青岛地铁3号线车辆曲线通过计算

摘要：本设计文件应用车体曲线通过计算，校核车体纵向中心线与钢轨纵向中心线之间偏移量最大的状态时，车体与特定物体之间的间隙，用以说明车辆在最小曲线半径上，不论双节连挂，牵引拖车或两车相错运行都互不影响。

关键词：3号线车辆；曲线；计算

中图分类号：F293文献标识码： A

根据青岛市地铁一期工程（3号线）线路情况，平面最小曲线半径为：正线一般为450m，困难地段为350m；辅助线一般为250m，困难地段为150m。对比青岛市地铁一期工程（3号线）车辆限界和GB50157-2003《地铁设计规范》的要求，只要满足青岛市地铁一期工程（3号线）车辆限界的要求，就必然满足GB50157-2003《地铁设计规范》的要求。

曲线通过的计算内容包括：

（1）单车通过半径为150m的曲线时，车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的最大偏移量的确定，车体接近设备限界的校核；

（2）两车同时通过半径为150m的复线曲线时，两车之间相接近的校核；

（3）两车连挂，通过半径为150m的曲线时，两车之间距离的校核。

已知数据

计算车辆长度 (头车) Lc=19000mm (19555mm)

车体宽 B=2800mm

两车钩连接线之间的距离(头车) 19520mm(20145mm)

轴距2L2=2200mm

前后端两转向架中心距2L3=12600mm

最小曲线半径 R=150000mm

缓冲器全压缩量S=73mm

单车通过半径为150m的曲线时，车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的最大偏移量的确定，单车接近设备限界的校核（见图1）。

图1

单车通过半径为150m的曲线时，车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的偏移量。

计算——车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的偏移量(经分析可知此点为两转向架中心处) ，车体最宽点B=2800mm。

计算Yk1——车体纵向中心线端点相对于钢轨纵向中心线的偏移(非司机室端)，车体最宽点为B=2800mm

计算Yk2——车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的偏移（带司机室端），此端因为司机室内收，因此考核两点，一点为司机室拐点YK2拐，此点距转向架中心为2585mm，车体最宽点B=2800mm，。另外一点为司机室端点YK2端，此点距转向架中心为3336mm，最端部车体最宽点B端=2639mm，=12600+33362=19272mm。

其中：

为车体纵向中心线端点相对于钢轨纵向中心线的偏移（司机室端拐点处）

为车体纵向中心线端点相对于钢轨纵向中心线的偏移（司机室端点处）

为假定的值，为计算

为假定的值，为计算

车体纵向中心线相对于钢轨纵向中心线的最大偏移量

单车在通过半径为150m的曲线时，车体纵向中心线相对于转向架的转动中心的横动偏移量为：25mm

构架与轮对之间的间隙：5mm

转向架轮对与钢轨之间的间隙为16mm

所以车体纵向中心线与钢轨纵向中心线之间的总间隙=25+5+16=46(mm)。

车体纵向中心线的端点（非司机室端）相对于钢轨纵向中心线的最大偏移量

车体纵向中心线（司机室端）相对于钢轨纵向中心线的最大偏移量:

拐点处：为车体纵向中心线端点相对于钢轨纵向中心线的偏移（司机室端拐点处,考虑偏移量）

为车体纵向中心线端点相对于钢轨纵向中心线的偏移（司机室端点处,考虑偏移量）

端点处：

单车接近设备限界的校核

根据3.1，3.2条得出的数据可以得出车体纵向中心线在车体中央及车端各点处相对于钢轨的偏移量分别为。

单车车体中央处:

车体端部（非司机室端）:

司机室端部拐点处:

司机室端部端点处:

计算在此状态下，车体最外轮廓线与铁路设备限界之间的间隙。根据《青岛市地铁一期工程（3号线）车辆轮廓和车辆限界》可知，在直线段处其设备最危险处为限界宽度为3054mm，因为曲线线段设备限界应在直线线段设备限界基础上加宽：

曲线外侧加宽：

曲线内侧：

单车车体中央与设备限界的间隙：

单车车体端部（非司机室端）与设备限界的间隙：

单车车体端部（带司机室端）拐点处与设备限界的间隙：

单车车体端部（带司机室端）端点处与设备限界的间隙：

结论： 1.车端与设备界限的间隙最小处为81mm。

2.单车通过半径为150m的曲线时，不会与设备限界相碰。

两车同时通过半径为150m的复线曲线时，两车之间相接近的校核（见图2）

图2

两车同时通过半径为150m的复线曲线时，两车之间的最近距离是一节车的中部与另一节车的端部之间的距离，因为横动量使两车间距最小。

这时两车之间的最小间隙（复线区间两线路中心距离大于3600mm）

结论：由上可知，在曲线上相邻线路中心距离还有加宽量，因此两车能够同时通过半径为150m的复线曲线，不会出现问题。

两车连挂时，在通过半径为150m的曲线时，两车之间距离的校核（见图3）

在图3中，根据几何关系，oax∽oa′x′ ，故

图3

所以：

因为φ角很小，两车距离近似为，所以两车连挂通过150m曲线时，不会相碰。

结论：

单车通过半径为150m的曲线时，与设备界限的间隙最小处为81mm，不会与设备限界相碰；

在两车同时通过半径为150m的复线曲线时，两车之间的最小间隙为444.5mm，不会出现相碰问题；

在两车连挂，通过半径为150m的曲线时，两车之间的最小距离为238mm，同样不会出现相碰问题。

总之，车体的几何通过计算满足车辆设备限界要求。

参考文献：

[1]严隽耄，车辆工程（第二版），北京：中国铁道出版社，2004.