第五节 车辆在曲线上的偏倚量
一、车辆在曲线上的偏倚
车辆通过曲线时，车体的中央部偏向线路的内方，车体的两端偏向线路的外方，这种车体的中心线与线路的中心线不能重合而发生偏离的现象叫做车辆偏倚，该偏倚的大小称为偏倚量。
车辆在曲线上的偏倚量与曲线半径大小和车体长度有关，曲线半径越小或车体长度越长，则偏倚量越大，反之，偏倚量越小。
车辆偏倚量过大时，则有可能超过车辆限界，使车辆侵入建筑接近限界，并使车钩相互摩擦，或引起车钩自动分离以及不能摘钩等现象。
二、车辆在曲线上的偏倚量计算
在车辆生产设计和实际应用监装超限货物时，需要计算通过曲线时的偏倚量，核查能否保证安全运行。
1.二轴车在曲线上偏倚量的计算
图1-20表示二轴车在曲线上的车体偏倚情况。由于轮对与车体和车轮与轨道的相对位移都很小，为了简化计算，假定轮对与钢轨之间没有间隙且轮对与车体之间在水平方向没有任何相对运动；车轴与车体成垂直位置，并假定两轮对中心线与线路中心线相重合。由图1-19可知，车体的纵向中心线与线路的中心线仅在前、后轮对的中心B、B1两点处重合，其余位置均发生偏倚，并且两轮对之外，车体偏向曲线外侧，端部偏倚量最大；在两轮对之间，车体偏向曲线内侧，中部的偏倚量最大。
图1-20 二轴车在曲线上的偏倚情况
设：CD=α1为车辆中央部分向内偏倚量，AE=β1为车辆端部向外偏倚量，AA1=L为车体长度，BB1=S为车辆定距，R为线路曲线半径，GG1为曲线线路中心线。
由图可见ΔD1CB1～ΔB1CD，得
因 D1C=D1D-CD=2R-α1
故
因
的数值很小，可略去不计，故得
（1-1）
在ΔAOC中，
即
展开得
因
及
的数值很小，可略去不计，上式可写成
即
将式（1-1）代入，得 
（1-2）
在车体长度、定距和线路曲线半径已知的条件下，由式（1-1）和式（1-2）可分别求得二轴车辆在曲线上，其中央部分向内偏倚量和两端的向外偏倚量。
为充分利用限界，在规定的限界条件下，倘若车体端部的偏倚量与中央的偏倚量相等，即α1=β1，则可获得最大的车辆宽度。把偏倚量α1及β1之值代入这个等式得
上式说明车体长度与其定距之比等于1.4时利用限界较为合理，同时1.4也是跨装超限货物时，选择货物支承点与货物长度间最有利的比值。
2.具有转向架的四轴车辆在曲线上的偏倚量计算
图1-21 四轴车在曲线上的偏倚情况
如图1-21所示，具有转向架的四轴车辆在曲线上运行时，由于转向架本身就是一个小的二轴车，其心盘中心也要向线路曲线中心内方偏倚，带动车体都向曲线中心移动。使车辆中部的偏倚量增加，两端的偏倚量减少。
由图1-21可见，转向架心盘中心向线路曲线中心内方偏倚量α2可根据公式（1-1）求得
因为曲线半径很大，故α2可视为整个车辆向曲线中心的移动量。于是，转向架车辆中央部分的总偏倚量为 
（1-3）
转向架车辆端部的总偏倚量为
（1-4）
式中 S1——转向架固定轴距（m）；
S——转向架车辆两心盘之间的水平距离（车辆定距）（m）；
L——车体长度（m）。
三、计算车辆及车辆最大宽度的确定
由上面计算公式得知，车辆在曲线上的偏倚量除与线路曲线半径R有关外，还与车体长度L、车辆定距S、转向架固定轴距S1有关。铁路技术管理规程规定，在曲线上自线路中心至建筑限界两侧轮廓线之间的距离将依据曲线半径R及超高h分别予以扩大，但当车辆几何尺寸偏大时，若不削减车辆宽度仍然将无法保证安全行车所需的空间。在确定包含制造公差在内的车辆最大允许制造宽度时，GB146.1—1983为了方便计算，引入了“计算车辆”和“计算曲线”，该计算车辆为二轴车，即S1=0，按上述式1-1和式1-2可得计算车辆在计算曲线上的静偏倚量，见表1-10。
表1-10 计算车辆在计算曲线上的静偏倚量
上表所规定的两种不同的计算车辆类型并非是分别针对货车与客车的。因为早期的准轨路历史背景复杂，不同地区、时期存在着不同的限界标准，由于地形复杂、经济效益等多种原因，部分旧有线路并未按新标准加以改造，如要通行全国准轨路网的车辆必然在尺寸上受到更多的制约，只能用第一种计算车辆来比较，而第二种计算车辆仅能通行符合GB146.2—1983建筑限界的路网。
在设计车辆时，若该车辆在计算曲线上的最大内、外偏倚量小于或等于计算车辆在计算曲线半径上的相应偏倚量时，则按车限-1A车辆限界的极限轮廓在计入制造公差后设计车宽即可；反之，如果大于计算车辆在计算曲线上的相应偏倚量，则所设计车辆的宽度就必须减少某一数值后才能安全通过限界，其减少的数值为该车辆与计算车辆偏倚量之差中的较大一个值的两倍。
总之，设计一般车辆时，其最大宽度可以取到与车辆限界相同的宽度，即3400mm。但由于车体外侧墙有各种突出的零件（如扶手、脚蹬、雨檐等），而且车辆下部限界（距轨面1250mm高度以下的位置）宽度只有3200mm，所以，车辆车体宽度一般均小于3200mm。
例 我国制造的25型客车，车体长度L=25.5m，
，转向架固定轴距S1=2.4m，运行在半径R=300m的曲线时，试求车辆的最大允许宽度。
解 25型客车的车辆定距
由表1-8中的第二种计算车辆可查得，计算车辆的中部偏倚量α1=135mm，端部偏倚量β1=146mm。
25型客车车体的偏倚量：
其中部的内偏倚量可用公式（1-3）求得，即
其端部的外偏倚量可用式（1-4）求得，即
通过比较知25型客车车体中央部分内偏倚量超过计算车辆的内偏倚量为137.4-135=2.4（mm），故得出车体宽度为：
B=3400-2×2.4=3395.2（mm）