第四節(jié)　輪對內(nèi)側(cè)距離與線路的關(guān)系

一、輪對內(nèi)側(cè)距離與線路尺寸的關(guān)系

輪對在正常狀態(tài)線路上運(yùn)行時(shí)，輪緣的內(nèi)側(cè)距離和車輪踏面幾何形狀，是影響行車安全和運(yùn)行平穩(wěn)性的重要因素。輪對內(nèi)側(cè)距有嚴(yán)格規(guī)定，一般鐵路標(biāo)準(zhǔn)輪對內(nèi)側(cè)距離為（1353±3）mm，因?yàn)樗绊懙饺缦聨讉€(gè)方面。

1.保證輪緣與鋼軌之間有一定游間，以減少輪緣與鋼軌的磨耗，實(shí)現(xiàn)輪對的自動(dòng)調(diào)中作用，并且，避免對輪對兩側(cè)車輪直徑的允許公差要求過高，避免輪軌之間的過分滑動(dòng)及偏磨現(xiàn)象。我國《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，對于標(biāo)準(zhǔn)軌距線路，無論在直線上或曲線上的最小軌距為1433mm，而標(biāo)準(zhǔn)輪對最大內(nèi)側(cè)距離為1356mm，見表2-14。車輪輪緣最大厚度為32mm，輪緣與鋼軌之間最小游間δ可由下式求得：

δ=1433-（1356+32×2）=13（mm）

由上式可知，每側(cè)輪緣與鋼軌之間的平均最小游間為6.5mm，這樣的游間可以保證正常狀態(tài)下輪緣與鋼軌不致發(fā)生嚴(yán)重磨耗。但從車輛運(yùn)行品質(zhì)角度考慮，游間過大可能增大蛇形運(yùn)動(dòng)的振幅，則要求有盡可能小的游間。因此，從保證行車安全的考慮出發(fā)，輪緣與鋼軌的游間不宜太大也不能太小。

2.安全通過曲線：為了便于機(jī)車車輛在曲線區(qū)段轉(zhuǎn)向，曲線軌距都要適當(dāng)加寬，《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定最小曲線半徑區(qū)段的最大軌距為1456mm。輪對運(yùn)行到曲線區(qū)段時(shí)，由于離心現(xiàn)象，一側(cè)車輪輪緣緊靠外軌，輪對另一側(cè)踏面在內(nèi)軌上應(yīng)保證有足夠的寬度，以防輪對踏面單位接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋或變形甚至脫軌。內(nèi)側(cè)面車輪踏面在內(nèi)軌上的這個(gè)必要的寬度，叫做安全搭載量。

標(biāo)準(zhǔn)型輪對的最小內(nèi)側(cè)距離為1350mm，輪緣厚度最薄為23mm，輪輞厚度為135mm。假定一側(cè)輪緣緊貼鋼軌，則另一側(cè)車輪踏面的理論安全搭載量可由下式求得：

λ=1350+23+135-1456=52（mm）

如果考慮到運(yùn)用中可能產(chǎn)生的不利因素，則

①鋼軌頭部圓弧半徑最大為13mm；

②鋼軌負(fù)載后造成的彈性外擠開為8mm；

③車輪踏面外側(cè)倒角為5mm；

④輪對負(fù)載后內(nèi)側(cè)距離減小量為2mm。

按最不利的條件累計(jì)后，則車輪踏面實(shí)際安全搭載量λ′為：

λ′=52-13-8-5-2=24（mm）

由上述計(jì)算可知，輪對在最不利的情況下仍有24mm的安全塔載量，足以保證行車安全，不會因搭載量不足而導(dǎo)致車輛脫軌。

3.安全通過道岔：《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，轍叉心作用面至護(hù)輪軌頭部外側(cè)的距離不小于1391mm，而轍叉翼軌作用面至護(hù)輪軌頭部外側(cè)的距離不大于1348mm（圖2-18和圖2-19）。為此要求：

（1）輪對最大內(nèi)側(cè)距離加上一個(gè)最大輪緣厚度，應(yīng)小于或等于1391mm，即1356+32=1388mm<1391mm。如大于1391mm，車輪輪緣將騎入轍叉心另一側(cè)，導(dǎo)致脫軌。

（2）輪對最小內(nèi)側(cè)距離應(yīng)大于1348mm，否則，輪緣內(nèi)側(cè)面將被護(hù)輪軌擠壓，不能安全通過道岔。

從上面的分析可知，應(yīng)該對輪對內(nèi)側(cè)距離要有嚴(yán)格的規(guī)定。

二、踏面斜度與曲線半徑

車輛通過曲線時(shí)，為使壓裝在同一車軸上左右兩個(gè)車輪與輪軌之間不發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，理想情況是運(yùn)行中外輪滾動(dòng)的距離與外軌長度相適應(yīng)，內(nèi)輪滾動(dòng)距離與內(nèi)軌長度相適應(yīng)，于是每個(gè)瞬時(shí)的車軸縱向中心線與曲線半徑的方向總是相重疊的（保持徑向），輪對以如此狀態(tài)通過曲線，稱為徑向通過曲線。這樣的通過，可以減小運(yùn)行阻力，減小輪軌之間的磨耗，并有利于避免脫軌現(xiàn)象的發(fā)生。由于輪對踏面具有斜度λ，輪緣與鋼軌之間存在游間，當(dāng)車輪外移y時(shí)，可使內(nèi)側(cè)車輪以小半徑r0-λy，外側(cè)車輪以大半徑r0+λy同時(shí)滾動(dòng)。在純滾動(dòng)條件下，錐形車輪通過曲線如圖2-20所示。因?yàn)閎、r0、y與R相比均是最小的量，故可運(yùn)用三角形相似定理，近似得到下式

則有

式中　R——曲線半徑，也是輪對純滾動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑；

r0——車輪半徑；

λ——踏面斜度或等效斜度；

b——輪對的兩滾動(dòng)圓半徑；

y——輪對橫向外移量。

分析上式可知，若b、r0、y各參數(shù)為常數(shù)，則踏面斜度λ與曲線半徑R成反比，這說明增大踏面斜度λ，在不發(fā)生活動(dòng)現(xiàn)象的情況下可以通過較小的半徑R的曲線。

實(shí)際運(yùn)行線路，正線的最小曲線半徑為250mm。為能使車輛順利通過小半徑曲線，應(yīng)允許輪對橫移量y增大，也就是要求曲線區(qū)段輪軌之間的游間比直線區(qū)段要加大，也就是把外側(cè)鋼軌外移。在《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中具體規(guī)定了曲線的加寬。例如，曲線半徑R<350m時(shí)，軌距最大寬度為1456mm（mm），輪緣最小內(nèi)側(cè)距離為1350mm，輪緣厚度最薄限度為23mm，故輪軌之間最大間隙δ′為

δ′=1456-（1350+2×23）=60（mm）

從上述分析可以得出：

（1）車輪踏面必須有斜度，增大踏面斜度，可以通過較小的半徑曲線。

（2）為了使車輛順利通過曲線，曲線區(qū)段（R≤650mm時(shí)）的軌距要加寬。