铁路几何尺寸检测与维修毕业论文逯超.docx
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铁路几何尺寸检测与维修毕业论文逯超
铁路几何尺寸检测与维修
学生姓名：
逯超
学号：
1333691
专业班级：
铁道工程1301
指导教师：
亚林
摘要
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，轨道的两股钢轨之间，应保持一定的距离；两股钢轨的顶面应保持与半径相适应的圆顺度。
为使钢轨顶面在锥形踏面的车轮荷载作用下受力，轨道的两股钢轨均应向侧倾斜，使之有适当的轨底坡。
所以，轮与轨是一组相互作用、相互配合的不同结构体系。
轨道结构的许多标准各几何尺寸，是根据机车车辆的有关尺寸和性能确定的。
因此，研究轨道结构时，必须对机车车辆的走形部分进行了解。
关键字：
引言
铁路运输，对于国民经济健康稳定的发展，具有极其重要的作用，这一点是众所周知的。
我国铁路的发展速度之快，令世人瞩目。
然而，就算是我国铁路如此迅猛的发展，也仍然不能满足客货运输的需求。
因此铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。
这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。
为了保证铁路能够很好的完成运输任务，全面了解和掌握铁路线路常见病害分析及预防整治技术非常的重要。
近年来，随着我国经济的飞速发展，综合国力的不断提升，铁路的发展也得到了质一样的飞跃。
伴随着铁路的发展，势必会对铁路的需求和技术方面也越来越看重。
铁路线路类型、设备、零件随时都在更新换代，因此对于维修方法和技术要求也是越来越严格和科学。
身为铁路工务部门的一名职工，如何搞好工务线路及设备的维修养护工作，为铁路运输安全畅通夯实基础，这不仅仅是我们自己的职责，同时也对确保铁路运输的安全具有极为重要的意义。
1、轨道几何尺寸
1.1列车在轨道上的运行特点
1.11机车车辆类型
目前，我国铁路上采用的机车，以电力机车为主
1.12轮轨间的作用关系
在轨道上运行时，车体的重量及运行中产生的各种力，都是通过轮对传递给钢轨的。
因此，通常把机车车辆与轨道的相互作用称为轮轨间的作用关系。
不论是机车还是车辆，都设有减震的弹簧装置，并分成簧上部分和簧下部风。
其中簧下部分包括轮对和部分弹簧。
当列车在轨道上运行时，簧上部和簧下部对轨道或其相互之间都会产生复杂的振动，如上下跳动、点头振动、摇晃以及蛇形运动等，这些对轨道起破坏作用，影响列车的平稳运行，在最不利情况下甚至会发生脱轨事故。
1.2作用在轨道上的力
作用在轨道上的力比较复杂，但主要有垂直力、横向水平力、纵向水平力等，如图
垂直力
车轮与钢轨的接触点在动力作用下产生垂直力，它的大小由车轮的静压力、车体簧上部分的动载与轨道的相互作用力来决定。
车轮与钢轨接触所产生的力会达到或超过200~250KN，钢轨或车轮的微小不平顺所产生的附加力可达30~50KN。
因此，在维修作业中消灭线路坑洼，保持轨道平顺是很必要的。
横向水平力
横向水平力是由于列车的蛇形运动以及通过曲线时的离心力产生的。
所谓蛇形运动，是指整节车厢或个别轮对，沿轨道前进时做周期性的横向运动，如图所示。
当线路方向不良时，这种运动会加剧，从而增大横向水平力，对轨道起破坏作用，影响列车平稳运行。
所以，在线路维修中拨正线路方向是很重要的。
纵向水平力
因列车的启动、制动或线路存在高低及三角坑以及轨温变化而钢轨部产生的温度力及轨道纵向爬行力等，称为纵向水平力。
脱轨系数
脱轨系数是衡量车轮在横向力作用下，是否会爬上轨头而脱轨的指标。
计算公式是测取的横向力Q与车轮作用于钢轨上的垂直力P之比。
要求Q/P≤1.2，若超过1.2即认为是危险的。
车辆状态或线路状态的不良、车辆偏载以及列车编组或机车操纵不当等原因，都会引起脱轨事故。
根据车轮脱离钢轨的形态，可分为车轮爬行脱轨、车轮滑上脱轨、车轮跳上脱轨、车轮悬浮脱轨和横向力过大因轨道破坏而脱轨等。
根据我国行车安全部门的统计，车轮关系脱轨事故的脱轨形态，大多数是爬轨脱轨。
1.3轨道几何尺寸
轨距
轨距是两股钢轨头部侧轨顶面下16mm处两作用边之间的最小距离。
我国铁路直线轨矩标准定为1435mm，称为标准轨距。
轨距用道尺测量。
规定宽不得超过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6.25米检查一处，即在每节25m钢轨的接头、中间（俗称大腰）、及2个1/4处（俗称小腰）共检查四处，每节12.5m钢轨的接头及大腰各检查一处。
在日常管理上采用的标志符号为：
大于标准的误差为“+”，小于标准的误差为“-”号。
另外轨距的变化率不得超过2%。
在短距离如果有显著的轨距变化，即使不超过允许误差，也会使机车车辆发生剧烈摇摆。
限制轨距变化率对于保证行车平稳，保持轨距方向是非常重要的。
为了使列车行驶平稳，轨距应略大于轮对宽度。
当轮对中的一个车轮轮缘与钢轨贴紧时，另一个车轮轮缘槽与钢轨之间的间隙称为游间，如图示
游间〥=轨距S-轮对宽度p，轨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ｑman，最小值为ｑmin，则游间最大值〥max=Smax-ｑmin,我国机车车辆的轮对宽度q值和轮对游间〥值分别如表
轮对几何尺寸表mm
车轮
轮缘高度
轮缘厚度d
轮缘侧距离T
轮对宽度ｑ
最大（正常）
最小
最大
正常
最小
最大
正常
最小
车辆轮
25
34
22
1356
1353
1350
1424
1421
1394
机车轮
28
33
23
1356
1353
1350
1422
1419
1396
轮轨游间mm
车轮名称
轮对游间〥值
最大
正常
最小
机车轮
45
16
11
车辆轮
47
14
9
轮轨游间〥的大小，对列车运行的平稳性各轨道的稳定性有重要的影响。
如〥太大，则列车运行的蛇形幅度就越大，列车左右摆动就越大，作用于钢轨上的横向力就越大，动能损失就越大，轮轨间撞击也大，加剧轮轨磨耗和轨道变形，严重时将引起撑道脱线，危机行车安全。
为了提高列车运行的平稳性和稳定性，减少轮轨磨耗和动能损失，确保行车安全，需要把游间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，减少直线轨矩是有利的。
改道时轨距按1434mm或1433mm控制，尽管轨头有少量侧磨发生，但达到轨距超限时间得以延长，有利于提高行车稳定性，延长维修周期。
但我国铁路规定：
考虑曲线轨距加宽，轨距在任何时候不得不大于1456mm。
游间〥过小，轮对易被两股钢轨楔住，增加行车阻力和轮轨间的磨损。
必须指出的是，表中没有把车轴挠曲对轮对宽度的影响以及轨距的弹性扩大考虑在。
特别是高铁上应考虑上述影响因素。
水平
水平表明了轨道上两股钢轨顶面相对水平的状况。
轨道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。
水平用道尺或其他工具测量。
钢轨水平偏差有两种：
一种是水平差，指在一段规定的距离，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，指在一段规定的距离，先是左股钢轨高于右股，然后是右股高于左股，产生的相对高差值超过容许偏差值。
在一般情况下，超过允许限制的水平差会引起车辆摇晃和两股钢轨不均匀受力，导致钢轨不均匀磨损，使同一转向架上一个车轮减载或悬空。
严重时引起脱轨事故。
因此，一旦发现必须立即清除。
在日常检查时水平也用道尺检查，通常每6.25m检查一处，且与轨距同时检查。
直线部分按公里前进方向，以左股钢轨为基准，右股钢轨顶面高时的误差用“+”，反之“-”号；在曲线部分，以里股钢轨为基准股，外股钢轨顶面高度比超高大时用“+”号，反之用“-”号。
《铁路技术管理规程》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。
水平变化率不得超过1‰。
即使水平误差不超过容许围，也将会引起机车车辆的强烈振动。
高低
一股钢轨顶面纵向的高低差，叫做线路的前后高低，由于有前后高低而从在的不平顺危害甚大。
前后高低要求，目视平顺。
在日常检查中对直线地段两股钢轨的高低分别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，然后用10m弦线在中间检测测量，前后高低差用10m弦量不超过4mm。
轨向
轨道的方向简称轨向
相对轨距来说，轨向往往是行车平稳性的控制性因素。
在无缝线路，若轨道方向不良，还可能在高温季节引发涨轨跑道事件，严重威胁行车安全。
为了确保行车的平稳和安全，必须定期检查轨道方向，并及时整正。
根据铁路线路维修规则规定：
直线方向目视顺直，用10m弦测量失度，允许误差正线即到发线不得大于4mm，站线及专用线不得大于6mm。
测量线路直线方向时测试者首先应跨站一股钢轨，目视前方找出方向不良的位置，在该处前后轨侧拉10m弦线，测量轨头侧面与弦线间的水平距离，以左股为基准，在轨头侧轨顶面下16mm处测量。
偏向轨道外侧时用“+”号，偏向道心时用“-”。
轨低坡
轨低坡是指轨道平面之间形成的横向坡度。
为了使车轮的压力保持在钢轨的中心线上，我国规定直线地段的轨低坡坡度为1/40。
曲线地段的外轨设有超高，轨枕处于倾斜状态。
因此，在曲线地段应视其外轨超高值而加大轨的轨低坡。
轨低坡设置是否合适，可根据钢轨顶面上由车轮碾磨形成的光带位置来判定。
2轨道几何尺寸常用的检测方法
轨道几何尺寸常用的检测方法分为静态检查和动态检查两种。
线路设备检查是线路养护工作“检查、计划、作业、验收”4个环节中最基本、最重要的环节。
线路设备检查主要有轨道几何尺寸静态检查、轨道几何尺寸动态检查、轨道部件检查等几个方面。
2.1轨道静态检查
静态检测的容、周期及工具
线路设备检查容：
几何尺寸静态检查包括线路和道岔几何尺寸检查。
线路几何尺寸检查分为直线和曲线轨道几何检查。
直线部分检查项目主要有：
轨距、水平、方向及高低。
曲线部分检查项目有：
轨距、水平、曲线正失及高低。
道岔部分检查项目有：
道岔各部轨距、水平、方向、高低、导曲线支距、查照间隔和护背距离。
线路设备检查周期一般为：
（1）正线线路和道岔，每月应检查2次；其他线路各道岔，每月检查1次。
轨距、水平、三角坑、应全面检查，轨向、高低及设备其他状态应全面查看，重点检查，对伤损钢轨、夹板和焊缝应同时检查。
（2）曲线正失，每季应至少全面检查1次。
（3）对无缝线路轨条位移，每2个月应观测1次。
（4）对钢轨焊接接头的表面质量及平直度，每半年应检查1次。
（5）对严重线路病害地段各薄弱处，应经常检查。
常用检查工具有轨距尺、支距尺、弦线等。
静态检测的方法
静态检测常用于日常的养护维修和各病害的查找，其特点是：
检测方便，出动的人员、机具少，检测的围小，主要在各工区和领工区围。
是日常工务维修中最长见的主要工作之一。
（1）轨矩的测量：
一般用道尺测量。
检测部位是：
钢轨头部侧轨顶面下16mm处。
（2）水平的检测：
用道尺进行测量，通常每6.25m检查一处，与轨距的检查位置相同，并与轨距同时进行检查。
在日常管理上采用的标志符号为：
直线部分以左股钢轨为基准股，右股钢轨顶面高时的误差用“+”低时的误差用“-”；曲线部分以里股钢轨为基准，外股钢轨顶面高度比超高大时的误差用“+”号，比超高小时的误差用“-”号。
（3）高低的检测：
检查时先俯身目视不少于20m处钢轨下鄂线的高低平顺情况，后对误差量较大处用10m弦检测测量，在钢轨顶面中间检测测量。
最大失度是弦线与钢轨顶面之间的距离最大者。
前后高低用10m弦量不超过4mm。
（4）轨向的检测：
用十米弦测量失度，允许误差正线及到发线不得大于4mm，站线及专用线不得大于6mm。
测量直线方向时，测试者首先跨站一股钢轨或站在一股钢轨的里侧，目视前方找出方向不良的位置，在该处的前后轨侧拉10m长的弦线，测量轨头侧面与弦线间的水平距离，以左股为基准，在轨头侧轨顶面下16mm处测量。
偏向轨道外侧时用“+”号，偏向道心时用“-”号。
（5）轨低坡的检测
一般通过目测轨顶面的光带位置的方法来判定。
2.2动态检测
线路设备动态检查是设备检查的重要组成部分，通过检查掌握线路局部不平顺和线路区段整体不平顺的动态质量，用以指导线路养护维修工作。
动态检查工具和方法主要有：
轨道检查车检查，机车车载式轨道动态监测装置、智能动态添乘仪添乘机车的检查。
轨道检查车检查
轨道检查车对线路检查主要是了解和掌握线路局部不平顺和线路区段整体不平的动态质量，指导线路养护维修工作。
（1）评定标准：
①各项偏差等级扣分标准：
I级每处扣1分，II级每处扣5分，III级每处扣100分，IV级每处扣301分。
②线路动态评定以km为单位。
③每处km扣分总数为各级、各项偏差扣分总和。
④每km线路动态评定标准：
优良—扣分在50分及以；合格—扣分总数在51~300分；失格—扣分总数300分以上。
（2）检查周期：
铁道部轨道检查车，对允许速度大于120km/h的线路每月检查不少于2遍，对年通过总重25~80Mt以的正线每月检查1遍，对年通过总重小于25Mt的正线每季检查1遍，对状态较差的线路，可适当增加检查遍数。
（3）检测报告
①铁道部轨道检查车检测中发现的问题，应及时通知有关单位，检查后及时将检查报告提交有关单位，每月末向铁道部提交报月度检测、分析报告。
②铁路局轨道检查车检测中发现的问题，应及时通知工务段，检查后向有关单位通报检查结果，每月上旬向铁道部提报上月检查、分析报告。
（4）TQI及其单项管理值的运用
我国铁路的具体做法是，按照单元区段轨道的质量状态，选择单项参数或综合指数，由大到小顺序排列，作为根据维修能力和轻重缓急制定维修作业计划的主要参考。
TQI的管理值，只适用于主要干线。
TQI是衡量线路平均质量状态的综合指数，它具有以下特点：
准确反映线路质量状态的优劣程度；作为各级管理部门对线路质量状态的优劣程度；作为编制线路维修计划和指导维修作业的主要参考数据。
机车车载式轨道动态监测装置
该装置是安装在机车上对轨道状态进行实时监测的安全设备，实时提供轨道状态信息。
该装置由监测单元、软储器和处理分析软件3部分组成。
铁道部运基线路【2004】248号文《机车车载式轨道动态监测装置技术条件》中规定晃车分三级：
II级、III级和IV级。
II级晃车为晃车轻微处所，产生II级晃车较多的地段，应结合轨检车检测和线路静态检查结果，进行经常性保养；III级晃车为晃车较严重处所，出现IV级晃车时，应立即检查线路，对超过临时补修的处所要即使整修。
2.3钢轨检查
钢轨是列车荷载的主要承受体，其24h不间断承受列车车轮的压力和冲击力，是典型的疲劳受力。
因此，对于钢轨的检查也是一项十分重要的工作。
基本要求
钢轨直接承受机车车辆荷载作用，并引导车轮正常行驶。
钢轨折断会造成严重的后果，因此要对钢轨进行探伤检查，及时发现钢轨伤损。
钢轨探伤的主要手段有使用钢轨探伤车、钢轨探伤仪等。
铁道部和铁路局钢轨探伤车，对年通过总重不小于50Mt或允许速度大于120Km/h的线路，每年应至少检查2遍，对年通过总重不小于25Mt的干线，每年应至少检查1遍。
铁路局钢轨探伤车检查中发现问题，应立即通知工务段处理，检查后向有关单位通报检查结果，每月上旬向铁道部提报上月检查、分析报告。
钢轨探伤车的伤损应采用探伤仪进行复核。
探伤周期
钢轨检查的一般周期见表2.3。
表2.3正线、到发线线路和道岔钢轨探伤周期
年通过总重/Mt
年探伤遍数
75kg/m、60kg/m
50kg/m
43kg/m及以下轨
≥80
10
50～80
8
10
25～50
7
8
9
8～25
6
7
8
<8
5
6
7
注：
冬季应缩短探伤间隔时间。
其他站线、专用线的线路和道岔，每半年应检查I遍。
无缝线路和道岔钢轨的焊缝除按规定周期探伤外，应用专用仪器对焊缝全面探伤，每半年不少于１次。
下列情况应适当增加探伤遍数：
（1）冬季
（2）在桥梁上、隧道、小半径曲线、大坡道及钢轨状态不良地段。
（3）伤轨数量出现异常，连续2个探伤周期都发现疲劳伤损地段。
（4）大修换轨初期、超过大修周期地段、钢轨与运量不匹配地段。
伤损处理
钢轨探伤人员发现重伤钢轨，除应立即通知线路车间外，还应通知工务段调度，由工务段调度登记并督促线路车间更换、处理。
3、维修标准
轨距、水平、高低、方向和轨低坡等是轨道最基本的几何形位要素，所谓的养护维修就是要保证上述的几何形位尺寸在一定的容许围。
日常的线路检查也是对于轨道几何形位尺寸的检测，若检测的轨道几何形位尺寸超出要求的几何形位尺寸容许围，则要对轨道线路进行维修，维修的目的就是要使轨道几何形位尺寸恢复到保证行车安全的容许围。
对于轨道几何形位尺寸，我国铁道部有严格的规定。
3.1轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
表3.1～3.4是线路轨道若干容许偏差值表，以此作为日常养护维修的标准。
表3.1道岔轨道静态几何尺寸容许偏差管理值
项目
Vmax>160km/h正线
160km/h≥Vmax>120km/h正线
Vmax≤120km/h正线及到发线
其他站线
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
+2
-2
+4
-2
+6
-4
+4
-2
+6
-4
+8
-4
+6
-2
+7
-4
+9
-4
+6
-2
+9
-4
+10
-4
轨距/mm
3
5
8
4
6
8
4
6
10
5
8
11
水平/mm
3
5
8
4
6
8
4
6
10
5
8
11
高低/mm
3
4
7
4
6
8
4
6
10
5
8
11
轨向（直线）
3
4
7
4
6
8
4
6
10
5
8
11
三角坑（扭曲）
缓和曲线
3
4
6
4
5
6
4
5
7
5
7
8
直线和圆曲线
3
4
6
4
6
8
4
6
9
5
8
10
注：
①轨距偏差不含曲线上按规定设置的轨距加宽值，但最大轨距不得超过1456mm。
2轨距偏差和高低偏差为10m弦测量的最大矢度值。
3三角坑偏差不含曲线超高顺破造成的扭曲量，检查三角坑时基长为6.25m，但在延长18m的距离超过表列的三角坑。
4专用线按其他站线办理
表3.2曲线正矢在作业验收容许偏差
曲线半径R/m
缓和曲线的正矢与计算正矢差/mm
圆曲线正矢连续差/mm
圆曲线正矢最大、最小值差/m
R≤250
6
12
18
250＜R≤350
5
10
15
350＜R≤450
4
8
12
450＜R≤800
4
8
12
R＞800
Vmax≤120km/h
3
6
9
Vmax＞120km/h
2
4
6
注：
曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量。
表3.3曲线正矢经常保养容许偏差
曲线半径R/m
缓和曲线的正矢与计算正矢差/mm
圆曲线正矢连续差/mm
圆曲线正矢最大、最小值差/mm
正线及到发线
其他站线
正线及到发线
其他站线
正线及到发线
其他站线
R≤250
7
8
14
16
21
24
250＜R≤350
6
7
12
14
18
21
350＜R≤450
5
6
10
12
15
18
450＜R≤800
4
5
8
10
12
15
R＞800
3
4
6
8
9
12
注：
专用线按其他站线办理。
表3.4线路经常保养容许偏差
项目
Vmax>160km/h正线
160km/h≥Vmax>120km/h正线
Vmax≤120km/h正线及到发线
其他站线
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
作业验收
经常保养
临时补修
轨距/mm
+2
-2
+4
-2
+5
-2
+3
-2
+4
-2
+6
-2
+3
-2
+5
-3
+6
-3
+3
-2
+5
-3
+6
-3
水平/mm
3
5
7
4
5
8
4
6
9
6
8
10
高低/mm
3
5
7
4
5
8
4
6
9
6
8
10
轨向/mm
直线
3
4
6
4
5
8
4
6
9
6
8
10
支距
2
3
4
2
3
4
2
3
4
2
3
4
三角坑（扭曲）/mm
3
4
6
4
6
8
4
6
9
5
8
10
3.2轨道动态不平顺管理值
线路动态不平顺是指线路不平顺的动态质量反映，主要通过轨道检查车进行检测。
它的检测值直接反馈到线路维修主管部门，主管部门根据线路动态检测值评判线路轨道几何形位尺寸的变化状态并以此来安排人工和机械的养护维修工作。
轨道检查车对轨道动态局部不平顺检查的项目为轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度和横向振动加速度7项。
各项偏差等级划分为四级：
I级为保养标准，II级为舒适度标准，III级为临时补修标准，IV级为限速标准。
各级容许偏差管理值见表3.5。
表3.5轨道动态质量容许偏差管理值
项目
Vmax>160km/h正线
160km/h≥Vmax>120km/h正线
Vmax≤120km/h正线及到发线
I级
II级
III级
IV级
I级
II级
III级
IV级
I级
II级
III级
IV级
轨距/mm
+4
-3
+8
-4
+12
-6
+15
-8
+6
-4
+10
-7
+15
-8
+20
-10
+8
-6
+12
-8
+20
-10
+24
-12
水平/mm
5
8
12
14
6
10
14
18
8
12
18
22
高低/mm
5
8
12
15
6
10
15
20
8
12
20
24
轨向/mm
5
7
10
12
5
8
12
16
8
12
16
20
扭曲（三角坑）/mm
（基线2.4m）
4
6
9
12
5
8
12
14
8
10
14
16
车体垂向加速度（g）
0.10
0.15
0.20
0.25
0.10
0.15
0.20
0.25
0.10
0.15
0.20
0.25
车体横向加速度（g）
0.06
0.10
0.15
0.20
0.06
0.10
0.15
0.20
0.06
0.10
0.15
0.20
注：
①表中各种偏差限制为实际幅值的半峰值
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