擺動。

廣告

鐵路軌道幾何形位鐵路軌道幾何形位

  中國規定直線地段的標準軌距為1435毫米,允許誤差為 6~-2毫米;軌距變化必須和緩,每米距離內不可有大於2毫米的差異。隨著車速日益提高,世界各國正研究縮小鋼軌與輪緣間的間隙,以增加行車的平穩性。如英國在混凝土枕軌道上已採用1432毫米(木枕軌道仍為1435毫米)的軌距。蘇聯自1971年起採用1520毫米(原為1524毫米)。
  水平形位  直線地段兩軌應保持同一高度,使兩軌負荷均勻,允許有一定誤差。中國鐵路的規定,是按線路種類的不同,分別為不大於4~6毫米。軌道不允許有三角坑存在,即在一段不太長的距離內,不允許左右兩軌高差交替變化,以致引起車輛劇烈搖幌。對於不同線路種類,中國鐵路規定,在18米距離內,不許有超過4~6毫米的三角坑存在。過大的三角坑會使個別車輪懸空,輪緣爬上軌面,而發生脫軌事故。
  軌底坡  車輪輪箍和鋼軌接觸的面為1/20的圓錐面。為了使車輪壓力的合力線更接近於鋼軌中軸線,以減小偏磨,鋼軌不是豎直鋪設,而是略向軌道中心傾斜。這種傾斜度稱軌底坡。中國鐵路過去採用1/20的軌底坡(直線地段)。自1965年起改為1/40。其原因是車輪踏面(輪箍和鋼軌接觸的面)經過一段時間的磨耗后,斜度已接近於1/40。
  曲線地段軌道幾何形位  曲線軌道構造與直線地段有不同特點:①曲線半徑較小時,軌距適當加寬;②外軌增設超高;③曲線兩端與直線連接處設置緩和曲線。
  軌距加寬  機車車輛進入曲線軌道時,因慣性作用,仍然力圖保持其原來行駛方向,僅當前軸外輪碰到外軌,並受到外軌引導,才沿著曲線軌道行駛。這時車輛的轉向架與曲線在平面上保持一定的位置和角度。可能出現三種不同情況:第一種情況是當軌距足夠寬時,只有前軸外輪的輪緣受到外軌的擠壓力(稱導向力),后軸則居於曲線半徑方向,兩側輪緣與鋼軌間都有一定的間隙,行車阻力最小;第二種情況是當軌距不夠寬時,后軸(或其他一軸)的內輪輪緣也將受到內軌的擠壓(圖2),產生了第二導向力,行車阻力較前者增加;當軌距更小時,可能出現第三種情況,此時不但中間某軸內輪受內軌擠壓,而且后軸外輪也受到外軌擠壓,車輪被楔住在兩軌之間,不僅行車阻力大,甚至可能把軌道擠開。因此小半徑曲線上軌距必須加寬。在確定軌距加寬時,須根據鐵路機車車輛的軸數和軸距,計算軌距能允許車輛以何種情況通過曲線。確定軌距加寬的原則是:①保證最常用的車輛轉向架能以第一種情況自由通過曲線;②保證軸距較長的多軸機車能以第二種情況通過,而不致出現第三種情況。根據上述原則算出的曲線軌道的軌距,減去直線上的標準軌距,稱軌距加寬值。中國軌距加寬值,按照曲線不同半徑,過去分為三級加寬,后改為兩級加寬,每級5~10毫米。但包括6毫米容許誤差在內,軌距最大不得超過1456毫米,以保證輪對平穩、安全地通過曲線。

廣告

鐵路軌道幾何形位鐵路軌道幾何形位

  外軌超高  列車在曲線上行駛對軌道產生離心力,使外軌承受較大的壓力,發生嚴重的側面磨耗,並使旅客感覺不適,嚴重時甚至造成列車傾覆事故。為此,須將外軌抬高一定程度,藉助於因車體內傾所產生的重力內向分力來平衡這種離心力(圖3)。外軌抬高的數量,稱外軌超高度。由列車通過時離心力的大小確定。離心力與車速平方成正比,與曲線半徑大小成反比,因此半徑越小,車速越大,離心力越大,需設的超高就越大。在車速和曲線半徑都為已知的情況下,藉助於上述各力的平衡關係,按使兩軌垂直磨耗均等的條件,可得外軌超高的計算公式為

鐵路軌道幾何形位鐵路軌道幾何形位

       h=11.8v2/R式中超高h以毫米計;速度v以公里/時計;半徑R以米計。
  由於通過曲線的各種列車的車速和車重各不相同,車速高的偏磨外軌,低速車則偏磨內軌,為了達到兩軌磨耗均等,可採用下面的平均速度v來計算超高:

鐵路軌道幾何形位

廣告

式中N為列車次數;P為列車重量;vi為列車實際速度。
  若按兩軌磨耗均等的原則設置超高,因所受的離心加速度過大,有時會使高速列車中的旅客感覺不舒適。因此,還要根據旅客舒適度條件進行檢驗,如不能滿足要求時,應再調整超高。旅客感受的外側離心加速度ɑ按下式作近似計算

鐵路軌道幾何形位

式中ɑ以米/秒2計,其餘仍如上述。
  當vi大於v時,上式ɑ為正值,這是離心力大於超高所提供的向心力,說明超高度不足(即欠超高);當vi小於av時,ɑ為負值,這時離心力小於超高度所提供的向心力,說明超高過大(即余超高)。欠超高和余超高都使旅客感覺不適,且與ɑ的絕對值成正比。若命該超高的差值為△h,當|ɑ|分別為0.6、0.5、0.4米/秒2時,則△h相應為92、76、61米毫。
  由於具體條件不同,各國規定的允許離心加速度有些差別。一般而言,離心加速度如不超過0.6米/秒2,旅客不致有不舒適的感覺。中國鐵路規定:在山區鐵路,其值不得大於0.6米/秒2;平原區域或複線不得大於0.4~0.5米/秒2(見鐵路線路平面)。實際設置超高時,取其整數到5毫米,最大超高為150毫米;單線上下行速度懸殊時不超過125毫米,以防臨時停車,內軌受過大偏壓。
  緩和曲線  設於圓曲線與直線相接處,使圓曲線的軌距加寬及外軌超高,可以在緩和曲線範圍內逐漸完成。緩和曲線的曲率是漸變的,從零變至與圓曲線曲率相同;超高也是漸變的,因而列車由直線進入曲線時,車體所受的離心力與向心力也是漸變的。為使這兩種力處處平衡,可推導出這曲線的線型是一空間的高次方程。
  在縱斷面上,如果外軌超高按直線規律遞增,即為各國常用的三次螺旋線。然而它在直緩點(直線與緩和曲線連接點)及緩圓點(緩和曲線與圓曲線連接點)上仍不免有力的突變。為了消除這種突變,超高的遞增率可採用高次方程表示,使外軌作成曲線型的順坡。如聯邦德國在高速線上採用兩個二次代數式,日本的高速線上採用餘弦型曲線順坡,都屬於這一類型。中國自50年代以來,對緩和曲線理論作過大量研究,提出多種類型,有的曾在一些鐵路上試鋪過,取得一定效果。

 

鐵路軌道幾何形位 -配圖

 

鐵路軌道幾何形位 -相關連接

廣告