第五節　車輛在曲線上的偏倚量

一、車輛在曲線上的偏倚

車輛通過曲線時，車體的中央部偏向線路的內方，車體的兩端偏向線路的外方，這種車體的中心線與線路的中心線不能重合而發生偏離的現象叫做車輛偏倚，該偏倚的大小稱為偏倚量。

車輛在曲線上的偏倚量與曲線半徑大小和車體長度有關，曲線半徑越小或車體長度越長，則偏倚量越大，反之，偏倚量越小。

車輛偏倚量過大時，則有可能超過車輛限界，使車輛侵入建筑接近限界，并使車鉤相互摩擦，或引起車鉤自動分離以及不能摘鉤等現象。

二、車輛在曲線上的偏倚量計算

在車輛生產設計和實際應用監裝超限貨物時，需要計算通過曲線時的偏倚量，核查能否保證安全運行。

1.二軸車在曲線上偏倚量的計算

圖1-20表示二軸車在曲線上的車體偏倚情況。由于輪對與車體和車輪與軌道的相對位移都很小，為了簡化計算，假定輪對與鋼軌之間沒有間隙且輪對與車體之間在水平方向沒有任何相對運動；車軸與車體成垂直位置，并假定兩輪對中心線與線路中心線相重合。由圖1-19可知，車體的縱向中心線與線路的中心線僅在前、后輪對的中心B、B1兩點處重合，其余位置均發生偏倚，并且兩輪對之外，車體偏向曲線外側，端部偏倚量最大；在兩輪對之間，車體偏向曲線內側，中部的偏倚量最大。

設：CD=α1為車輛中央部分向內偏倚量，AE=β1為車輛端部向外偏倚量，AA1=L為車體長度，BB1=S為車輛定距，R為線路曲線半徑，GG1為曲線線路中心線。

由圖可見ΔD1CB1～ΔB1CD，得

因　　D1C=D1D-CD=2R-α1

故

因的數值很小，可略去不計，故得

　　（1-1）

在ΔAOC中，

即

展開得

因及的數值很小，可略去不計，上式可寫成

即

將式（1-1）代入，得　　 　　（1-2）

在車體長度、定距和線路曲線半徑已知的條件下，由式（1-1）和式（1-2）可分別求得二軸車輛在曲線上，其中央部分向內偏倚量和兩端的向外偏倚量。

為充分利用限界，在規定的限界條件下，倘若車體端部的偏倚量與中央的偏倚量相等，即α1=β1，則可獲得最大的車輛寬度。把偏倚量α1及β1之值代入這個等式得

上式說明車體長度與其定距之比等于1.4時利用限界較為合理，同時1.4也是跨裝超限貨物時，選擇貨物支承點與貨物長度間最有利的比值。

2.具有轉向架的四軸車輛在曲線上的偏倚量計算

如圖1-21所示，具有轉向架的四軸車輛在曲線上運行時，由于轉向架本身就是一個小的二軸車，其心盤中心也要向線路曲線中心內方偏倚，帶動車體都向曲線中心移動。使車輛中部的偏倚量增加，兩端的偏倚量減少。

由圖1-21可見，轉向架心盤中心向線路曲線中心內方偏倚量α2可根據公式（1-1）求得

因為曲線半徑很大，故α2可視為整個車輛向曲線中心的移動量。于是，轉向架車輛中央部分的總偏倚量為　　　　（1-3）

轉向架車輛端部的總偏倚量為

　　（1-4）

式中　S1——轉向架固定軸距（m）；

S——轉向架車輛兩心盤之間的水平距離（車輛定距）（m）；

L——車體長度（m）。

三、計算車輛及車輛最大寬度的確定

由上面計算公式得知，車輛在曲線上的偏倚量除與線路曲線半徑R有關外，還與車體長度L、車輛定距S、轉向架固定軸距S1有關。鐵路技術管理規程規定，在曲線上自線路中心至建筑限界兩側輪廓線之間的距離將依據曲線半徑R及超高h分別予以擴大，但當車輛幾何尺寸偏大時，若不削減車輛寬度仍然將無法保證安全行車所需的空間。在確定包含制造公差在內的車輛最大允許制造寬度時，GB146.1—1983為了方便計算，引入了“計算車輛”和“計算曲線”，該計算車輛為二軸車，即S1=0，按上述式1-1和式1-2可得計算車輛在計算曲線上的靜偏倚量，見表1-10。

上表所規定的兩種不同的計算車輛類型并非是分別針對貨車與客車的。因為早期的準軌路歷史背景復雜，不同地區、時期存在著不同的限界標準，由于地形復雜、經濟效益等多種原因，部分舊有線路并未按新標準加以改造，如要通行全國準軌路網的車輛必然在尺寸上受到更多的制約，只能用第一種計算車輛來比較，而第二種計算車輛僅能通行符合GB146.2—1983建筑限界的路網。

在設計車輛時，若該車輛在計算曲線上的最大內、外偏倚量小于或等于計算車輛在計算曲線半徑上的相應偏倚量時，則按車限-1A車輛限界的極限輪廓在計入制造公差后設計車寬即可；反之，如果大于計算車輛在計算曲線上的相應偏倚量，則所設計車輛的寬度就必須減少某一數值后才能安全通過限界，其減少的數值為該車輛與計算車輛偏倚量之差中的較大一個值的兩倍。

總之，設計一般車輛時，其最大寬度可以取到與車輛限界相同的寬度，即3400mm。但由于車體外側墻有各種突出的零件（如扶手、腳蹬、雨檐等），而且車輛下部限界（距軌面1250mm高度以下的位置）寬度只有3200mm，所以，車輛車體寬度一般均小于3200mm。

例　我國制造的25型客車，車體長度L=25.5m，，轉向架固定軸距S1=2.4m，運行在半徑R=300m的曲線時，試求車輛的最大允許寬度。

解　25型客車的車輛定距

由表1-8中的第二種計算車輛可查得，計算車輛的中部偏倚量α1=135mm，端部偏倚量β1=146mm。

25型客車車體的偏倚量：

其中部的內偏倚量可用公式（1-3）求得，即

其端部的外偏倚量可用式（1-4）求得，即

通過比較知25型客車車體中央部分內偏倚量超過計算車輛的內偏倚量為137.4-135=2.4（mm），故得出車體寬度為：

B=3400-2×2.4=3395.2（mm）