(一)轨距
轨距为两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距离。因为钢轨不是水平放置的缘故,所以规定,轨距应在钢轨头部内侧面下16mm处量取。
目前,世界大多数国家地铁和轻轨普遍采用1435mm轨距,称为标准轨距。我国已建的城市轨道交通线路的轨距都是采用1435mm。在运量较小的轻轨和新型有轨电车线路中,也有采用1067mm、1000mm 和762mm 轨距。轨距小于1435mm者称为窄轨距。
为使轨道交通车辆能顺利通过轨道,轨道的轨距必须略大于轮对宽度,有一定的游间。当轮对的一个车轮轮缘与钢轨贴紧时,另一车轮轮缘与钢轨之间的游间δ为 (见图4-20)
图4-20 轮对宽度、轨距和游间
式中 S——轨距,mm;
q——轮对宽度,mm。
计算δ值时,没有把轮对宽度由于车轴挠曲而产生的变化量及轨距在列车通过时可能发生的弹性扩大(一般可取2mm)考虑在内。
游间不能过大,否则会使车辆行驶时的蛇行运动的幅度加大,横向加速度、轮缘对钢轨的冲击及作用于钢轨上横向力也随之而增加。行车速度愈高,这种影响愈严重。所以,为了提高行车的平稳性和减少轮轨之间的动力作用,δ应加以限制。目前,英国已把原来的标准轨距从1435mm减小为1433mm,德国减小为1432mm。
(二)水平
水平是指两股钢轨的顶面,在直线地段应保持在同一水平面上,简单地说就是轨道上左右钢轨的水平。保持水平的目的是使两股钢轨受力均匀,并保证车辆平稳行驶。
水平也可用道尺或轨检车进行测量。其误差的规定如表4-6所示。
实践中,有两种性质不同的钢轨水平误差,对行车的危害程度也不一样。一种水平误差是在一段相当长的距离内,一股钢轨的轨顶较另一股高,只是水平误差保持容许范围值内;另一种称为三角坑或轨道竖向扭曲,它是指在一段不太长的距离内,先是左股钢轨高,后是右股钢轨高,或者与此相反,如图4-21所示。轨道上存在三角坑会出现车轮不能全部正常压紧钢轨的现象,在最不利的情况下甚至可以爬上钢轨,引起脱轨事故。
表4-6 轨道几何尺寸容许误差
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图4-21 线路上三角坑的夸大示意图
表4-6中规定了在延长6.25m范围内水平误差变化量。在超高顺坡地段的水平变化率(含超高)最大不得大于3%。
(三)前后高低
轨道的纵向平顺情况称为前后高低,其容许误差见表4-6的规定。
轨道的前后高低亦即轨面不平顺是有以下两种原因产生的:一种是经过一段时间列车运行后,因道床的累积变形,路基不均下沉,三角坑和弹性不均匀等原因,使轨面出现高低不平,这种不平顺的长度较长,车轮沿不平顺的全长滚动;另一种是因钢轨的波形磨耗、接头焊缝、打塌及轨面擦伤等原因形成的轨面不平顺,当车轮通过这种不平顺时,车轮不触及不平顺的底部。
控制纵向不平顺的大小,对降低轮轨间的动力作用,减小对轨道的破坏是十分重要的。
(四)方向
方向又称为轨向,指的是轨道中线位置应与它的设计位置一致。但在轨道交通车辆运行过程中,往往可使直线轨道不直,曲线轨道不圆顺。直线轨道由长度为10~20m左右的波浪形“曲线”组成。曲线轨道不圆顺则表现在缓和曲线和圆曲线上的曲率发生变化,成为有很多不同曲率半径圆弧组成的复曲线,形成严重的方向不平顺。
轨道方向不良,对行车的安全和平稳具有特别重要的意义。在无缝线路地段,若轨道方向不良,则到了高温季节,在一定条件下,还会引起胀轨跑道,严重威胁行车安全。
表4-6中列出轨道方向的允许误差。直线轨道上的误差是用10m弦量得的偏离直线方向最大矢度;曲线轨道上的误差是用20m弦量得的圆曲线或缓和曲线上的正矢与计算正矢之差。
(五)轨底坡
因车轮踏面的主要部分为1∶20的锥面,所以在直线上,钢轨不应竖直铺设,而要适当地向内倾斜,因此我们定义轨底坡为钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度 (也称为内倾度),轨底坡的调整范围如表4-7所示。
表4-7 内股钢轨轨底坡调整范围
设置轨底坡的目的是为了使车轮压力集中于钢轨的中轴线上,减小荷载偏心矩,降低轨腰应力,避免轨头与轨腰连接处发生纵裂。此外,车轮踏面的1∶20的部分能与轨顶面的中部接触,增加了轮轨间的接触面积,减小了接触应力和由此产生的塑性变形。
在任何情况下,轨底坡不应大于1∶12,或小于1∶60。
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