標籤:輪廓線

為了確保機車車輛在鐵路線路上運行的安全,防止機車車輛撞擊鄰近線路的建築物和設備,而對機車車輛和接近線路的建築物、設備所規定的不允許超越的輪廓尺寸線,稱為限界。鐵路部門為超限貨物運輸而制定的超限限界圖以及站場設計與限界有關的規定,都以鐵路限界為依據。

1簡介

鐵路限界(railwayclearance)線路縱向中心線垂直的橫斷面輪廓。包括機車車輛限界和建築限界。機車車輛限界是一個和線路中心線垂直的極限橫斷面輪廓;建築限界是除機車車輛以及同它有相互作用的設備(如電氣化鐵路接觸網、車輛減速器等)以外,其他設備和建築物不得侵入的輪廓線。
這兩種輪廓線之間在垂直方向和水平方向上的間隙,是為確保行車安全的裕留空間。世界各國鐵路基於其歷史原因、運營情況、管理方法等各方面的差別,裕留空間所包含的內容及取值不盡相同。
關於裕留穿間的設置,基本上有兩種情況。
一種是具有各種技術狀態的機車車輛和鐵路線路,在運營中可能發作的垂直方向和水平方向位移,除在曲線上的車寬縮減以外,大部分均在裕留空間內考慮。中國、俄羅斯、美國、日本等多數國家,均屬這一類型。
另一種是歐洲鐵路聯盟(UIC)所使用的鐵路限界《鐵路運輸車輛——機車車輛構限界(第九版)》(UIC505-1),其裕留空間比較小,由各成員路自定。
在UIC505-1中,給定一各成員路均認可的基準輪廓線,並根據機車車輛可能發生的、具有各種特性的水平方向位移,縮小或擴大基準輪廓線,從而得到機車車輛製造限界、靜態限界、動態限界。
UIC505-1雖可在較大程度上利用裕留空間,但在機車車輛設計時需作較繁雜計算。同時,實施這種限界需符合UIC機務、工務所規定的管理規則。
中國1 435 mm標準軌距鐵路機車車輛限界和建築限界已列為國家標準《標準軌距鐵路機車車輛限界》(GB 146.1)《標準軌距鐵路建築限界》(GB 146.2)。

2建築限界

為了保證列車運行安全,要求靠近鐵路線路修建的建築物及設備,不得侵入規定的與線路中心線垂直斷面的輪廓尺寸線,稱為建築限界。《鐵路技術管理規程》(以下簡稱《技規》規定:一切建築物、設備、在任何情況下均不得侵入鐵路的建築限界。與機車、車輛有直接互相作用的設備,在使用中不得超過規定的侵入範圍。建築限界包括:
(1)客貨共線鐵路建築限界(υ≤160km/h);
(2)客貨共線鐵路建築限界(160km/h<υ≤200km/h);
(3)鐵路雙層集裝箱運輸裝載限界及客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建築限界;
(4)客運專線鐵路建築限界(200km/h<υ≤350km/h)。
建築限界的基本尺寸,必須符合《技規》的有關規定。

3機車車輛限界

為了確保行車安全,要求機車、車輛本身及其裝載的貨物,不得超過規定的輪廓尺寸線,稱為機車車輛限界。《技規》規定:機車、車輛無論空重狀態,均不得超出機車車輛限界。機車車輛限界包括:
(1)機車車輛限界(υ<200km/h);
(2)機車車輛限界(υ≥200km/h)。
機車車輛限界的基本尺寸,必須符合《技規》的有關規定。
中國鐵路在按鐵路限界設計製造新車(生產後未經運用)時,垂直面內上部最大尺寸,在空載狀態下可用到限界最大尺寸;垂直面內下都最小尺寸,須計入靜載下(或整備狀態下)的 彈簧下沉量以及各部最大磨耗量。在確定最大容許製造寬度時,須計人製造公差,但不考慮由於機車車輛走行部分具有最大磨耗當其進入曲線時的橫向偏移量。
機車車輛通過曲線線路時,其車體縱向中心線和線路中心線不一致,車體中部向曲線內側偏移,車體端部向曲線外側偏移。在GB 146.1,GB 146.2中採用建築限界的曲線加寬和機車車輛車寬縮減的方法來處理該幾何偏移。標準中選取車體長度為26 m,兩轉向架中心銷間距為18 m的四軸車作為計算車輛;另選取計算曲線半徑為 R=300m。計算車輛停留於R=300 m曲線半徑的彎道上,其中部最大偏移最為135mm,端部最大偏移量為。147mm。修建線路將依此進行建築限界的曲線加寬。機車車輛設計中,當其車體長度和兩轉向架中心銷間距大於計算車輛的規定時,須按標準中規定的計算方法進行車寬縮減。
中國路網絕大部分為1435 mm標準軌距鐵路。此外,尚有一些非准軌軌距鐵路。西南部昆明鐵路局管內,有部分1000 mm窄軌軌距鐵路在運營。該窄軌鐵路機車車輛限界見圖。其機車車輛限界基本上是按《標準軌距鐵路機車車輛限界和建築接近限界》(GB 146一1959)制定的,並參照 GB 146.1一1983進行了局部修改。其限界性質和使用方法與准軌界基本相似。
米軌機車車輛限界圖

  米軌機車車輛限界圖

世界各國鐵路在進出口車的國際交往中,往往會涉及歐洲鐵路聯盟(UIC)所實施的動態限界。在《規程505-1至505-4通用基礎條件—規程編製和條文說明(第二版》UIC 505-5)中,
給出了基準輪廓線和機車車輛製造限界、靜態限界、動態限界,最大建築限界,沿線固定建築物限界之間的關係。
在UIC 505-5中,定義了以下各種限界及其有關的位移量。
基準輪廓線採用正交於車輛縱向中心線或軌道平面的標準坐標。是用來確定機車車輛限界和建築物位置的輪廓線。
幾何偏移車輛位於曲線上,其某部位與軌道中心線的距離和該部位位於直線上距離的差值。在車輛兩轉向架中心銷之間部位的偏離標註為S,車輛兩轉向架中心銷之外部位時偏離標註為S。
柔度係數 車輛停留於超高曲線線路上,其車輪滾動平面與水平線成一角度δ,車體在簧上傾斜,並與垂直於軌平面的中心線形成一個角度η,略去彈簧不對稱度及摩擦減振器的影響,計算或測量η/δ的比值,則比值η/δ稱為柔度係數。 UIC規定,工務部門對固定建築物的位置和線間距計算所考慮的柔度係數限定為0.4(側滾中心取0.5 m)。
似靜態偏移 靜止或緩行的車輛在曲線上因過超高影響,其重力的水平分力導致車體傾斜而產生的水平偏移。也稱半靜態偏移。對於柔度係數不超過0.4的車輛,其水平偏移不難計算。但對柔度極大的車輛,需特殊考慮。為此,UIC 制定了縮減附加條文,使車輛在較大超高時所要求的凈空,小於柔度係數為0.4時所要求的凈空。
縮減值  以D表示車輛可能出現的偏移(根據車輛有關參數計算求得),S表示幾何偏移,E表示基準輪廓線的縮減值,則有S=D-E。若需求得車輛在給定高度橫斷面上的最大半寬尺寸,應在同一高度的半寬處確定其縮減值(在車輛兩轉向架中心銷之外的縮減值標註為Ea ),並依此進行寬度縮減。
機車車輛製造限界基準輪廓線各部位經寬度縮減后的限界輪廓。
機車車輛靜態限界以線路為基準的基準輪廓線的最外各點,相當於車輪在線路上運行時機車車輛各部按最不利位置來考慮。如軸承在軸箱內的偏移,車體相對於軸箱的偏移。靜態限界不考慮車體在簧上的擺動。
機車車輛動態眼界以線路為基準的基準輪廓線的最外各點,按車輪在線路上運行時機車車輛最不利位置來考慮。如軸承在軸箱內的偏移,車體相對於軸箱的偏移,以及由於受未被平衡離心力作用下彈簧傾斜或過超高(似靜態偏移)的影響而產生的水平位移。動態限界不考慮某些隨機因素(振動、偏載),因而車輛簧上部件在振動過程中可能超過動態限界。
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