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轨道工程概论ppt
发布时间:2025-08-11 17:00:58 浏览:[ ]次

  在路基、桥隧建筑物修成之后,就可以在上面铺设轨道。轨道由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。它起着机车车辆运行的导向作用,直接承受由车轮传来的巨大压力,并把它传布给路基或桥隧建筑物。

  钢轨的作用是直接承受车轮的巨大压力并引导车轮的运行方向,因而它应当具备足够的强度、稳定性和耐磨性。

  为了使钢轨具有最正确的抗弯性能,钢轨的断面形状采用“工〞字形,如以下图所示,由轨头、轨腰和轨底组成。

  在我国,钢轨的类型或强度以每米长度的大致质量〔公斤数〕表示,现行的标准钢轨类型有:75公斤/米、60公斤/米、50公斤/米。

  钢轨的长度长一些好,可以减少接头的数置,列车运行平稳并可节省接头零件和线路的维修费用,但是由于加工条件和运输条件的限制,一根钢轨的轧制长度是有限的。目前我国钢轨的标准长度有25米和12.5米两种,对于75公斤/米钢轨只有25米长一种。此外,还有专供曲线地段铺设内轨用的标准缩短轨假设干种。

  c——阻力限制的钢轨伸缩量〔毫米〕〔12.5米钢轨取1~2毫米,25米钢轨取3~4毫米〕

  可以认为,轨枕是介于钢轨与道床之间,承受来自钢轨的各向压力,并将压力弹性地均布于道床的设施。

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  轨枕按照制作材料分,主要有钢筋混凝土枕和木枕两种。我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕。

  每千米配置的轨枕根数,由运量、行车速度、线路等级条件决定。力求在最经济条件下,保证轨道具有足够的强度与稳定性。

  符合右下侧条件(蓝字表示)之一的地段,轨道应该加强,即每千米的轨枕数需要增加

  普通轨道上,钢轨接头处车轮的冲击动荷载大,接头轨枕间距〔c〕应该比中间轨枕间距〔a〕小一些。而且,从c向a过渡时,应该有一个过渡轨枕间距〔b〕,以适应荷载的变化。三者大小为:abc。

  接头联结零件:两节钢轨的末端,用接头联结零件联结。先用两块鱼尾板夹住钢轨,然后用螺栓拧紧。为防止螺栓松动,在螺帽与鱼尾板之间,加有弹簧垫圈。

  目前大量采用的联结方式是混合式。混合式是先用道钉把垫板与木枕扣紧,然后再用道钉将钢轨、垫板和木枕三者同时联结。混合式扣件零件少,安装本钱低,但扣紧力不如分开式。

  分开式扣压力大,能有效防止钢轨的横、纵向位移,同时便于安装与更换,但本钱高。在特殊线路与桥上线钢轨与木枕的分开式联结

  道床介于轨枕与路基之间,是轨道的重要组成局部。道床是铺设在路基面上的石碴〔道碴〕垫层。主要作用是支承轨枕,把从轨枕上部的压力均匀地传递给路基;并固定轨枕的位置,阻止轨枕纵向或横向移动;缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击。

  以碎石、矿渣、沙子等为材质构成的碎石道床,满足以上5点要求,价廉物美,是我国目前使用最广泛的道床类型。

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  1〕道床厚度〔h〕:足够的厚度,有利于减小基面应力,降低发生永久变形的可能,确保轨道稳定。

  列车运行时,车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外,还产生一个纵向水平推力,能引起钢轨的纵向移动,有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动,此种现象称为轨道的爬行。

  防止爬行,需要加强接头扣件、中间扣件的扣紧力。扣紧力的加强,是通过安装防爬设备实现的。

  机车车辆在运行过程中,常常需要由一条线路转入另一条线路,或跨越其它线路。在就需要设置线路的连接与交叉设备,即道岔。

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  道岔是铁路轨道的重要组成局部。由于道岔数量多、使用寿命短、限制列车速度、行车平安性低,与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。

  既可以引导铁路机车车辆由一条线路进入另一条线路,也能够引导机车车辆由一条线 单开道岔的概述

  连接局部:包括两根直轨和两根导曲线轨。它是将转辙器和翼轨联结起来的局部。

  辙叉及护轨:辙叉设在两条钢轨的交叉处,其作用是使运行在一条钢轨上的列车车轮的轮缘能越过另一条钢轨。

  根本轨是用12.5米或25米标准轨经过适当加工制成。主线根本轨为直线。侧线根本轨为折线 单开道岔的转辙器局部

  尖轨是转辙器局部最重要的组成部件。通过转辙机械的作用,两根尖轨往复摆动,从而引导机车车辆进入主线 辙叉与护轨局部

  辙叉与护轨局部由主轨、护轨、翼轨、岔心四个部件构成。其中,翼轨和岔心是辙叉的主要构成局部。〔见图1-38〕

  从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端之间,存在着一段轨线中断的空隙,叫做辙叉的有害空间。当机车车辆通过辙叉有害空间时,轮缘有走错辙叉槽而引起脱轨的可能,因此,必须设置护轨,对车轮的运行方向实行强制性的引导。

  正确地引导机车车辆轮对的走向,防止其撞击辙叉叉心,使列车平顺、平安地通过有害空间。〔见图1-39〕

  可动心轨辙叉的心轨与尖轨同时扳动〔如图〕,心轨尖端总是同一根翼轨密贴而同另一根翼轨别离,这样就不存在有害空间。使行车平稳而平安,消除了列车直向过岔速度的限制。

  双开道岔的特点是同道岔相衔接的两条线路各自向两侧分岔;它的优点是〔与单开道岔相比〕:

  由于对称道岔的这些优点,常被使用在驼峰编组场的头部或尾部,即工业企业 的厂内线,组织不停车会车的双线插入段。

  又称为对称道岔,是单开道岔的一种特殊形式。整个道岔对称于主线的中线或辙叉角的中分线,列车通过时无直向及侧向之分。

  优点:长度较短; 缺点:〔尖轨削弱较多,转辙器使用寿命短;两普通辙叉在主线内方无法设置护轨,机车车辆沿主线不 能高速运行。

  交分道岔具有道岔长度短,开通进路多以及两个主要行车方向均为直线 交分道岔

  将一个单开道岔纳入另一个单开道岔内,就成为交分道岔。它代替了两个单开道岔的作用,且占地长度较短,特别是连接几条平行线路时,比单开道岔连接的长度缩短更为显著。

  一组交分道岔存在四个“有害空间〞,正线上由于列车运行速度较高,使用交分道岔其平安性就较差,也不好养护,故尽量不用。为消除“有害空间〞可采用活动心轨钝角辙叉的交分道岔。

  三开道岔和交分道岔的共同特点是将一个道岔套到另一个道岔内,既减少用地,又起到两幅道岔的作用,故这类道岔称为复式道岔,而单开道岔和双开道岔,那么称为单式道岔。

  除了各种道岔外,在线路上还有一种交叉设备。常用的菱有两个锐角辙叉和两个钝角撤叉。但交叉没有转辙器,所以它和道岔不同,机车车辆只能在原来的线路上通过交叉后继续前进,而不能转线 过岔速度及提高过岔速度的措施

  列车在通过道岔时的过岔速度,是控制列车行车速度的重要因素之一。列车的过岔速度,包括侧向通过速度和直向通过速度。

  对于单开道岔而言,侧向过岔速度包括转辙器、导曲线、辙叉、岔后连接线路这四局部的通过速度。

  长期的实践说明,侧向过岔速度主要由转辙器部位和导曲线部位的通过速度决定。

  列车通过曲线时,需要提供向心力F保证列车受力根本均衡。可通过设置外轨道超高来提供向心力F,平衡列车受力。道岔的导曲线局部没有设置超高,因此导致列车未被平衡的离心力大,影响列车侧向过岔速度。

  根据我国运营实践并结合一定的理论分析,依据道岔的结构状况,直向过岔速度限制为同等级区间线.提高直向过岔速度的途径

  道岔因其辙叉角的不同,有不同的道岔号〔N〕,道岔号数说明了道岔各局部的主要尺寸。对于道岔号我们习惯用辙叉角〔α〕的余切值来表示,如上图,即:

  现场检测道岔号数的最简单方法是用脚量法,即先在辙叉心轨顶面上找出一脚长的宽度处,然后由此向前量至辙叉理论尖端处是几脚,就是几号道岔。

  道岔是线路提高速度的主要控制因素之一。列车通过道岔的速度分为直向过岔速度与侧向过岔速度两种。

  目前我国铁路上大多使用9、12、18号三个型号道岔,它们所允许的侧向通过速度分别为30、45、80公里/小时。

  轨道几何形位是指轨道各局部的几何形状、相对位置和根本尺寸。从轨道横断面上来看,轨道的几何形位包括轨距、水平、外轨超高和轨底坡。轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离,为保证机车车辆顺利通过小半径曲线,曲线轨距应考虑加宽。两股钢轨的顶面应置于同一水平差。从轨道的纵断面上看,轨道的几何形位包括轨道的前后上下。钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度,为行车平稳创造条件。

  两根钢轨轨头内侧之间的距离称为轨距。我国规定,轨距应在钢轨头部内侧顶面下16mm处测量。我国铁路主要采用1435mm的标准轨距,世界各国铁路也普遍采用1435mm的轨距。轨距宽于1435mm的称为宽轨铁路,如俄罗斯采用1524mm的宽轨铁路 。轨距窄于1435mm的称为窄轨铁路。我国云南省尚有从昆明至河口的1000mm的窄轨铁路。在机车车辆不断运行的情况下, 轨距可能产生一定的误差,我国规定标准轨距的误差宽不得超过6mm,窄不得超过2mm。

  轨距应大于轮对宽度(轮对的两轮缘外侧距)。轮对的轮缘与钢轨之间应留有一定的活动间隙δ,称为游间。

  钢轨与轮缘间留有游间是为了轮缘能在两根钢轨间自由滚动,而不会被卡住,并减少轮轨磨耗和运行阻力。但游间过大又会增加车辆运行时的横向摆动,即车辆蛇行运动幅度。我国规定游间正常值为14 mm,最小值为9 mm,最大值为47 mm。

  轨距和水平均用道尺来测量。通常每6.25m检查一处,即每节12.5m钢轨的接头及中间各检查一处。

  在直线上钢轨不是竖直铺设,而要向内倾斜1:40的坡度,称为轨底坡。轨底坡的设置是利用钢轨垫板做成1:40的坡度,钢轨安置在垫板上而形成内倾度。设置轨底坡的目的是为了钢轨能适应车辆的圆锥形踏面(车轮踏面接触轨头的主要局部为1:20的圆锥面) , 使车轮压力集中于钢轨中轴线,减少轨头偏心磨耗。

  铁路车辆的轮对固定于转向架上,车辆在曲线上运行时,转向架对于车体可以转动,而转向架上的车轴是平行的不能作相互转动,其最外两根车轴之间的距离称为固定轴距。二轴转向架在曲线上运行时,通常是前一轮对的外轮缘紧靠外轨,

  列车在曲线上运行时,由于离心力的作用使曲线外轨受到较大的压力,因而造成外轨比内轨磨耗大,出现两根钢轨磨耗不均匀的现象。同时,旅客受到离心力的作用也感到不舒适,如果离心力过大还可能导致列车倾覆。因此,为了消除这些不良影响,通常是将曲线上的外轨抬高,使机车车辆向内倾斜,以

  超高的程度,应使超高后机车车辆的重力Qg与离心力f的合力正好作用于两根钢轨中心距离S的中点。 这样,两根钢轨的受力又相等了。

  为了确保机车车辆在铁路线路上运行的平安,防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备,而对机车车辆和接近线路的建筑物、设备所规定的不允许超越的轮廓尺寸线,称为限界。铁路根本限界可分为机车车辆限界和建筑接近限界两种。

  机车车辆限界是机车车辆横断面的最大极限,它规定了机车车辆不同部位的宽度、高度的最大尺寸和底部零件至轨面的最小距离。机车车辆的任何部位,在任何情况下〔除特殊情况〕都不得超出机车车辆限界规定的尺寸。机车车辆限界是和桥梁、隧道等限界起相互制约作用的,当机车车辆在满载状态下运行时,也不会因产生摇晃、偏移等现象而与桥梁、隧道及线路上其他设备相接触,以保证行车平安。

  建筑接近限界是一个和线路中心线垂直的横断面,它规定了保证机车车辆平安通行所必需的横断面的最小尺寸。凡靠近铁路线路的建筑物及设备,其任何局部〔和机车车辆有相互作用的设备除外〕都不得侵入限界之内。

  由图可知,在机车车辆限界和直线建筑限界之间,留有一定的空隙,称为平安空间。留有平安空间的目的:一是为组织“超限货物列车〞运行;二是为适应运行中的列车横向晃动偏移和竖向上下振动,防止与邻近的建筑物或设备发生碰撞。

  当货物装车后,货物任何局部的高度和宽度超过机车车辆限界,称为超限货物。按货物超限的程度,分为一级超限、二级超限、超级超限三个级别。

  列车运行在曲线上时,由于车体中心线与轨道中心线不吻合,两转向架中心销之间的车体中心线向曲线内侧偏移,车体纵向两端向轨道外侧突出,车体与建筑限界之间的平安空间减小,同时由于曲线地段的外轨超高使车体向曲线内倾斜,也使车体与建筑限界之间的平安空间减小。为保证列车在曲线上的运行平安,曲线地段建筑限界应在直线建筑限界的根底上适当加宽。

  4800mm:机车车辆的中部最大高度,限界规定为4800毫米 ,因此机车车辆顶部的任何装置,如高烟囱、放置防火罩或天窗的开度等,均应保持在4800毫米以内,防止机车车辆顶部与桥梁、隧道上部相撞。

  3400mm:机车车辆在钢轨水平面上部1250至3600毫米范围内 ,其宽度规定为3400毫米,但为了安装路签受机及悬挂列车侧灯,允许左右各加宽100毫米。

  1250mm:在钢轨水平面上1250毫米高度以下,机车车辆宽度应逐渐缩减,因为在这个范围内,建筑物和设备较多,如站台、道岔转辙器、电气装置等,为防止与这些设备接触,所以规定不同的限界要求。

  2440:信号机、水鹤、跨线桥柱、雨棚、天桥〔距正线及通行超限列车的站线〕距线路中心的最小距离。

  2150:信号机、水鹤〔距不通行超限货物列车的站线〕距线:直线建筑接近限界的最大高度。

  6500:在电力机车牵引的线路上,建筑接近限界的最大高度为6550毫米,困难时可6200毫米。这是考虑到线路上空有输电接触网。

  优点:具有弹性减振、排水及方便维理养护等特点,铺设方便、造价低、容易维修等优点,是各国普通铁路轨道的主要结构型式。

  缺点:随着行车速度的提高,轨道的振动效应增强,道床剩余变形积累显著。尤其高速时,更表现为:

  1〕维修工作量增长显著,轨道不平顺(不均匀变形)增长较快,高速列车的舒适和平安性显著降低;

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