轨底坡的作用

时间：2024-07-24

轨底坡的作用是什么？

列车的运行依靠轮轨之间的相互作用，而轮轨间的疲劳和磨损是铁路运输中耗资大的一个问题。随着列车提速和重载牵引的开展，轮轨磨损和疲劳加剧，这种趋势是必然的。但是，通过人为的努力，可以将这种磨损和疲劳减缓并降低到程度。导致车轮及钢轨出现磨损和疲劳的原因很复杂。轮轨之间的几何条件是影响磨损和疲劳的重要因素之一，这是由于钢轨及车轮的接触表面形状直接决定轮轨接触应力的大小。轮轨接触、磨损和疲劳是十分复杂的过程，合理设置轮轨各种几何参数，可以在一定程度上减缓轮轨的磨损和疲劳。其中轨底坡的设置对降低轮轨横向力和冲角、改善轮轨接触条件，从而减缓钢轨侧磨和疲劳是至关重要的。

我国国铁轨底坡的变迁：

我国国铁车辆标准型车轮均采用1 /20的踏面，我准钢轨断面也是按采用1 /20轨底坡设计的。见图1

轨底坡-图1

为我国常用的车轮踏面及标准60 kg /m钢轨的理论匹配关系，可以看出，无论采用传统的标准型踏面还是新型的磨耗型踏面，轨底坡为1 /20时，轮轨接触点基本位于车轮及轨踏面的，磨耗型踏面与标准型踏面在轮轨接触点附近的母线形状也基本重合，故对轨底坡的要求也是一致的。

因此，国铁在1965年以直采用1 /20轨底坡。但当时的轨道结构标准较低，采用钩头道钉扣压钢轨，在机车车辆尤其是蒸汽机车的长期动力作用下，钢轨动态外翻较普遍，使钢轨内口道钉浮起，实际轨底坡变小，接近1 /40，车轮踏面经过一定时间的磨耗后，原1 /20踏面也接近1 /40，故1965年以后国铁将轨底坡改为1 /40。

部分国外铁路轨底坡的设置情况：

欧洲大部分国家、澳大利亚、东南亚、中国香港等国家和地区均按UIC标准采用1 /20的轨底坡，这是因为他们的车轮大多采用了1 /20的锥型踏面或接近1 /20的磨耗型踏面，部分实例参见图2。轨底坡-图2

日本、美国等少数国家采用1 /40的轨底坡，也有个别国家（如瑞典）采用1 /30轨底坡。

我国城轨交通轨底坡取值

我国已开通运营的地铁均沿用了国铁修正后的1 /40轨底坡标准。但是，与国铁的机车车辆相比，地铁车辆轴重轻，轴距小，采用动车组使牵引力分散，且轨道结构采用的扣件及整体道床强度和稳定性都很好，特别是随着60 kg /m重型钢轨的普遍采用以及扣件性能的进一步改善，继续沿用国铁根据20世纪60年代各种条件所修正的1 /40轨底坡，很值得商榷。

北京机场线直线电机轮轨系统拟引进庞巴迪车辆技术，车轮采用磨耗型踏面。庞巴迪依据我准钢轨断面，经过模拟及分析后提出，钢轨轨底坡应采用1 /20，若采用1 /40，则应对轨头进行修磨，以获得的运营质量。这也表明我国城轨交通适于1 /20轨底坡。

轨底坡上道图

国铁1965年根据其机车车辆动载作用及轨道结构的特点，将轨底坡从1 /20改为1 /40。由于所有相关轨道标准设备和产品等均以1 /40的轨底坡标准为基础而设计，故无论其合理性如何，若对其进行修改，牵涉面较广，难度较大。

对于国内城轨交通而言，由于大多数正线均采用短枕式整体道床，即通过短轨枕的倾斜得到轨底坡，仅有数量不多的地面线地段及上海等城市轨道交通工程通过钢筋混凝土长轨枕的承轨台斜坡来实现轨底坡，故修改轨底坡仅需对钢筋混凝土长轨枕的承轨台做局部修改，另需对个别木枕用扣件带轨底坡的铁垫板进行改造，实现难度和成本均较低。

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