铁路轨道几何要素
铁路轨道
一、轨道结构1.轨道：是铁路的主要技术装备之一。
轨道引导列车运行，直接承受来自列车的荷载，并将其传至路基或桥隧结构物。
轨道结构应具有足够的强度、稳定性和耐久性，并具有正确的几何形位，保证列车安全、平稳、不间断的运行。
2.轨道一般由钢轨、轨枕、道床、道岔、连接零件和防爬设备组成。
3.我国铁路正线轨道类型分为特重型、重型、次重型、中性和轻型。
设计时应本着由轻到重逐步增强的原则。
根据路段旅客列车设计行车速度及近期预测运量等主要运营条件确定。
4.钢轨的功能：是铁路轨道的重要组成部件。
其功能在于为为车轮滚动提供阻力最小的表面，并引导列车的车轮运行，直接承受车轮荷载并将其传于轨枕。
在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨兼有轨道电路的功能。
5.钢轨的要求：钢轨应具有足够的强度、耐磨性和稳定性。
钢轨还应具有足够的刚度，其表面应具有良好的平顺性，使之在列车作用时不至产生过大的变形，以减少列车的动力冲击。
6.钢轨的类型：一般以每米质量千克数表示。
我国铁路钢轨的主要类型有75、60、50kg/m和43kg/m。
为满足特殊部位的需要，在标准钢轨断面上进行刨、削或特种工艺轧制形成特种断面钢轨。
7.钢轨断面：作用于直线轨道钢轨上的力，其主要成分是竖直力。
钢轨在列车荷载作用下的弯曲应力大多分布于轨头和轨底，其最佳断面形状为工字型。
钢轨采用工字断面，有三部分组成：①钢轨轨头：高度为E，是直接接触车轮的部分，应具有抵抗压溃和耐磨的能力，，故轨头应大而厚，其外形应与车轮踏面相适应。
钢轨头部顶面应具有足够的宽度（C），以使在其上面滚动的车轮踏面和轨头顶面磨耗均匀。
钢轨头部顶面应轧制成为隆起的圆弧形，使车轮传来的压力更集中于钢轨截面对称轴。
轻型钢轨顶面半径为300mm的圆弧；较重型钢轨顶面半径为80、300、80mm或80、500、80mm的复合圆弧。
②钢轨腰部：必须有足够的厚度和高度，以满足强度条件。
轨腰的两侧为曲线。
轨腰和钢轨头部及底部的连接，必须保证夹板有足够的支承面。
轨道几何形位与轨道管理
ü由1:20和1:10两段组成 ü1:20段 － 轮轨接触段（面） ü1:10段 － 通过小半径曲线轨道时的轮轨接触段（面）
vLM磨耗型踏面
Ø作用与意义
v改善轮轨接触状态，延长部件寿命 v减弱蛇行运动影响
ü机车车辆中心线与轨道中心线不一致；轮对的两个车轮 可自动纠偏。
轨距
Ø定义
v两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距 离
v2 a = max
−
v02
＝
v
2
max
−
gh
R R R S1
ü 特殊：≤ 90mm，110mm（个别）
应用－过超高
Ø过超高
按旅客舒适条件考虑超高设置（过超高）
v实际运行速度小于设置超高时的平均速度
v未被平衡的向心加速度（向心力作用）
Ø计算方法
vmin < v0,
则存在过超高，
Ø规定
∆hg
= 11.8
Ø轨距不平顺 ≯ 2‰
Ø动态轨距扩大小于2mm
轨距
游间与轨距
Ø定义
v钢轨与轮缘之间的空隙。
Ø产生原因
v可使机车车辆顺利通过曲线，轨距略大于 轮对宽度；
Ø限制
v不可过大，否则，车辆蛇行运动幅度加 大，横向加速度及冲击力增大
水平
Ø定义
v两股钢轨顶面
ü在直线上保持在同一水平面上； ü在曲线地段应满足外轨超高均匀和平顺要求。
Ø全轴距
v同一车辆上最前位与最后位轮对距离固定轴距
转向架的构造
Ø构架 Ø弹簧装置 Ø车体与转向架的连接装置 Ø轮对和轴箱 Ø驱动装置 Ø基础制动装置 Ø等
轮对的组成
Ø由一根车轴和两个相同的车轮组成 Ø轮轴配合部位采用过盈配合，牢固且无
高速铁路线路设计与轨道几何优化
高速铁路线路设计与轨道几何优化引言近年来，高速铁路建设在我国取得了巨大的成功，并成为国内交通基础设施建设的重点。
高速铁路的线路设计及轨道几何优化是确保铁路运行安全、稳定和高效的关键。
本文将分为四个章节，介绍高速铁路线路设计与轨道几何优化的相关内容。
一、高速铁路线路设计的基本原则1. 最短路径原则高速铁路线路设计的第一原则是选择最短路径，以减少路线长度和建设成本。
最短路径设计需要考虑地形、土地利用以及各种自然和人为条件的影响。
2. 最小曲线半径原则高速铁路线路设计的第二原则是选择适当的曲线半径，使列车能够以较高的速度安全通过。
最小曲线半径的选择需要考虑列车运行速度、列车类型和地形条件等因素。
3. 轨道坡度控制原则高速铁路线路设计的第三原则是控制轨道的坡度，以确保列车平稳、舒适的行驶。
过大的坡度会影响列车的运行速度和乘坐舒适度。
二、高速铁路轨道几何优化的方法1. 速度曲线优化高速铁路的速度曲线是列车在轨道上行驶时的速度变化图。
通过优化速度曲线，可以实现列车运行时间的最小化。
速度曲线的优化需要考虑列车的最大运行速度、曲线半径和坡度等因素。
2. 横纵向力优化高速铁路列车在运行过程中会受到横向力和纵向力的影响。
为了减少列车的侧向倾斜和纵向震动，需要优化轨道的横纵向力分布。
横纵向力优化的方法包括调整轨道几何参数和改善轨道结构。
3. 轨道轮廓优化高速铁路轨道轮廓是指轨道在横纵向的截面图形。
通过优化轨道轮廓，可以减少轨道的坡度和曲线半径，提高列车的运行速度和稳定性。
轨道轮廓优化的方法包括改变轨道的横断面形状、调整轨道的曲线半径和坡度等。
三、高速铁路线路设计与轨道几何优化的实践案例1. 北京至上海高速铁路北京至上海高速铁路是我国第一条标准动车组高速铁路线路，全长1318公里。
在线路设计过程中，采用了最短路径原则，选择了经济、可行的线路。
轨道几何优化方面，通过优化速度曲线和轨道轮廓，实现了列车的高速、稳定运行。
2. 广深港高速铁路广深港高速铁路是连接中国内地与香港特别行政区的重要交通通道。
铁路工程中的轨道设计与施工要点
铁路工程中的轨道设计与施工要点铁路的建设是国家基础设施建设的重要组成部分，而铁路轨道的设计与施工关系着铁路运行的安全和效益。
本文将从轨道设计、施工要点以及技术要求等方面进行详细探讨。
一、轨道设计首先，轨道设计需要考虑的因素有很多，其中包括轨道的线路选择、轨道几何设计和轨道边界设计等。
1. 轨道线路选择在进行轨道线路选择时，需要考虑地理地形、地质条件、气候环境等因素。
例如在平原地区，可以选择直线线路；而在山区，需要选择合适的曲线半径和坡度，以保证列车的运行安全和舒适性。
2. 轨道几何设计轨道几何设计是指确定轨道平面和立体的形状和尺寸。
其核心要素包括轨行区、侧标区、轨道板、缓和曲线和叠置曲线等。
其中，轨行区的设计需要考虑列车的运行速度、运输能力和安全性等因素；而轨道板的设置则要根据列车的荷载情况来确定。
3. 轨道边界设计轨道边界设计主要包括轨道几何边界和轨道结构边界。
轨道几何边界是指轨道的限界，包括平面限界和垂直限界等；而轨道结构边界则是指轨道结构与其他工程结构之间的相对位置关系。
二、施工要点在进行轨道施工时，需要注意如下几个要点。
1. 基础设施建设轨道施工前，需要进行基础设施的建设工作。
其中包括地下管线的迁改、桥梁隧道的建设和环境保护等。
这些工作需要提前规划和安排，以确保施工的顺利进行。
2. 材料选用轨道施工过程中，对材料的选用至关重要。
轨道材料应具备良好的强度、耐久性和抗腐蚀能力。
同时，为了保证列车的平稳运行，选用的轨道材料应具备较高的轴重承载能力和减振措施。
3. 施工质量控制施工质量的控制是轨道施工的关键。
必须确保轨道的几何形状、安装尺寸和轮廓精度等符合施工设计要求。
此外，还需要对轨道道床和摊铺工艺进行控制，以保证施工的质量和速度。
三、技术要求铁路工程中的轨道设计与施工需要满足相关的技术要求，以确保铁路的安全和稳定运行。
1. 设计标准轨道设计要符合国家和行业相关的标准和规范。
例如，对于高速铁路，需要满足《高速铁路线路工程技术标准》的要求；而对于城市轨道交通，需要满足《城市轨道交通工程技术标准》的要求。
轨道及道岔安装标准
轨道及道岔安装标准轨道及道岔是铁路运输系统中非常重要的组成部分，它们的安装标准直接影响着铁路线路的运行安全和效率。
下面将对轨道及道岔的安装标准进行详细介绍。
1. 轨道安装标准：- 轨道的布放应符合设计要求，包括线路的几何参数、纵断面、坡度等。
轨道的平整度也是一个重要的指标，要求轨道横向和纵向的不平整度不得超过国家标准规定的范围。
- 轨道应有足够的路基宽度和厚度，以确保轨道的稳定性和承载能力。
轨道的布置也应考虑到水平和垂直曲线的要求。
- 轨道固定装置的安装应符合相关规范，包括道钉、道夹、嵌板等。
道钉的数量和布置应符合规范要求，确保轨道的稳固性。
- 轨道的连接应采用可靠的连接方式，如钢轨焊接或螺栓连接等。
连接处的检查和维护应定期进行，以确保连接件的完好和牢固。
2. 道岔安装标准：- 道岔的布置应符合设计要求，包括布置位置、轨距、道岔区段的长度等。
道岔区段的长度应保证列车正常行车和换线操作的需要，同时还要考虑到道岔的耐久性和维护。
- 道岔的几何要素应符合规范，包括道岔的角度、切线长度、平曲线半径等。
这些要素对列车的行车安全、行车平稳性和运行速度都有重要影响。
- 道岔的连接部分应严格按照规范要求进行，确保连接牢固、不松动，并能够保持良好的导电性能。
连接件的选材和质量也应符合相关标准。
- 道岔的控制机构应安装在合适的位置，方便操作和维护，并能够正常工作。
该机构的安装需要考虑到环境要求，如防水、防尘等。
轨道及道岔的安装是一个非常复杂和严谨的工作，需要按照相关标准和规范进行。
只有在安装过程中严格按照标准要求操作，才能确保轨道和道岔的安全、稳定和有效运行。
相关的巡检和维护工作也是非常重要的，确保轨道和道岔的长期使用性能。
铁路设计中的轨道几何参数优化方法探索
铁路设计中的轨道几何参数优化方法探索引言：铁路作为一种重要的运输方式，对于交通运输的发展和国民经济的繁荣起着关键作用。
而良好的轨道几何参数设计是确保铁路运输安全和效率的关键因素之一。
本文将探索铁路设计中的轨道几何参数优化方法，旨在提高铁路运输的效率和安全性。
一、轨道几何参数的重要性铁路轨道几何参数是指铁路线路从技术角度来衡量其几何形状的参数。
这些参数包括轨道曲线的半径、调整斜坡、超高等。
合理的轨道几何参数设计能够提高车辆的稳定性、降低行车阻力、减少能耗、延长设备寿命，并且对于信号系统和高速运输具有重要影响。
二、传统的轨道几何参数设计方法1. 以经验为基础的设计方法传统的铁路设计方法通常是基于经验的，根据已有经验和实际情况确定轨道几何参数。
这种方法在一定程度上可行，但由于缺乏科学依据，难以保证设计结果的准确性和优化度。
2. 基于规范的设计方法铁路建设通常需要遵循一系列的规范和标准，规范化设计方法是一种相对常用的方法。
这种方法依赖于规范中制定的计算公式和参数要求，以保证设计方案符合安全和经济性要求。
然而，由于规范的制定是基于经验和历史数据的总结，并不能很好地符合不同运输条件和需求的变化。
3. 基于模型的设计方法随着计算机技术的发展，基于模型的设计方法逐渐成为了轨道几何参数优化的新趋势。
这种方法通过对铁路系统进行模拟和分析，通过优化算法寻求最佳的设计方案。
这种方法能够考虑到复杂的交通流量、动力学特性和能量消耗等因素，提高了设计的科学性和准确性。
三、基于模型的轨道几何参数优化方法1. 数学规划方法数学规划方法是一种常用的优化方法，可以利用数学模型对铁路轨道几何参数进行分析和求解。
或者采用基于线性规划、非线性规划或整数规划的方法来确定最佳参数取值，或者使用多目标优化算法来获取一组最优解。
2. 遗传算法遗传算法是一种模拟自然进化的优化算法，适用于复杂的非线性问题。
通过模拟遗传过程中的选择、交叉、变异等过程，不断优化轨道几何参数。
铁路轨道几何参数优化研究
铁路轨道几何参数优化研究铁路作为现代社会交通的重要组成部分，对于国家经济发展和人民生活质量的提升起着重要作用。
而铁路的轨道几何参数优化研究，是提高铁路线路运行安全、减轻车辆的运行阻力和破坏以及提高客运舒适度的重要手段之一。
本文将从轨道几何参数优化研究的意义、影响因素以及优化方法等方面进行论述。
一、轨道几何参数优化研究的意义铁路轨道几何参数的优化研究对于保证铁路线路的安全运行至关重要。
铁路线路的几何参数包括轨道弧线半径、坡度、曲线过渡、超高等，这些参数的合理设计与优化可以从根本上提高列车的运行稳定性、行驶平稳性和减少列车的运行阻力，从而减少事故发生的可能性。
另外，轨道几何参数的优化还可提高列车的乘坐舒适度，为乘客提供更加安全、舒适的出行环境。
因此，轨道几何参数的优化研究对于铁路建设和运营具有重要的现实意义。
二、轨道几何参数优化的影响因素轨道几何参数的优化受到多方面因素的影响。
首先，列车运行速度是影响轨道几何参数优化的重要因素之一。
高速列车对于线路曲率和坡度敏感，因此在高速铁路中对于轨道几何参数的要求更加严格。
此外，地理环境、土壤特性和气候条件等也会对轨道几何参数的设计与优化产生影响。
不同地区和地形的特点会使得轨道几何参数设计的重点有所不同。
三、轨道几何参数优化的方法1.数值仿真模拟数值仿真模拟是轨道几何参数优化研究中常用的方法之一。
通过建立适当的数学模型，运用计算机软件模拟列车在不同轨道几何参数下的运行情况，可以预测列车的运行性能，并根据模拟结果进行优化设计。
2.实验研究实验研究是轨道几何参数优化的另一种方法。
通过在实际铁路线路上对不同几何参数进行测试，收集数据并进行分析，可以了解到不同几何参数对列车行驶的影响，并对轨道几何参数进行优化。
3.经济性分析轨道几何参数优化的另一个重要考虑因素是经济性。
对于轨道几何参数的优化方案，需要考虑其对于建设与维护成本的影响。
通过进行经济性分析，可以评估不同优化方案的经济效益，进一步指导决策和设计。
第五章_轨道结构几何形位
第五章轨道几何形位轨道几何形位指的是轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸，是保证列车按规定速度安全平稳运行的重要条件之一。
轨道由直线和曲线组成。
直线部分的方向应保持笔直，曲线部分应圆顺，称之为轨道的方向；轨道在立面上应符合线路设计标高，称之为高低；两股钢轨之间应保持一定的距离，称之为轨距；两股钢轨的顶面应位于同一水平或保持一定的相对高差，称之为水平；为使钢轨顶面在有锥形踏面的车轮荷载作用下受力均匀，两股钢轨均应向内倾斜铺设，称之为轨底坡。
曲线轨道除应满足上述要求以外，还应根据机车车辆能顺利通过曲线，对半径很小的曲线，应将轨距加宽；为抵消机车车辆通过曲线时的离心力，应使外轨顶面略高于内轨顶面，形成适当的超高；为使机车车辆平稳地自直线进入圆曲线，或由圆曲线进入直线，直线与圆曲线间，应有一条曲率渐变的缓和曲线，并为外轨逐渐升高、轨距逐渐加宽创造必要的条件。
本章主要讨论直线、曲线轨道的几何形位，道岔部分的几何形位在道岔部分叙述。
第一节机车车辆基本知识机车车辆一般可分为车体和走行两大部分。
车体用来载人、运货或设置动力设备，走行部分是将机车车辆的荷载传递到轨道上，并在轨道上走行。
19世纪的铁路车辆是直接将轮对安装在车厢下，所以车辆的运行性能较差，车辆载重量也较小。
现代机车车辆的走行部分基本上都采用转向架形式。
转向架的类型很多，主要可分为机车转向架、客车转向架和货车转向架。
转向架的结构大同小异，都由构架、悬挂弹簧、轮对和轴箱、基础制动装置等部分组成。
机车转向架还有动力驱动机构。
与轨道最为密切的是机车车辆的转向架部分。
1.转向架的作用和构造把两或两个以上的轮对用专门的构架组成一小车，称为转向架。
车体就支承在两个转向架上。
为了使得车辆能在线路上平稳运行，则要求转向架具有保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上；具有承受车体重量，传递轮轴牵引力，并使各轴重均匀分配的作用；具有能在直线平稳运行，并能顺利通过曲线的作用；转向架的悬挂弹簧具有良好的减振特性，以减小由于线路不平顺对车体的动力作用；能充分利用轮轨粘着，传递牵引力和制动力，以提高列车牵引效率和保证列车在规定距离内停车的作用。
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'.
轨道几何尺寸
直线轨道的几何尺寸
轨道的几何形位按照静态与动态两种状况进行管理。静态几何形
位是轨道不行车时的状况，采用道尺等工具测量。动态几何形位是行
车条件下的轨道状况，采用轨道检查车测量。本书仅介绍轨道几何形
位的静态作业验收标准，其余内容可参见《铁路线路维修规则》。
一、轨距
轨距是指钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小
距离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，钢轨向内倾斜，车轮轮缘与钢轨侧面接触点发生在钢轨顶面下
10～16mm之间，我国《技规》规定轨距测量部位在钢轨顶面下16mm
处，如图2-4所示，在此处，轨距一般不受钢轨磨耗和肥边底影响，
便于轨道维修工作的实施。
目前世界上的铁路轨迹，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1524mm、
1600mm、1670mm等，用于俄罗斯、印度技澳大利亚、蒙古等国。
小于标准轨距底称为窄轨距，如1000mm、1067mm、762mm、610mm
.
'.
等，日本既有线《非高速铁路》采用1067mm轨距。
我国铁路轨距绝大多数为标准轨距，仅在云南省境内尚保留有
1000mm轨距。台湾省铁路采用1067mm轨距。也有少数地方铁路和
工矿企业铁路采用窄轨距。
轨距用道尺测量，容许偏差值为+6mm和-2mm，即宽不能超过
1441mm,窄不能小于1433mm。轨距变化应和缓平顺，其变化率：正
线、发线不应超过2％（规定递减部分除外），站线和专用线不得超
过3％，即在1m长度内的轨距变化值；正线、到发线不得超过2mm，
站线和专用线不得超过3mm。
为使机车车辆能在线路上两股钢轨间顺利通过，机车车辆的轮对
宽度应小于轨距。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，如图2-5所示。
轮距和轮对宽度都规定有容许的最大值和最小值。若轨距最大值
为Smax,最小值为Smin,轮对宽度最大值为qmax,最小值为qmin,则游
间最大值游间最小值
.
'.
二、水平
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，使两股钢轨所受荷载均匀，以保持列
车平稳运行。水平用道尺或其它工具测量。线路维修时，两股钢轨顶
面水平误差不得超过规定值。
《铁路线路维修规则》规定：两股钢轨顶面水平的容许偏差，正
线及到发线不得大于4mm，其它站线不得大于5mm。
两股钢轨顶面的水平偏差值，沿线路方向的变化率不可不大。在
1m距离内，这个变化不可超过1mm，否则即使两股钢轨的水平偏差
不超过允许范围，也将引起机车车辆的剧烈摇晃。
实践中有二种性质不同的钢轨水平偏差，对行车的危害程度也不
相同。一种偏差称为水平差，这就是在一段规定的距离内，一股钢轨
的顶面始终比另一股高，高差值超过容许偏差值。另一种称为三角坑，
其含义是在一段规定的距离内，先是左股钢轨高于右股，后是右股高
于左股，高差值超过容许偏差值，而且两个最大水平误差点之间的距
离，不足18m。
在一般情况下，超过允许限值的水平差，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的距离内出现水平差超过4mm的三角坑，将使同一转向架的四
个车轮中，只有三个正常压紧钢轨，另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，就有可能是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。因此，一旦发现必须立即消除.
三、轨向
轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。严格地说，经过运营
的直线轨道并非直线，而是由许多波长10～20m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，线路方向对行车的平稳性具有特别重
要的影响。相对轨距来说，轨道方向往往是行车平稳性的控制性因素。
只要方向偏差保持在容许范围以内，轨距变化对车辆振动的影响就处
于从属地位。
在无缝线路地段，若轨道方向不良，还可能在高温季节引发胀轨
跑道事件（轨道发生明显得不规则横向位移），严重威胁行车安全。
《铁路线路维修规则》规定：直线方向必须目视平顺，用10m
弦测量，正线上正矢不超过4mm；站线及专用线，不得超过5mm。
.
'.
四、前后高低
轨道沿线路方向的竖向平顺性称为前后高低。新铺或经过大修后
的线路，即使其轨面是平顺的，但是经过一段时间列车运行后，由于
路基状态、捣固坚实程度、扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不一致
性，就会产生不均匀下沉，造成轨面前后高低不平，即在有些地段（往
往在钢轨街头附近）下沉较多，出现坑洼，这种不平顺，称为静态不
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2mm时称为吊板），或轨枕底与道
碴之间存在空隙（空隙超过2mm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，之中不平顺称
为动态不平顺，随着高速铁路的发展，动态不平顺已广泛收到关注。
轨道前后高低不平顺，危害甚大。列车通过这些地方时，冲击动
力增加，加速道床边形，从而耕进一步扩大不平顺，加剧机车车辆对
轨道的破坏，形成一个恶性循环过程。
一般地说，前后高低不平顺的破坏作用同不平顺（坑洼）的长度
成反比，二同它的深度则成正比。
当车轮通过这些不平顺时，动压力增加。根据试验，连续三个空
.
'.
吊板可以使钢轨受力增加一倍以上。一般来说，长度在4m以下地不
平顺，将引起机车车辆对轨道产生较大的破坏作用，从而加速道床变
形。因此，养路工区决不能允许这种不平顺存在，一旦发现，应在紧
急补修中加以消除。