第四節　輪對內側距離與線路的關系

一、輪對內側距離與線路尺寸的關系

輪對在正常狀態線路上運行時，輪緣的內側距離和車輪踏面幾何形狀，是影響行車安全和運行平穩性的重要因素。輪對內側距有嚴格規定，一般鐵路標準輪對內側距離為（1353±3）mm，因為它影響到如下幾個方面。

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，實現輪對的自動調中作用，并且，避免對輪對兩側車輪直徑的允許公差要求過高，避免輪軌之間的過分滑動及偏磨現象。我國《鐵路技術管理規程》規定，對于標準軌距線路，無論在直線上或曲線上的最小軌距為1433mm，而標準輪對最大內側距離為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下輪緣與鋼軌不致發生嚴重磨耗。但從車輛運行品質角度考慮，游間過大可能增大蛇形運動的振幅，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，輪緣與鋼軌的游間不宜太大也不能太小。

2.安全通過曲線：為了便于機車車輛在曲線區段轉向，曲線軌距都要適當加寬，《鐵路技術管理規程》規定最小曲線半徑區段的最大軌距為1456mm。輪對運行到曲線區段時，由于離心現象，一側車輪輪緣緊靠外軌，輪對另一側踏面在內軌上應保證有足夠的寬度，以防輪對踏面單位接觸應力過大而產生裂紋或變形甚至脫軌。內側面車輪踏面在內軌上的這個必要的寬度，叫做安全搭載量。

標準型輪對的最小內側距離為1350mm，輪緣厚度最薄為23mm，輪輞厚度為135mm。假定一側輪緣緊貼鋼軌，則另一側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）

如果考慮到運用中可能產生的不利因素，則

①鋼軌頭部圓弧半徑最大為13mm；

②鋼軌負載后造成的彈性外擠開為8mm；

③車輪踏面外側倒角為5mm；

④輪對負載后內側距離減小量為2mm。

按最不利的條件累計后，則車輪踏面實際安全搭載量λ′為：

λ′=52-13-8-5-2=24（mm）

由上述計算可知，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致車輛脫軌。

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

（1）輪對最大內側距離加上一個最大輪緣厚度，應小于或等于1391mm，即1356+32=1388mm<1391mm。如大于1391mm，車輪輪緣將騎入轍叉心另一側，導致脫軌。

（2）輪對最小內側距離應大于1348mm，否則，輪緣內側面將被護輪軌擠壓，不能安全通過道岔。

從上面的分析可知，應該對輪對內側距離要有嚴格的規定。

二、踏面斜度與曲線半徑

車輛通過曲線時，為使壓裝在同一車軸上左右兩個車輪與輪軌之間不發生滑動現象，理想情況是運行中外輪滾動的距離與外軌長度相適應，內輪滾動距離與內軌長度相適應，于是每個瞬時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），輪對以如此狀態通過曲線，稱為徑向通過曲線。這樣的通過，可以減小運行阻力，減小輪軌之間的磨耗，并有利于避免脫軌現象的發生。由于輪對踏面具有斜度λ，輪緣與鋼軌之間存在游間，當車輪外移y時，可使內側車輪以小半徑r0-λy，外側車輪以大半徑r0+λy同時滾動。在純滾動條件下，錐形車輪通過曲線如圖2-20所示。因為b、r0、y與R相比均是最小的量，故可運用三角形相似定理，近似得到下式

則有

式中　R——曲線半徑，也是輪對純滾動時轉動半徑；

r0——車輪半徑；

λ——踏面斜度或等效斜度；

b——輪對的兩滾動圓半徑；

y——輪對橫向外移量。

分析上式可知，若b、r0、y各參數為常數，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，在不發生活動現象的情況下可以通過較小的半徑R的曲線。

實際運行線路，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，應允許輪對橫移量y增大，也就是要求曲線區段輪軌之間的游間比直線區段要加大，也就是把外側鋼軌外移。在《鐵路技術管理規程》中具體規定了曲線的加寬。例如，曲線半徑R<350m時，軌距最大寬度為1456mm（mm），輪緣最小內側距離為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，曲線區段（R≤650mm時）的軌距要加寬。