轨道作业题答案本科.docx
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轨道作业题答案本科
RUSERredactedonthenightofDecember17,2020
轨道作业题答案本科
第一章轨道结构
1.轨道结构主要包括哪几部分，各有什么作用
答：
铁路轨道是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及防爬设备组成。
钢轨用于引导机车车辆行驶，并将所承受的荷载传布于轨枕、道床及路基。
同时，为车轮的滚动提供阻力最小的接触面。
轨枕承受来自钢轨的压力，使之传布于道床。
同时利用扣件有效地保持两股钢轨的相对位置。
道床是轨枕的基础，在其上以规定的间隔布置一定数量的轨枕，用以增加轨道的弹性和纵、横向移动的阻力，并便于排水和校正轨道的平面和纵断面。
道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时必不可少的线路设备。
联结零件是联结钢轨或联结钢轨和轨枕的部件。
前者称接头联结零件，其作用是有效地保证钢轨与钢轨或钢轨与轨枕间的可靠联结，尽可能地保持钢轨的连续性与整体性，后者称中间联结零件（或扣件），其作用是阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动，确保轨距正常，并在机车车辆的动力作用下，充分发挥缓冲减振性能，延缓线路残余变形的积累。
2.钢轨类型怎样表示，目前我国铁路标准钢轨类型有哪几种标准长度有几种各是多少标准缩短轨有几种、缩短量各是多少
钢轨的类型，以每米长的重量（kg／m）表示。
目前，我国铁路钢轨类型有75、60、50、43及38kg／m等五种。
我国标准钢轨长度为及25m两种。
以及新近生产的50m和100m的标准轨，对于75kg/m的钢轨只有25m的一种。
另外，还有用于曲线轨道上比12.5m标准轨缩短40、80、120㎜和比25m标准轨缩短40、80、160㎜的六种标准缩短轨。
3.轨缝预留应满足的条件是什么
为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处要预留轨缝。
预留轨缝应满足如下的条件：
1．当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力太大而胀轨跑道；
2．当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或拉断。
4.乌鲁木齐地区最高气温为39.3℃，最低气温为-30.6℃，若铺设25m长的60kg/m钢轨，采用级螺栓，试计算在20℃铺设时的预留轨缝。
解：
（1）
（2）
取a0=7mm
5.钢轨接头有哪些种类其特点是什么
一）接头联结形式
我国钢轨接头的形式，从基本结构来分：
有普通接头和尖轨接头两种。
1．钢轨接头的类型
（1）按钢轨接头相对于轨枕的位置，可分为悬空式、单枕承垫式和双枕承垫式。
（2）按左右两股钢轨接头相互位置分为相对式和相错式两种。
我国一般采用相对悬空式，即两股钢轨接头左右对齐，同时位于两接头轨枕间。
3）按接头联接的用途及工作性能来分，有普通接普通接头、异形接头、绝缘接头、导电接头、胶结绝缘接头、焊接接头、伸缩接头、冻结接头等。
①普通接头用于前后同类型钢轨的正常联接。
②导电接头：
用于自动闭塞区段及电力牵引地段，供传导轨道电流或作为牵引电流回路之用。
为了确保和加强导电性，要在接头处铆上或焊上一根导线，称为导电接头。
③绝缘接头：
用于自动闭塞区段闭塞分区两端的钢轨接头。
使钢轨、夹板与螺栓之间，螺栓孔四周以及轨端之间均用尼龙绝缘套管和尼龙绝缘垫片，使电流不能从一个闭塞分区传到另一个闭塞分区的接头，称为绝缘接头。
④异形接头：
用于连接前后不同类钢轨的联接，由于异型接头较易损坏，现多用异型钢轨代替异型接头。
⑤胶结绝缘接头：
是用高强度胶粘剂，将钢轨和夹板胶合成一整体的接头。
胶合层由胶粘剂与玻璃布组成，具有粘结和绝缘性能，称之为胶结绝缘接头。
一般用于无缝线路，它可以改善钢轨接头的平顺性，减轻列车对钢轨接头的附加动力作用，并且限制轨端的伸缩。
⑥冻结接头：
阻止钢轨自由伸缩的接头，一般用于道口中，明面小桥等不适应设钢轨接头的处所。
最早的冻结接头用一块月牙形垫片，垫在钢轨螺栓孔各螺栓之间，以阻止钢轨的热胀冷缩，这种结构在列车振动作用下，月牙型垫片容易损坏或脱落起不到冻结作用。
目前多用高分子化学胶粘剂来胶接夹板与钢轨的接触面，再用高强度螺栓拧紧。
⑦尖轨接头：
是指接头用尖轨和弯折基本轨组成的联结形式，是用于特大钢桥上无缝线路的尖轨接头。
它允许接头处钢轨随轨温变化有较大的伸缩。
我国设计的尖轨接头最大伸缩量可达1000mm，因此，这种接头又称伸缩接头或温度调节器。
在我国铁路上除在温度跨度大于或等于100m的钢桥上使用外，寒冷地区自动的放散应力式无缝线路也曾使用过，以适应接头处有较大的伸缩量。
6.某轨道选用25m长的60kg/m钢轨，每公里铺设1760根砼枕，已知接头间距为540mm，试计算其轨枕间距。
解：
（1）
根
（2）
（3）设
代入
（2）得：
m取
m
（4）由
（2）得：
m
则a=570mm，b=549mm，c=540mm。
7.中间扣件的功用是什么
中间联结零件也称扣件，它的功用是使能长期有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结，阻止钢轨相对于轨枕的移动，并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能，延缓轨道残余变形积累。
8.碎石道床断面的三个特征是什么
道床断面包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度三个主要特征。
1．道床厚度
道床的厚度是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕底面至路基顶面的距离。
2．道床顶面宽度
道床顶面宽度与轨枕长度和道床肩宽有关。
轨枕长度基本上是固定的，因此道床顶面宽度主要决定于道床肩宽。
3．道床边坡坡度
坡度大小对保证道床的坚固稳定，有十分重要的意义。
第二章轨道几何行为
1．轨道几何形位主要包括哪些
一、轨距
轨距是钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。
二、水平
水平是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差。
三、前后高低
轨道沿线路方向的竖向平顺性称为前后高低。
四、轨向
轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性。
五、轨底坡
钢轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称之为轨底坡。
2．什么是三角坑
其含义是在一段规定的距离内，先是左股钢轨高于右股，后是右股高于左股，高差值超过容许偏差值4mm，而且两个最大水平误差点之间的距离，不足18m。
称为三角坑
3．为什么要设置轨底坡如何设置
由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是1:
20的斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜度，这就是要设置轨底坡的原因。
对于混凝土轨枕在生产轨枕的时候，在承轨槽内就已经预留好一坡度，对于木枕要在轨底垫入斜的木楔子以形成轨底坡。
4．曲线外轨超高设置原因及其设置方法
设置超高为了内外两股钢轨磨耗均匀，旅客舒适。
设置的方法是对过加厚外侧道床的厚度来抬高外股钢轨，形成超高。
5.曲线轨道外轨超高度的确定应满足什么要求并解释欠超高和余超高的概念。
设置超高为了内外两股钢轨磨耗均匀，旅客舒适。
欠超高是列车以最大速度通过的时候，所需要的超高与实设超高之间的差值。
余超高（过超高）是列车以最低速度通过的时候，实设超高与所需要的超高之间的差值。
6．已知某线路半径为1000m，平均行车速度为80km/h，未被平衡的欠超高容许值为75mm，计算该曲线应设置的外轨超高及其允许的最高行车速度。
解：
km/h
7．缓和曲线有哪些几何特征
（1）缓和曲线连接直线和半径为R的圆曲线，其曲率由零至1/R逐渐变化。
（2）缓和曲线的外轨超高，由直线上的零值逐渐增至圆曲线的超高度，与圆曲线超高相连接。
（3）缓和曲线连接半径小于350m的圆曲线时，在整个缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线加宽值。
8．缓和曲线长度如何确定
缓和曲线长度影响行车安全和旅客舒适，拟定标准时，应根据下列条件计算并取其较长者。
1．超高顺坡不致使车轮脱轨
2．超离时变率不致使旅客不适
3．欠超高时变率不致影响旅客舒适
缓和曲线长度的计算结果应进整为10m的整倍数。
8.单线铁路曲线半径R=800m,一昼夜通过该曲线和各次列车次数、列车重量和实测速度如下表所示，试确定该曲线的实高超高，并检算未被平衡的超高是否满足《铁路线路维修规则》的要求
顺号
列车种类
列车重量（KN）
列数
实测速度（km/h）
1
特快旅客列车
8000
4
95，94，88，85
2
直快旅客列车
9000
4
90，89，86，83
3
普通旅客列车
7000
2
73，69
4
直达货物列车
33000
13
69，68，64，63，70，63，67，65，65，61，60，58，57
5
区段货物列车
22000
5
72，67，70，69，56
6
排空货物列车
11000
6
73，67，71，66，68，69
解：
（一）计算超高
（1）计算各列车的平均速度
序号1，2，3，4，5，6各列车的平均速度为91，87，71，64，67，69km/h，则总的平均速度为
=68km/h
（2）计算超高
取整为70mm,
（二）检算未被平衡的超高
（1）检算欠超高
（2）检算过超高
故超高设为70mm,其欠超高和过超高都满足规范的要求
第三章轨道力学作业题答案
1.简答作用于轨道上的力及其产生原因。
1．竖向力包括静轮重和附加动压力。
轮重是机车车辆静止时，同一个轮对的左右两个车轮对称地作用于乎直轨道上的轮载。
列车行驶过程中，车轮实际作用于轨道上的坚直力称车轮动轮载。
动轮载超出静轮载的部分称为动力附加值，产生的原因非常复杂，有属于机车车辆构造及状态方而的；有属于轨道构造及其状态的；也有属于机车车辆在轨道上的运动形态方而的。
由于车轮踏面不圆顺或车轮安装偏心引起的；轨道不平顺，诸如轨面单独不平顺、轨缝；错牙和折角等导致产生的，由不平顺产生的附加动压力随不平顺的长度、深度及行车速度、轴重等的不同而变，严重时可达静轮载的1-3倍。
2．横向水平力包括直线轨道上，因车辆蛇行运动，车轮轮缘接触钢轨顺产生的往复周期性的横向力；轨道方向不平顺处，车轮冲击钢轨的横向力，在曲线轨道上，主要是因转向架转向，车轮轮缘作用于钢轨侧面上的导向力，此项产生的横向力较其他各项为大。
还有未被平衡的离心力等。
3．纵向水平力包括列车的起动、制动时产生的纵向水平力；坡道上列车重力的水平分力；爬行力以及钢轨因温度变化不能自由伸缩而卢乍的纵内水平力等，温度人对无缝线路的稳定性来说是至关重要的。
2.计算：
已知某线路上钢轨为60kg/m、U74碳素轨（新轨），钢轨长度为25m，经计算轨上动弯矩为，试检算钢轨强度是否满足要求。
解：
由表查得60kg/m新钢轨轨底和轨头的断面系数W1=396cm3;W2=339cm3
轨底应力：
轨头应力：
所以钢轨强度满足要求主。
3.计算：
已知某线路轨枕为J-2型，道碴厚度为350mm，经计算枕上动压力为63135N，试计算路基顶面应力。
本题中轨道道床厚度为35cm,它处于h1与h2之间，应按以下公式计算：
一、名词解释：
1.道岔号数:
道岔角的余切值
2.辙叉咽喉：
两翼轨间最窄的地方
3.尖轨动程：
第一根拉杆处的尖轨所能摆动的最大宽度
4.查照间隔D1及：
D1为护轨头部外侧到心轨工作边的距离；D2为护轨头部外侧到翼轨工作边的距离。
5、有害空间：
辙叉咽喉至心轨实际尖端之间，有一段轨线中断的空隙，列车对此处的冲击较大，这一段称为道岔的有害空间。
二、什么是道岔单开道岔由那几部分组成
道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时必不可少的线路设备，是铁路轨道的一个重要组成部分。
开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分和岔枕组成。
2、绘出曲线尖轨、直线辙叉单开道岔总布置示意图，并在图上用通用字母语标注主要尺寸及纵横向投影公式。
纵横向投影公式分别为：
第四章无缝线路作业题答案
1、无缝线路有何优点理论上为什么无缝线路可以铺设成无限长
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用减少，使用寿命延长等一系列优点。
无缝线路一根钢轨所受的温度力为：
由公式可得知：
在两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化幅度有关，而与钢轨本身长度无关。
因此，从理论上讲，钢轨可焊成任意长，且对轨内温度力没有影响。
控制温度力大小的关键是如何控制轨温化幅度
。
2、什么是无缝线路什么是锁定轨温
无缝线路也叫长钢轨线路。
就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为1000～2000m而铺设的铁路线路。
无缝线路中，将长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为锁定轨温，又称零应力轨温。
3、无缝线路计算
某地区最高轨温62.1℃，最低轨温为-10.5℃，60kg/m钢轨,截面积F=7745mm2，轨道纵向阻力r=mm,接头阻力PH=490kN，缓冲区铺设25m标准轨，构造轨缝δg=18mm，钢轨膨胀系数α=0.0118mm/m℃，E=21×104MPa，计算：
1）确定锁定轨温（偏高值为3℃）
2）克服接头阻力所需升降的轨温；
3）固定区最大拉、压温度力；
4）伸缩区长度；
5）绘制轨温从锁定轨温单向变化到最高、最低温度时的温度力图，并标注有关数据。
6）计算予留轨缝δ1,δ2。
解
（1）
℃：
（2）
℃
maxPt拉=Δt降=2.5F（t0－Tmin）=×7745×+=kN
maxPt压=Δt升=2.5F（Tmax－t0）=×7745×－
=kN
（3）
即ls1=44.456m
即ls=50m
（4）
（5）缓冲区预留轨缝计算
（a）长轨—端的伸缩量
长轨一端的伸长量λ长伸
长轨一端的缩短量λ长缩
mm
（b）标准轨—端的伸长量
:
=
标准轨一端的缩短量λ短缩：
λ短缩=
（c）长轨与标准轨之间的预留轨缝δ1
最高轨温时，保证轨缝不项严的预留轨缝值Δ1：
δ1≥λ长伸＋λ短伸=+=1.6mm
最低轨温时，保证螺栓不受力的预留轨缝值δ1：
δ1≤δg－（λ长缩＋λ短缩）=18－（+）=13.9mm
所以，长轨与标准轨之间的预留轨缝Δ1：
<δ1<
采用δ1＝8mm。
（d）标准轨与标准轨之间预留轨缝δ2
最高轨温时，保证轨缝不顶严的预留轨缝值δ2：
δ2≥2λ短伸=2×=1.6mm
最低轨温时，保证螺栓不受力的预留轨缝值δ2：
δ2≤δg－2λ短缩=18－2×=14.8mm
所以，标准轨与标准轨之间的预留轨缝δ2:
即＜δ2＜
采用δ2=8mm。
4、使无缝线路保持稳定的因素和促使无缝线路失稳因素各有哪些
答：
保持无缝线路轨道稳定的因素有：
道床横向阻力和轨道框架刚度；
促使无缝线路轨道失稳的因素有：
温度压力和轨道初始不平顺。
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