轨道几何尺寸

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发表于 2014-2-24 18:29 | 只看该作者 | |

轨道几何尺寸

直线轨道的几何尺寸

轨道的几何形位按照静态与动态两种状况进行管理。静态几何形位是轨道不行车时的状况，采用道尺等工具测量。动态几何形位是行车条件下的轨道状况，采用轨道检查车测量。本书仅介绍轨道几何形位的静态作业验收标准，其余内容可参见《铁路线路维修规则》。

一、轨距

轨距是指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。

因为钢轨头部外形由不同半径的复曲线所组成，钢轨底面设有轨底坡，钢轨向内倾斜，车轮轮缘与钢轨侧面接触点发生在钢轨顶面下10～16mm之间，我国《技规》规定轨距测量部位在钢轨顶面下16mm处，如图2-4所示，在此处，轨距一般不受钢轨磨耗和肥边底影响，便于轨道维修工作的实施。

目前世界上的铁路轨迹，分为标准轨距、宽轨距和窄轨距三种。标准轨距尺寸为1435mm。大于标准轨距的称为宽轨距，如1524mm、1600mm、1670mm等，用于俄罗斯、印度技澳大利亚、蒙古等国。小于标准轨距底称为窄轨距，如1000mm、1067mm、762mm、610mm等，日本既有线《非高速铁路》采用1067mm轨距。

我国铁路轨距绝大多数为标准轨距，仅在云南省境内尚保留有1000mm轨距。台湾省铁路采用1067mm轨距。也有少数地方铁路和工矿企业铁路采用窄轨距。

轨距用道尺测量，容许偏差值为+6mm和-2mm，即宽不能超过1441mm,窄不能小于1433mm。轨距变化应和缓平顺，其变化率：正线、发线不应超过2％（规定递减部分除外），站线和专用线不得超过3％，即在1m长度内的轨距变化值；正线、到发线不得超过2mm，站线和专用线不得超过3mm。

为使机车车辆能在线路上两股钢轨间顺利通过，机车车辆的轮对宽度应小于轨距。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之间便形成一定的间隙，这个间隙称为游间，如图2-5所示。

轮距和轮对宽度都规定有容许的最大值和最小值。若轨距最大值为Smax,最小值为Smin,轮对宽度最大值为qmax,最小值为qmin,则游间最大值游间最小值

我国机车车辆的轮对宽度q值见表2-1，轮轨游间见表2-2。

表2-2轮轨游间表

车轮名称 轮轨游间δ值(mm)

最大 正常 最小

机车轮 45 16 11

车辆轮 47 14 9

轮轨游间δ的大小，对列车运行的平稳性和轨道的稳定性有重要的影响。如δ则列车运行的蛇行幅度就大，列车左右摆动就大，作用于钢轨的横向力就大，动能损失就大，轮轨间撞击也大，加剧轮轨磨耗和轨道变形，严重时将引起撑道脱线，危及行车安全。如δ太小，则增加行车阻力和轮轨磨耗，严重时还可能楔住轮对、挤翻钢轨或导致爬轨事件，危及行车安全。

为了提高列车运行的平稳性和线路的稳定性，减少轮轨磨耗和动能损失，确保行车安全，需要把游间限制在一个合理的范围内。根据窝火现场测试和养护维修经验，认为减小直线轨距有利。改道时轨距按1434mm或1433mm控制，尽管轨头有少量侧磨发生，但达到轨距超限的时间得以延长，有利于提高行车平稳性，延长维修周期。随着行车速度的日益提高，目前世界上一些国家正治理于通过实验研究的办法以寻求游间δ合理取值。

二、水平

水平是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。在直线地段，两股钢轨顶面应置于同一水平面上，使两股钢轨所受荷载均匀，以保持列车平稳运行。水平用道尺或其它工具测量。线路维修时，两股钢轨顶面水平误差不得超过规定值。

《铁路线路维修规则》规定：两股钢轨顶面水平的容许偏差，正线及到发线不得大于4mm，其它站线不得大于5mm。

两股钢轨顶面的水平偏差值，沿线路方向的变化率不可不大。在1m距离内，这个变化不可超过1mm，否则即使两股钢轨的水平偏差不超过允许范围，也将引起机车车辆的剧烈摇晃。

实践中有二种性质不同的钢轨水平偏差，对行车的危害程度也不相同。一种偏差称为水平差，这就是在一段规定的距离内，一股钢轨的顶面始终比另一股高，高差值超过容许偏差值。另一种称为三角坑，其含义是在一段规定的距离内，先是左股钢轨高于右股，后是右股高于左股，高差值超过容许偏差值，而且两个最大水平误差点之间的距离，不足18m。

在一般情况下，超过允许限值的水平差，只是引起车辆摇晃和两股钢轨的不均匀受力，并导致钢轨不均匀磨耗。但如果在延长不足18m的距离内出现水平差超过4mm的三角坑，将使同一转向架的四个车轮中，只有三个正常压紧钢轨，另一个形成减载或悬空。如果恰好在这个车轮上出现较大的横向力，就有可能是浮起的车轮只能以它的轮缘贴紧钢轨，在最不利的情况下甚至可能爬上钢轨，引起脱轨事故。因此，一旦发现必须立即消除.

三、轨向

轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。严格地说，经过运营的直线轨道并非直线，而是由许多波长10～20m的曲线所组成，因其曲度很小，故通常不易察觉。若直线不直则必然引起列车的蛇行运动。在行驶快速列车的线路上，线路方向对行车的平稳性具有特别重要的影响。相对轨距来说，轨道方向往往是行车平稳性的控制性因素。只要方向偏差保持在容许范围以内，轨距变化对车辆振动的影响就处于从属地位。

在无缝线路地段，若轨道方向不良，还可能在高温季节引发胀轨跑道事件（轨道发生明显得不规则横向位移），严重威胁行车安全。

《铁路线路维修规则》规定：直线方向必须目视平顺，用10m弦测量，正线上正矢不超过4mm；站线及专用线，不得超过5mm。

四、前后高低

轨道沿线路方向的竖向平顺性称为前后高低。新铺或经过大修后的线路，即使其轨面是平顺的，但是经过一段时间列车运行后，由于路基状态、捣固坚实程度、扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不一致性，就会产生不均匀下沉，造成轨面前后高低不平，即在有些地段（往往在钢轨街头附近）下沉较多，出现坑洼，这种不平顺，称为静态不平顺；有些地段，从表面上看，轨面是平顺的，但实际上轨底与铁垫板或轨枕之间存在间隙（间隙超过2mm时称为吊板），或轨枕底与道碴之间存在空隙（空隙超过2mm时称为空板或暗坑），或轨道基础弹性的不均匀（路基填筑的不均匀，道床弹性的不均匀等），当列车通过时，这些地段的轨道下沉不一致，也会产生不平顺，之中不平顺称为动态不平顺，随着高速铁路的发展，动态不平顺已广泛收到关注。

轨道前后高低不平顺，危害甚大。列车通过这些地方时，冲击动力增加，加速道床边形，从而耕进一步扩大不平顺，加剧机车车辆对轨道的破坏，形成一个恶性循环过程。

一般地说，前后高低不平顺的破坏作用同不平顺（坑洼）的长度成反比，二同它的深度则成正比。

当车轮通过这些不平顺时，动压力增加。根据试验，连续三个空吊板可以使钢轨受力增加一倍以上。一般来说，长度在4m以下地不平顺，将引起机车车辆对轨道产生较大的破坏作用，从而加速道床变形。因此，养路工区决不能允许这种不平顺存在，一旦发现，应在紧急补修中加以消除。

钢轨不平顺

长度在100~200mm范围内的不平顺，主要起因于钢轨波浪形磨耗，焊接接头低塌，或轨面擦伤等。通过该处的车轮，形成对轨道的冲击作用，行车速度愈高，冲击愈大。例如，根据沪宁线混凝土轨枕道床板结地段的一个试验，将钢轨人为地打磨成如图所示的不平顺（模拟焊接接头打塌后的形状）。列车以90km/h的速度通过时，一个动轮产生的冲击力达到300kN左右，接近于3倍静轮重。但是，对于这种不平顺，往往容易忽视，轨道检查车也不能完全反映出来。

经过维修或大修的轨道，要求目视平顺，前后高低偏差用10mm量测的最大矢度不应超过4mm。

五、轨底坡

由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是1/20的斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜度，因此轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称之为轨底坡。

钢轨设置轨底坡，可使其轮轨接触集中于轨顶中部，提高钢轨的横向稳定能力，减轻轨头不均匀磨耗。分析研究指出，轨头中部塑性变形底积累比之两侧较为缓慢，故而设置轨底坡也有利于减小轨头塑性变形，延长使用寿命。

我国铁路在1965年以前，轨底坡设定为1/20。但在机车车辆的动力作用下，轨道发生弹性挤开，轨枕产生挠曲和弹性压缩，加上垫板与轨枕不密贴，道钉的扣压力不足等原因，实际轨底坡与原设计轨底坡有较大的出入。另外车轮踏面经过一段时间的磨耗后原来1/20的斜面也接近1/40的坡度。所以1965年以后，我国铁路的轨底坡统一改为1/40。

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