鐵路線路的認識

1、鐵路線路的認識 楊文沖 鐵路線路是機車車輛和列車運行的基礎，它直接承受機車車輛輪對傳來的壓力，為了保證列車能夠按規(guī)定的最高速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運行，是鐵路運輸部門能夠質量完好地完成客貨運輸任務，鐵路線路必須經(jīng)常保持完好狀態(tài)。 鐵路線路是為了進行鐵路運輸所修建的固定路線。是鐵路固定基礎設施的主體。 鐵路線路是由路基、橋隧建筑物（橋梁、隧道、涵洞）和軌道（鋼軌、軌枕、聯(lián)接零件、道床、防爬設備和道岔等）組成的一個整體工程結構。 1、鐵路線路的平面和縱斷面一條鐵路線路在空間中的位置是用它的線路中心線表示，線路中心線的位置是在路肩連線的中點。（1） 鐵路線路平面的組成要素 線路中心線在水平面上的投影

2、，叫做鐵路線路的平面；線路中心線（展開后）再垂直面上的投影，叫做鐵路線路的縱斷面。直線和曲線是線路平面的組成要素。（2） 曲線附加阻力和曲線半徑 列車在線路上運行，總會受到各種助力。阻力方向與列車運營方向相反。歸納起來，阻力主要有兩大類。 1.基本阻力：基本阻力是指列車在空曠地段沿平、直軌道運行時所受到的阻力。包括車軸與軸承之間的摩擦阻力、輪軌之間的摩擦阻力、以及鋼軌接頭對輪對的撞擊阻力等。基本阻力在列車運營時是存在的。 2.附加阻力：附加阻力是列車在線路上運行時，除基本力外所受到的額外阻力。如坡道阻力、曲線阻力、起動阻力等。附加阻力隨列車運行條件或線路平、縱斷面情況而定。 線路平面上有了曲線

3、（彎道）后，給列車運行造成阻力增大和限制列車運行速度等不良影響。列車通過曲線時，由于離心力的作用，使外側車輪輪緣和外軌內(nèi)側的擠壓摩擦增大；同時還由于曲線外軌長于內(nèi)軌，內(nèi)側車輪在軌面上滾動時產(chǎn)生相對滑動，從而給運行中的列車造成一種附加阻力，稱為曲線阻力。曲線阻力的大小，我國通常采用下面的實驗公式來計算，即： （牛/千牛） 式中 單位曲線阻力（牛/千牛），即列車每一噸重量所攤曲線附加阻力值;R曲線半徑（米）;600根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出的常數(shù)。這一公式適用于曲線長度大于或等于列車長度的情況。從式中可知，曲線阻力與曲線半徑成反比。曲線半徑越小，曲線阻力越大運營條件就越差，說明采用大半徑曲線對列車運行的影響

4、較小。而小半徑曲線亦具有容易適應困難地形的優(yōu)點，對工程條件有利。因此，在設計鐵路線路時必須根據(jù)鐵路所允許的旅客列車最高運行速度，由大到小合理的選擇曲線半徑。（3） 圓曲線和緩和曲線 在平面圖上，鐵路曲線包括圓曲線和緩和曲線。在列車運行中不能直接從直線進去圓曲線，因此，在鐵路線路上，直線和圓曲線也不能直接相連的，它們之間需要插入一段緩和曲線，緩和曲線是一段曲率連續(xù)變化的曲線。它通常設置在直線與圓曲線或不同半徑圓曲線之間。緩和曲線能夠使列車安全、平順、舒適地由直線過渡到圓曲線。緩和曲線的作用: 在緩和曲線范圍內(nèi)，曲線半徑由無限大漸變到等于它所銜接的圓曲線半徑（或相反），從而使車輛產(chǎn)生的離心力與。逐

5、漸增加（或減少），有利于行車平穩(wěn)； 在緩和曲線范圍內(nèi)，外軌超高由零遞增到需要的超高量（或相反），使向心力與離心力相配合； 當曲線半徑小于350米，軌距需要加寬時，在緩和曲線范圍內(nèi)，可由標準軌距逐步加寬到圓曲線需要的加寬量（或相反）。（4） 曲線地段的特點 外軌超高：為了平衡離心力，使內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻，垂直磨耗均等，旅客不因離心加速度而感到不適，將外軌抬高一定程度；影響因素：列車運營速度、曲線半徑。 軌距加寬：為防止輪對被軌道楔住式擠翻鋼軌，對小半徑曲線的軌距要適當加寬。2. 鐵路線路的縱斷面 （一）鐵路線路縱斷面的組成要素為了適應地面的起伏，線路上除了平道以外，還修成不同的坡道。因此，平道

6、與坡道就成了線路縱斷面的組成要素。坡道的陡與緩常用坡度來表示。坡度是一段坡道兩端點的高差h與水平距離L之比，坡道坡度的大小用千分率來表示。 式中 坡度值（） 坡道段線路中心線與水平夾角（） （二）坡道附加阻力 由于有了坡道，就給列車運行帶來了不良的影響。列車在坡道上運行時，會受到一種由坡道引起的阻力，這一阻力稱之為坡道附加阻力。 列車平均每單位質量所受到的坡道阻力，叫做單位坡道阻力。因此 這也就是說，機車車輛每單位質量，上坡時所受到的單位坡道附加阻力（牛頓數(shù)），等于用千分率表示的這一坡道坡度數(shù)。列車上坡時，單位坡道附加阻力規(guī)定為“+”，而當下坡時，單位坡道附加阻力規(guī)定為“-”。由此可見，坡度越

7、大，列車上坡時坡道阻力也就越大，同一臺機車（在列車運行速度相同的條件下）所能牽引的列車重量也就越小。 （三）限制坡度 每一鐵路區(qū)段都是由許多平道和不同坡度的坡道組成的。坡道的坡度不同，他們對列車重量的影響也就不同。 在一個區(qū)段上， 決定一臺某一臺類型機車所能牽引的貨物列車重量（最大值)的坡度，叫做限制坡度。在一般情況下，限制坡度的數(shù)值往往和區(qū)段內(nèi)坡長上坡道的最大坡度值相當。 緩和曲線的認識一.緩和曲線的作用及其幾何特征行駛于曲線軌道的機車車輛，出現(xiàn)一些與直線運行顯著不同的受力特征。如曲線運行的離心力，外軌超高不連續(xù)形成的沖擊力等。為使上述諸力不致突然產(chǎn)生和消失，以保持列車曲線運行的平穩(wěn)性，需要

8、在直線與圓曲線軌道之間設置一段曲率半徑和外軌超高度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。當緩和曲線連接設有軌距加寬的圓曲線時，緩和曲線的軌距是呈線性變化的。概括起來，緩和曲線具有以下幾何特征：1. 緩和曲線連接直線和半徑為R的圓曲線，其曲率由零至1/R逐漸變化。2. 緩和曲線的外軌超高，由直線上的零值逐漸增至圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。3. 緩和曲線連接半徑小于350m的圓曲線時，在整個緩和曲線長度內(nèi)，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓曲線加寬值。因此，緩和曲線是一條曲率和超高均逐漸變化的空間曲線。二.緩和曲線的長度 緩和曲線長度的確定，受到許多因素影響，其中最主要的是保證行車安全和行車平穩(wěn)兩個條

9、件。1.緩和曲線要保證行車安全，使車輪不致脫軌。機車車輛行駛在緩和曲線上，若不計軌道彈性和車輛彈簧作用，則車架一端的兩輪貼著鋼軌頂面；另一端的兩輪，在外軌上的車輪貼著鋼軌頂面，而在內(nèi)軌上的車輪是懸空的。為保證安全，應使車輪輪緣不爬越內(nèi)軌頂面。設外軌超高順坡坡度為i，最大固定軸距為Lmax ，則車輪離開內(nèi)軌頂面的高度為 。當懸空高度大于輪緣最小高度 iLmax時，車輪就有脫軌的危險。因此必須保證： 式中 -外軌超高順坡坡度。  緩和曲線長度為：  式中  圓曲線超高度。2. 緩和曲線長度要保證外輪的升高（或降低）速度不得超過限值，以滿足旅客舒適度要求。3. 車輪在外軌上的升高速度由下式計算： 式中 h圓曲線外軌超