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我国铁路正线轨道类型分为特重型

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道碴破碎和道床路基不均匀沉陷,形成中长波不平顺,并引起强烈的噪音。另一方面,轨面短波不平顺所引起的剧烈轮轨相互作用,还可能引发钢轨及轮轴断裂,导致恶性脱轨事故发生。 由此可见,严格控制铁路轨道几何形位对于保证列车运行的安全性、平稳性和舒适性都具有十分重要的意义,也是铁路轨道结构有别于其它工程结构的显著特征。

机车车辆由车体与走行等部分组成。车体用以载人、载货或安置动力设备,走行部分将车体荷载传递至轨道。现代机车车辆的走行部分多采用转向架结构。转向架的主要功能是:将车体荷载均匀分配于轮对,保证机车车辆顺利通过曲线,并降低轮对振动对车体的影响。

轮对轴箱装置:轮对沿着钢轨滚动,除传递车辆重力外,还传递轮轨之间的各种作用力,其中包括牵引力和制动力等。轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节,使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。 弹性悬挂装置:为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响(如垂向振动,横向振动等),转向架在轮对与构架(侧架)之间或构架(侧架)与车体(摇枕)之间,设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置(又称第一系悬挂),后者称为摇枕(中央)悬挂装置(又称第二系悬挂)。目前,我国大多数货车转向架只设有摇枕悬挂装置,客车转向架既设有摇枕悬挂装置,又设有轴箱悬挂装置。弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置

构架或侧架:构架(侧架)将转向架各零、部件组成一个整体,是转向架的基础。所以它不仅仅承受、传递各作用力及载荷,而且它的结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求(如应满足制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等安装的要求)。

基础制动装置:为使运行中的车辆能在规定的距离围停车,必须安装制动装置,其作用是传递和放大制动缸的制动力,使闸瓦与轮对之间产生的转向架的摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力),从而使机车车辆承受前进方向的阻力,产生制动效果。

转向架支承车体的装置:转向架支承车体的方式(又可称为转向架的承载方式)不同,使得转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有所异,但都应满足两个基本要求:安全可靠地支承车体,承载并传递各作用力(如垂向力、振动力等);为使车辆顺利通过曲线,车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动。 转向架的承载方式可以分为心盘集中承载、非心盘承载和心盘部分承载三种。 转向架的类型 按轴数分类:机车有二轴、三轴和四轴转向架。车辆有二轴、三轴和多轴转向架。车轴在转向架上的排列形式称轴列式或轴式。我国东风型燃机车和韶山Ⅰ型电力机车为三轴转向架,其轴式为30—30(或C0—C0),其中,C表示3,脚注0表示有牵引电动机驱动的动轮轴;型燃机车为二轴转向架,其轴式为20—20(或B0—B0),其中,B表示2,我国客货车辆多为二轴转向架。为了适应我国重载运输发展的要求,正在研制单节大功率八轴燃机车,即两台四轴转向架。比较理想的轴式为B0+B0—B0+B0,即由两台二轴转向架组合而成一台四轴转向架,车辆则采用多转向架或转向架 按弹簧装置形式分类:机车和车辆可分为一系和二系弹簧悬挂装置。一系悬挂转向架适用于低速机车和货车车辆,二系悬挂转向架适用于中高速机车和客车车辆。

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按行车速度分类:有高速转向架,速度在200 km/h以上;普通转向架,速度在120 km/h以下。 重要概念

全轴距:同一机车车辆最前位和最后位车轴中心间水平距离。

固定轴距:同一转向架上始终保持平行的最前位和最后位车轴中心间水平距离。 车辆定距:车辆前后两转向架上车体支承间的距离。轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成。在轮轴接合部位采用过盈配合,使两者牢固地结合在一起,绝不允许有任何松动现象发生,以保证行车安全。

轮对承担车辆全部重力,且在轨道上高速运行,同时还承受着从车体、钢轨两方面传递来的其它各种静、动作用力,受力很复杂。因此,对轮对的要: 应有足够的强度,以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行;

应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下,自重最小,并具有一定弹性,以减小轮轨之间的相互作用力;应具备阻力小和耐磨性好的优点,以降低牵引动力损耗并提高使用寿命;应能适应车辆直线运行,同时又能顺利通过曲线,还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。目前我国铁路车辆上使用的车轮绝大多数是整体辗钢轮,它包括踏面、轮缘、轮辋、幅板和轮毂等部分。 踏面:车轮与钢轨的接触面称;

轮缘:突出的圆弧部分,是保持车辆沿钢轨运行,防止脱轨的重要部分; 车轮侧面:轮缘侧面的竖直面称;

车轮外侧面:与车轮侧面相对的竖直面; 车轮宽度:车轮外两侧面之间的距离称; 轮辋:车轮上踏面下最外的一圈; 轮毂:轮与轴互相配合的部分;

幅板:联接轮辋与轮毂的部分,幅板上有两个圆孔,便于轮对在切削加工时与机床固定并供搬运轮对之用。

车轮踏面需要制成一定的斜度,其作用是:1.便于轮对通过曲线。车辆在曲线上运行,由于离心力的作用,轮对偏向外轨。在外轨上滚动的车轮与钢轨接触的部分直径较大,而沿轨滚动的车轮与钢轨接触部分直径较小,其大直径的车轮沿外轨行走的路程长,小直径的车轮沿轨行走的路程短,正好与曲线区段线路的外轨长轨短的情况相适应,便于轮对顺利通过曲线,减少车轮在钢轨上的滑行。 2.便于轮对自动调中。在直线线路上运行的车辆,其中心线与轨道中心线如不一致,则轮对在滚动过程中能自动纠正其偏离位置。3.保持踏面磨耗沿宽度方向的均匀性。

从上述分析可知,车轮必须制成有斜度的锥形踏面,但其自动调中的功能,又成为轮对乃至整个车辆发生自激蛇行运动的原因。 磨耗型踏面是在改进锥型踏面的基础上发展起来的。各国车辆运行情况证明,锥型踏面车轮的初始形状,随着运行过程的磨损成一定形状(与钢轨断面相匹配),随后车轮与钢轨的磨耗都变得缓慢,其形状也趋于稳定。实践证明,车轮踏面若制成类似磨耗后的稳定形状,即磨耗型踏面,可明显减少轮与轨的磨耗,并延长使用寿命,减少车轮修复旋切的材料,减少换轮、旋轮的检修工作量。磨耗型踏面可减少轮轨接触应力,保持车辆直线运行的横向稳定,有利于曲线通过。 车轮名义直径:钢轮在离轮缘侧70mm处测量所得的直径。车轮直径的大小,对车辆的影响各有利弊。轮径小,可以降低车辆重心,增大车体容积,减小车辆簧下质量,缩小转向架固定轴距,但其阻力增加,轮轨接触应力增大,加速踏面磨

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耗;小直径车轮通过轨道凹陷和接缝也产生较大的振动。轮径大的优缺点则与之相反。所以,车轮直径尺寸的选择,应视具体情况而定。我国货车标准轮径为840mm,客车标准轮径为915mm。

踏面的测量线:通过踏面上距车轮侧面一定距离的一点作一水平线。 轮缘高度f:测量线至轮缘顶点的距离。 轮缘厚度d:距测量线10mm处量得的厚度。

轨距是钢轨顶面下16mm处两股钢轨作用边之间的距离。轨距用道尺或其它工具测量。

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。所以,我国《铁路技术管理规程》规定轨距测量部位在钢轨顶面下16mm处。在此处,轨距一般不受钢轨磨耗和肥边的影响,便于轨道维修工作的实施。目前世界上的铁路轨距,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1452mm、1600mm、1670mm等,用于俄罗斯、印度及澳大利亚、蒙古等国。小于标准轨距的称为窄轨距,如1000mm、 1067mm、762mm、610mm等,日本既有线(非高速铁路)采用1067mm轨距。南非铁路有2/5线路采用1067mm窄轨距,也有部分线路采用1600mm宽轨距。我国铁路轨距绝大多数为标准轨距,仅有少数地方铁路和工矿企业铁路采用窄轨距。 为使机车车辆在线路上两股钢轨间正常运行,机车车辆的轮对宽度应适当小于轨距。 游间: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。 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增大,则列车运行的蛇行幅度加大,作用于钢轨上的横向力增长,动能损失加大,从而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,将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,游间δ值需限制在一个合理的围。根据我国现场测试和养护维修经验,认为减小直线轨距有利。轨距按1434 mm或1433mm控制,尽管轨头有少量侧磨发生,但可延缓达到轨距超限的时间,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致力于通过试验研究的方法寻求游间δ的合理取值。

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,以使两股钢轨受载均匀,保持列车平稳运行。水平用道尺或其它工具测量。轨道“水平”的容许偏差见下表。 在一般情况下,超过容许限值的水平差,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的距离出现水平差超过4mm的三角坑,将使同一转向架的四个车轮,只有三个正常压紧钢轨,还有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,就可能使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。三角坑对于行车的平稳性和安全性有显著的影响,是轨道几何形位重点控制的指标之一。

方向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。经过运营的直线轨道并非直线,而是

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有许多波长为10~20 m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,轨道方向对行车的平稳性具有特别重要的影响,是行车平稳性的控制因素。 前后高低是指轨道沿线路方向的竖向平顺性。静态高低不平顺:新建或经过大修的轨道,即使其轨面是平顺的,但经过一段时间列车运行后,由于路基状态、道床捣固坚实程度、以及钢轨磨耗的不一致性,将产生不均匀下沉,致使轨面前后高低不平,即在有些地段(往往在钢轨接头附近)下沉较多,出现坑洼,这种不平顺,称为静态高低不平顺。

动态高低不平顺: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2 mm时称为吊板),或轨枕底与道碴之间存在间隙(间隙超过2 mm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,这种不平顺称为动态高低不平顺。

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,为与之配合,钢轨应有一个向轨道中心的倾斜度,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。

我国铁路轨道采用1:40的轨底坡。我国铁路在1965年以前,轨底坡曾定为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,加之垫板与轨枕不密贴以及道钉扣压力不足等因素,实际轨底坡与原设计轨底坡有较大的出入。运营经验表明,车轮踏面经过一段时间的磨耗后,原有1:20的斜面也趋近于1:40的坡度。故1965年以后,我国铁路轨道的轨底坡确定为1:40。 曲线地段的外轨设有超高,轨枕处于倾斜状态。当其倾斜到一定程度时,股钢轨中心线将偏离垂直线而外倾,在车轮荷载作用下有可能推翻钢轨。因此,在曲线地段应视其外轨超高值的不同而加大轨的轨底坡。 机车车辆进入曲线轨道时,仍然存在保持其原有行驶方向的惯性,只有受到外轨的引导作用方才沿着曲线轨道行驶。在小半径曲线,为使机车车辆顺利通过曲线而不致被楔住或挤开轨道,以减小轮轨间的横向作用力,并减少轮轨磨耗,轨距要适当加宽。

轨距加宽的设置方法是将曲线轨道轨向曲线中心方向移动,曲线外轨的位置则保持与轨道中心半个轨距的距离不变。

曲线轨距的加宽值与机车车辆的车架或转向架在曲线上的几何位置有关。 1.外轨超高的作用及其设置方法

机车车辆在曲线上行驶时,由于惯性离心力作用,将机车车辆推向外股钢轨,一方面加大了对外股钢轨的压力,另一方面使旅客感觉不适。因此需要把曲线外轨适当抬高,使机车车辆的自身重力产生一个向心的水平分力,以抵消惯性离心力,达到外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等,满足旅客舒适感,提高线路的稳定性和安全性。

外轨超高是指曲线外轨顶面与轨顶面水平高度之差。在设置外轨超高时,主要有外轨提高法和线路中心高度不变法两种。外轨提高法是保持轨标高不变而只抬高外轨。线路中心高度不变法是外轨分别各降低和抬高超高值一半而保证线路中心标高不变。前者使用较为普遍,也是我国铁路所采用的方法,后者在日本铁路采用

.缓和曲线的作用及其几何特征 行驶于曲线轨道的机车车辆,出现一些与直线运行显著不同的受力特征。如曲线

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运行的离心力,外轨超高不连续形成的冲击力等。为使上述诸力不致突然产生和消失,以保持列车曲线运行的平稳性,需要在直线与圆曲线轨道之间设置一段曲率半径和外轨超高均逐渐变化的曲线,称为缓和曲线。当缓和曲线连接设有轨距加宽的圆曲线时,缓和曲线的轨距是呈线性变化的。概括起来,缓和曲线具有以下几何特征

缓和曲线连接直线和半径为R的圆曲线,其曲率由零至1/R逐渐变化。 缓和曲线的外轨超高,由直线上的零值逐渐增至圆曲线的超高值,与圆曲线超高相连接。

缓和曲线连接半径小于350m的圆曲线时,在整个缓和曲线长度,轨距加宽呈线性递增,由零至圆曲线加宽值。

因此,缓和曲线是一条曲率和超高均逐渐变化的空间曲线。 缓和曲线长度是铁路线路平面设计的主要参数之一。为保证列车运行的安全和旅客乘坐舒适度的要求,缓和曲线应有足够的长度,但过长的缓和曲线长度又将制约平面选线和纵断面变坡点设置的灵活性,增大工程投资。因此,应合理确定缓和曲线的长度。

缓和曲线长度的计算,取决于超高顺坡率允许值、未被平衡的横向加速度时变率允许值(欠超高时变率允许值)、车体倾斜角度允许值(超高时变率允许值)等相关参数的取值。

路基工程包括本体、排水、防护及支挡四个工程,其中本体工程是直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分,是路基工程的主体建筑物,其他工程为路基工程的附属建筑物 一、基床病害

基床病害的发生是三个主要因素:

基床土质不良、水的侵入和列车动荷载同时作用的结果。 路基病害可分为翻浆冒泥、下沉、挤出和冻害四大类。 第7章 线路维护与管理

铁路轨道在自然环境和机车车辆动力的作用下,几何形位将发生一系列变化,其变化可分为弹性变形和永久变形两类。轨道的弹性变形是指荷载或作用(如温度)释放后,其变形量得以恢复;而轨道永久变形是不能自行恢复的,如轨面的不均匀磨耗以及道床不均匀沉陷所引起的轨道几何不平顺等。轨道的几何不平顺将导致轮轨相互作用的加剧,削弱轨道的强度和稳定性,从而降低列车运行的舒适性,并形成轨道永久变形的积累及轨道几何形位的劣化。

永久变形的积累超过一定限度后,将成为事故隐患,危及铁路行车安全。因此,必须通过线路的经常维护和定期的修理,及时消除轨道的永久变形,恢复轨道的正常状态,使之符合规定的技术标准,以确保列车按规定的速度,安全、平稳和不间断运行。轨道结构的工作过程是一个边运营、边破坏、边修理的过程,这也是轨道结构有别于一般工程结构的显著工作特征。 7.1.2 线路修理工作分类

?我国将线路修理分为大修、中修和维修,铁路工务部分称其为修程。

?线路大修的任务是彻底消除线路永久变形,对线路的损耗部分实行周期性的更

新和修理,恢复或提高设备强度,其主要工作容是全面更换钢轨、清筛并补充道床、更换失效轨枕等。

线路中修是两次大修之间的作业,以消除线路的永久变形为主要目标,其主要工作容是加强道床,解决道床不洁及强度不足问题,同时更换失效轨枕。在两次大

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我国铁路正线轨道类型分为特重型

....道碴破碎和道床路基不均匀沉陷,形成中长波不平顺,并引起强烈的噪音。另一方面,轨面短波不平顺所引起的剧烈轮轨相互作用,还可能引发钢轨及轮轴断裂,导致恶性脱轨事故发生。由此可见,严格控制铁路轨道几何形位对于保证列车运行的安全性、平稳性和舒适性都具有十分重要的意义,也是铁路轨道结构有别于
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