直线和曲线轨道市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

轨道由直线轨道和曲线轨道组成。要求：直线部分轨道方向应保持笔直，曲线部分轨道应含有对应圆顺度。轨道几何形位：轨道各部分几何形状、相对位置和基本尺寸要求等，称为轨道几何形位。意义：轨道几何形位正确是否，对机车车辆安全运行、乘客旅行舒适度以及设备使用寿命和养护费用起着决定性作用。第二章第二章直线与曲线轨道直线与曲线轨道10/10/1第1页第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构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、机车车辆走行部分结构特点一、机车车辆走行部分结构特点车辆走行部分（转向架）组成 10/10/2第2页 轮对是机车车辆走行部分主要部件，由一根车轴和两个相同车轮组成。踏面：车轮和钢轨接触面。1、轮对第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/3第3页锥形踏面：母线是直线，由1：20和1：10两段斜坡组成，可降低横向力影响，增加行车平衡性，确保踏面磨耗较均匀。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，降低应力、磨耗，改进经过曲线转向性能。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结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/4第4页轮缘：指车轮踏面内侧制成凸缘。作用：确保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距离。踏面测量线：经过路面上距车轮内侧面一定距离一点水平线。轮缘高度：指由踏面测量线至轮缘顶点距离。轮缘厚度：由测量线向下10mm处量得轮缘厚度。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结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/5第5页某型货车转向架 2、转向架 转向架是把两或两个以上轮对用专门构架组成一小车，每节车体支承在两个转向架上。作用：承受车体重量，传递轮轴牵引力，并使各轴重均匀分配；使车辆顺利经过曲线；减振、传递牵引力和制动力，以提升列车牵引效率和确保列车在要求距离内停车。第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/6第6页 3、机车车辆轴距 全轴距：指同一车体最前位和最终位车轴中心间水平距离。第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/7第7页 固定轴距：同一车架或转向架上一直保持平行最前位和最终位车轴中心间水平距离。是控制机车车辆能否顺利经过小半径曲线控制原因。车辆定距：车辆前后两走行部分上车体支承间距离。第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/8第8页轮轨之间作用力二、轮轨间相互作用二、轮轨间相互作用 车轮与钢轨间作用力主要包含竖向力、横向水平力和纵向水平力。轨道越平顺，行车越平稳，车轮作用于轨道破坏力也越小。第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/9第9页 1.竖向力 竖向力是指车轮静轮载和动轮载增量，是轨道所受主要荷载。2.横向水平力 是指轨道平面上与轨道方向垂直水平力。是钢轨侧面磨耗和列车脱轨事故直接原因。3.纵向水平力 纵向水平力是指沿轨道方向水平力。是造成钢轨波形磨耗、轨道爬行等病害直接原因。第一节第一节机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用机车车辆走行部分结构特点及轮轨间相互作用10/10/10第10页 轨道几何形位：轨道各部分几何形状、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10/10/11第11页一、轨距 定义：钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间最小距离。轨距测量方法：静态：道尺、轨检小车动态：轨道检验车 （俗称轨检车）道尺道尺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10/10/12第12页标准轨距：1435mm 轨距允许偏差见下表 速度（km/h）轨距允许偏差值(mm)有砟轨道无砟轨道V120+6、-2+3、-2120v160+4、-22轨距改变率：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10/10/13第13页 游间：当轮正确一个车轮轮缘紧贴一股钢轨 作用边时，另一个车轮轮缘与另一股钢轨作用边间形成间隙称游间。游间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轮轨游间允许值以下表 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10/10/14第14页二、水平1、定义：线路左右两股钢轨顶面相对高差。要求在直线上水平，曲线上保持一定超高。2、目标：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、水平不平顺要求：正线及到发线4mm误差 站线5mm 误差改变率：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10/10/15第15页水平差：水平差：指在一段要求距离内，一股钢轨顶面一直比另一股高，且高差值超出允许偏差值。危害：车辆摇摆、两股钢轨不均匀受力，钢轨不均匀磨耗。危害：引发车辆侧滚和侧摆，轮载变动，车辆倾覆脱轨，危及行车安全，必须马上消除。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10/10/16第16页三、前后高低 定义：指轨道沿线路方向纵向平顺情况。静态不平顺：静态不平顺：因道床累积变形、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（间隙超出2mm时称为吊板），或轨枕与道砟之间有空隙（空隙超出2mm时称为空板或暗坑），或轨道弹性不均匀，当列车经过时，轨面下沉形成不平顺，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10/10/17第17页 危害：危害：长不平顺使车轮对钢轨产生附加动压力，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10/10/18第18页四、方向1、定义：又称轨向，是指轨道中心线在水平面上平顺性2、要求：直线应该顺直，曲线应该圆顺3、危害：引发列车蛇行，影响列车运行安全和平稳；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10/10/19第19页五、轨底坡1、定义：钢轨底面与轨枕顶面之间形成横向坡（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，提升钢轨横向稳定性 降低轨腰弯曲应力，减轻轨头不均匀磨耗 防止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10/10/20第20页3、轨底坡设置方法：理论上与踏面斜度相同1：20,铁路实际采取1：40；城轨采取1：304、轨底坡大小判别：依据轨顶面车轮碾磨形成光带位置判定。光带偏离轨顶中心向内：轨底坡不足 向外：轨底坡过大 居中：轨底坡适当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10/10/21第21页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原因：曲线外轨引导作用。一、曲线轨距加宽一、曲线轨距加宽 曲线轨距加宽原因：为使机车车辆顺利经过曲线而不被楔住或挤开轨道，减小轮轨间横向作用力，降低轮轨磨耗，使转向架顺通畅过。加宽方法：曲线内轨内移，外轨不动10/10/22第22页1、机车车辆转向架经过曲线内接方式（1）斜接：转向架外侧最前位轮轮缘与外轨作用边接触，最终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，其它车轮轮缘与钢轨无接触。(a)斜接经过斜接经过 (b)自由内接经过自由内接经过 (c)楔接经过楔接经过第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/23第23页（3）楔形内接：转向架外侧最前位和最终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：为防止车辆以楔形内接形式经过曲线，对楔形内接所需轨距增加最小游间二分之一min/2。列车经过曲线时，大部分处于自由内接经过自由内接经过状态 第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/24第24页2、曲线轨道轨距加宽确定加宽确定标准：（1）按占列车大多数车辆以自由内接方式经过曲线条件来确定轨距；（2）按机车最大固定轴距以正常强制内接顺利经过最小曲线半径条件验算轨距；（3）车轮踏面在轨头上覆盖量大于300mm，以确保车轮不掉道；（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10/10/25第25页则轨距加宽值式中S0为直线轨距1435mm。1）依据车辆条件确定轨距加宽两轴转向架自由内接第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/26第26页依据机车条件检算轨距加宽2）依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矢距中间两内轮在内轨作用边上形成矢距 直线轨道轮轨间最小游间。第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/27第27页3）由安全条件确定曲线轨道最大轨距 加宽后，必须确保行车安全，不致使机车车辆掉道，曲线轨道最大轨距为1450mm。曲曲线轨线轨距加距加宽标宽标准准铁 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，困难条件下站线2B型车A型车2，困难条件下R3005200R150510R1001015第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/28第28页二、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，提升线路横向稳定性，确保行车安全。第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/29第29页1、外轨超高确定1）按基本平衡条件确定外轨超高 车体上离心力很小时有得：即：（mm）注：式中v单位为m/s第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/30第30页（1）新线设计确定超高 采取平均速度 并取列车速度单位为km/h，得应设置超高：（2）运行线超高确定 考虑速度和质量加权平均速度外轨超高按5mm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10/10/31第31页未被平衡超高 列车以速度V（m/s）经过曲线时，要求设置超高为 ，而实际设置超高为 未被平衡超高 为离心加速度与向心加速度之差，当时，超高设置不足，称为欠超高 反之，当 时，存在多出向心力，此时超高设置过大，称为过超高或余超高。第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/32第32页 人体对未被平衡加速度（离心或向心）极为敏感，其允许范围为：普通：特殊困难：则未被平衡超高应满足第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/33第33页我国铁路轨道设计规范要求曲线欠超高及欠超高与过超高之和允许值以下表所表示：列车速度欠超高允许值欠超高与过超高之和允许值一 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10/10/34第34页稳定系数定义3）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10/10/35第35页偏心矩与未平衡超高关系 最不利情况是在曲线上暂时停车，此时外轨超高全是过超高，即我国铁路要求最大外轨超高为150mm。因，所以 故 第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/36第36页方法：外轨提升法和线路中心高度不变法 外轨提升法：是保持内轨标高不变而只抬高外轨方法。线路中心高度不变法：是内外轨分别各降低和抬高超高值二分之一而确保线路中心标高不变方法。2曲线轨道超高设置方法 曲线超高应在整个缓解曲线内顺完。顺坡坡度普通不应大于1/（10 ）第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/37第37页 曲线是轨道微弱步骤，经过曲线列车最高速度受到未被平衡允许超高度h限制3、曲线轨道上最高行车速度 采取未被平衡超高度允许值来限速，是确保行车安全一项主要指标。V取km/h 第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/38第38页三、缓解曲线三、缓解曲线1、缓解曲线作用及其几何特征缓解曲线：是在直线和圆曲线之间设置一段曲率 半径逐步改变曲线。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10/10/39第39页几何特征：缓解曲线是一条曲率 和超高都逐步改变 空间曲线。1）坐标要求2）偏角要求3）曲率要求2、缓解曲线几何形位要求 ZH HY 始点 终点 之间要求 （0，0）（x0，y0）0 连续改变 0 1/R 第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/40第40页4）超高要求（起终点间超高应以顺坡方式连续改变）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，存在折角曲线型超高顺坡在ZH和HY点处第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/41第41页 在ZH和HY处钢轨对车体倾转作用力不突然产生消失，要求：5）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10/10/42第42页缓解曲线线型条件符号始点（ZH）l=0终点（HY）l=l0始点至终点改变0y0001/R连续改变0000第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/43第43页1）满足坐标、偏角、曲率要求缓解曲线线型3、惯用缓解曲线第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/44第44页2）坐标表示缓解曲线方程参数方程式：上两式即放射螺旋线方程式（略去高次项即为三次抛物线）是我国惯用缓解曲线方程式。优点：铺设和养护维修较易，缓解曲线长度较短；缺点：直线形超高顺坡，一直点存在折角，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10/10/45第45页4、高次缓解曲线 满足表2-6中前四项或全部五项要求缓解曲线通称为高次缓解曲线，可适应高速行车需要。几个高次缓解曲线 第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/46第46页计算标准 1、按安全条件确定缓解曲线长度；2、按舒适条件确定缓解曲线长度。a、外轮升降速度限制条件；b、加速度时变率限制条件（高铁需计算）。计算结果取为10m整倍数，然后比较1、2结果,取大一个作为缓解曲线长度。5、缓解曲线长度第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/47第47页1）按安全条件确定缓解曲线长度直线型超高顺坡第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/48第48页曲线型超高顺坡：找坡度最大点。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10/10/49第49页a、外轨升高或降低速度限制（超高时变率）注：h为圆曲线外轨超高，单位为米，l0结果取为10m整倍数2）按舒适条件确定缓解曲线长度第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/50第50页3）缓解曲线长度实际选取要求 铁路线路设计规范要求普通铁路缓解曲线长度应依据曲线半径、路段旅客列车设计速度和工程条件确定，应优先采取表2-8要求数值，但最小缓解曲线长度不得小于表2-9要求数值。b、加速度时变率限制条件（高铁需计算）第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/51第51页我国接头型式：相对悬空式接头设置原因：设置原因：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厂制缩短轨。允许接头相错量：直线：小于40mm 曲线：小于40mm缩短轨缩短量二分之一。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10/10/52第52页1、选配缩短轨类型 缩短轨长度公式：依据计算结果参考下表选取缩短量小缩短轨。曲线半径(m)缩短轨缩短量（mm）25m钢轨12.5m钢轨4000100040804080050080160408045025016080120200120第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/53第53页2、内轨缩短量计算第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/54第54页第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/55第55页整个曲线上所需缩短轨根数：3、缩短轨数量为选取单根缩短轨缩短量为计算曲线内轨总缩短量 N应按四舍五入取整，且不能大于外股轨线上铺设标准轨根数N0，不然应改用缩短量更大缩短轨。式中第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/56第56页 a、依据外轨标准轨长度，参考公式：L0（1S1/R)按计算结果选取缩短量略小缩短轨；b、查表2-13，教材P63 其缩短量即为1、选取缩短轨2、计算总缩短量第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/57第57页3、计算内轨缩短轨根数N（结果取整）4、计算外轨标准轨根数N0第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/58第58页方法：顺公里方向，从缓解曲线起点（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小于缩短量二分之一4、配置缩短轨第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/59第59页表头以下：接头号数由缓解曲线或圆曲线起点至各接头距离（m）计算累计缩短量 （mm）钢轨类别实际缩短量mm接头错开量mm附注1234步骤1：绘制表格第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/60第60页方法：顺里程方向依次编号1，2，3步骤2：外轨标准轨接头编号第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/61第61页标准：分成三大段计算 1）第一缓解曲线（ZHHY）2）圆曲线（HY YH）3）第二缓解曲线（YH HZ）三段曲线累计内轨缩短量计算公式不一样，详叙以下：步骤3：计算各个接头处对应内轨要求缩短量第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/62第62页第一缓解曲线段缩短量计算第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/63第63页圆曲线段第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/64第64页 第二缓解曲线上任一接头处内轨要求缩短量：为整个曲线内轨总缩短量减去第二缓解曲线段内该接头对应与第二缓解曲线终点之间缩短量。第二缓解曲线段第二缓解曲线上任一钢轨接头至缓解曲线终点曲线长度。曲线内轨总缩短量（m）；第三节第三节曲线地段轨道曲线地段轨道10/10/65第65页