教学中对轨道几何尺寸的直观理解

2012-02-23何宏斌

郑州铁路职业技术学院学报 2012年2期

何宏斌

(西安铁路职业技术学院，陕西西安 710600)

一、轨道几何尺寸的形成

轨道几何尺寸是指轨道的几何形状、相对位置和基本尺寸。轨道几何尺寸的正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适及设备的使用寿命和养护费用等起着决定性的作用。

轨道直接承受机车车辆的轮重，并引导其运行，为确保列车的安全运行，轨道框架的两股钢轨之间，必须保持相对稳定的距离。列车在直线地段运行时，两股钢轨的顶面应位于同一水平，列车在曲线上运行时，两股钢轨的顶面应保持一定的相对高差(超过)。在直线地段两股钢轨必须保持顺直，且平行于线路的中心线;曲线上应保持与半径相适应的圆顺度，以使列车平稳通过曲线地段。另外，钢轨的顶面在坡度为零的直线地段，沿纵向也应保持高低一致，以免列车运行时产生上下起伏的颠簸运动。由于列车的轮对形状是锥形的踏面，为了使钢轨承受的车轮的荷载作用在钢轨的中心线上，钢轨在铺设时应向内侧倾斜，使钢轨中心线与车轮荷载作用线在一条直线上。

二、轨道几何尺寸的直观表述

1．轨距

轨距是两股钢轨之间的距离。但对于初次学习的学生而言，这种说法会产生一定的误解。例如，两股钢轨之间的距离有可能是指两股钢轨中心线之间的距离，也有可能是指两股钢轨最外侧之间的距离。另外，就钢轨的断面尺寸而言，上面小下面大，因此在不同的位置也会产生不同的尺寸。所以，对于轨距的表述应非常准确。轨距的具体表述为，两股钢轨头部内侧，钢轨顶面下16mm处两作用边之间的最小距离。对于轨距的理解主要是轨距产生的部位。我国铁路直线轨距采用英国的1435mm，在我国也称为标准轨距。比1435mm宽的称为宽轨距，常用的有1524、1600和1676mm。比标准轨距窄的称为窄轨距，有1067、1000和762mm。

轨距用道尺(也叫轨距尺)进行测量。轨距误差，一般情况下宽不得超过6mm，窄不得超过2mm。所以在线路直线部分，轨距不应大于1441mm，不应小于1433mm。在日常检查时，通常每3m左右检查一处，即在每节12．5m钢轨的接头、中间(俗称大腰)及两个四分之一处(俗称小腰)共检查四处。每节25m的钢轨除上述四处外，中间再加测一次。轨距的直观理解可以结合图1进行。

图1 轨距的形成示意图

2．水平

水平指的是轨道上两股钢轨顶面相对水平的状况。对于水平的理解，一定要记住是左右两股钢轨顶面的比较，在此不要将它和一股钢轨顶面在纵断面上的高低混淆。在坡度为零的直线地段，左右两股钢轨顶面保持同一水平，水平的直观理解可以结合图2进行。

图2 水平的形成示意图

在日常检查时，水平也用道尺进行检查，与轨距的检查位置相同，并与轨距同时进行检查。在《铁路技术管理规范》中规定：水平的允许误差，在维修线路的正线、到发线上，不得大于4mm，其他线不得大于6mm。水平的变化率不得超过1‰。需要注意的是，在曲线地段进行水平的检测时一定要将曲线设置的超高值减去后再进行。

3．高低

一股钢轨顶面纵向的高低差，叫做线路的前后高低。对于高低的理解，一定要记住是单股钢轨顶面的比较，在此不要将它和两股钢轨顶面在水平面上的水平混淆。钢轨顶面若存在前后高的病害，列车通过这钢轨时，就会产生上下颠簸的跳跃运动。此时会增加车轮对钢轨顶面的冲击动力，使道床变形加快，反过来又扩大线路的不平顺，形成恶性循环。这种破坏作用，往往同钢轨顶面的凹凸深度、凹凸点的间隔距离、凹凸点的数目成正比。

图3 高低的形成示意图

在日常检查时，前后高低一般先用目测观察钢轨顶面的整体平顺情况。对直线地段两股钢轨的高低分别进行检查。检查时，先俯身目视不少于20m处钢轨下颚线的高低平顺情况，然后对误差量较大处所用10m弦线检测测量，在钢轨顶面测出10m弦线中间点的矢距。如高低是向上凸起者，应同时使用10或20mm厚的垫块，将弦的两端垫起。线路维修规定，前后高低差一般用10m弦测量应不超过4mm。检测轨面高低时应注意在线路的变坡点处，因铺设时存在有竖曲线，检测时要将竖曲线的影响值减去。

4．轨向(方向)

轨道的方向，是指在直线是否笔直，在曲线是否圆顺，叫做轨向。这种要求的目的是让列车在运行时沿前进方向平稳行进。如图4所示。

图4 轨向的形成示意图

若轨道的方向不良，一般会在钢轨前进方向形成较多的碎弯，列车在通过时，就会产生左右晃动，称蛇行运动。蛇行运动会加速轨距的变化，对于轨道框架的联结零件损坏也比较大，严重时会造成高温季节的胀轨跑道和脱轨事件，严重威胁行车安全。

5．轨底坡

轨底坡是指轨底与轨道平面之间形成的横向坡度，钢轨向轨道中心倾斜，这种倾斜度称为轨底坡。由于车轮踏面主要部分为1∶20的圆锥面，故在直线上的钢轨不应竖直铺设，而要适当地向道心倾斜(如图5所示)。如果钢轨保持竖直，车轮的圆锥面压力将会把钢轨向外挤，从而在钢轨头部产生向外的弯矩，使钢轨向外翻倒、引起钢轨腰部弯曲或折断。

为了提高钢轨的稳定性，延长钢轨的使用寿命，经过现场的实践和试验，我国铁路从1965年后，将直线地段的轨底坡由原来的1/20改为1/40。