Материал: Vensko (2)

1.5. Определение минимально допустимой ширины колеи.

Рис. 1.4. Схема для определения минимально допустимой ширины колеи при заклиненном вписывании двухосной жесткой базы.

Из приведенной схемы видно, что искомая ширина колеи в общем виде:

Это выражение по своему внешнему виду отличается лишь величиной , которая представляет собой некоторый запас, принимаемый равным минимальному зазору между гребнем колеса и рабочей гранью рельса в прямых. Он равен для вагонов - 5мм, для локомотивов - 7 мм. Величину необходимо прибавить для того, чтобы избежать заклинивания колес, при котором движение экипажа опасно.

Если Ση < f_B, то ζ = Ση, тогда .

Вывод: где S_max = 1546 – предельный раз­мер колеи в сторону ее уширения, установленный из условия предупреж­дения провала колес внутрь колеи, то для пропуска рассматриваемого эки­пажа требуется перешивка пути с размера S_ПТЭ на расчетную величину S_min (по особому разрешению начальника дороги)

1.5. Определение возвышения наружного рельса.

При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают дополнительные по сравнению с прямыми участками силы взаимодействия пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипажа; сила ветра, которая в отдельных случаях может оказывать значительное воздействие на путь и подвижной состав.

Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

• обеспечением равномерного вертикального износа обе­их рельсов;

• обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

• обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

1.5.1. Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного износа обеих рельсовых нитей

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и горизонтальных сил.

При движении экипажа по кривой (рис. 3.7) на него действует центробежная сила I, направленная по радиусу от центра кривой.

Величина этой силы

1.5.2. Определение возвышения наружного рельса по условию обеспечения пассажиров от неприятных ощущений (по условию комфортабельности езды)

Величина возвышения, найденная по выражению (1.4), будет недостаточна для скорых пассажирских поездов, име­ющих скорость

V_max > V_cp

По условию комфортабельности езды требуется, чтобы ускорение, действующее на пассажира, не превышало допу­стимого значения.

Величина возвышения по этому условию определяется по формуле

где V_max - максимальная скорость движения пассажирских поездов, км/ч;

α_доп - допустимая величина непогашенного центробежного ускорения (на дорогах РФ установлена 0,7м/с²).

При радиусе кривой R= 400 м h₂=52,102 мм

Из двух значений h, найденных по приведенным условиям, принимается большее. Принятое значение h округляется до величины, кратной 5 мм. Однако, согласно ПТЭ, она не должна превышать наибольшей допустимой величины, равной 150 мм.

Если по расчету получается больше, то окончательно принимается h = 150м. Однако скорость движения пассажирских поездов по кривой заданного радиуса должна быть ограничена величиной, определяемой по формуле

1.6. Проектирование переходных кривых

Переходные кривые предназначены для соединения прямого участка пути с кривой заданного радиуса с целью обеспечения плавного перехода экипажей в кривой участок пути без толчков и ударов. На переходной кривой полностью осуществляется отвод возвышения наружного рельса и уширения колеи.

Схема переходной кривой в увязке с отводом возвышения наружной рельсовой нити и изменением центробежной силы представлена на рисунке 1.5.

Рис 1.5

При проектировании переходных кривых выбирается их длина, геометрическое очертание кривой в плане и определяются координаты для ее разбивки. Длина переходной кривой определяется несколькими условиями, основным из которых является плавность устройства отвода возвышения на­ружного рельса. По этому условию искомая длина

где h - возвышение наружного рельса в кривой, мм;

i_доп - допускаемый уклон прямолинейного отвода возвышения,

где V_max - максимальная скорость движения по кривой, км/ч.

Найденная длина переходной кривой округляется до значения, кратного 10 м. Параметр переходной кривой С определяется из выражения, м²,

С = Rl₀=140*400=56000м²

Возможность разбивки переходной кривой проверяется по условию

φ₀ ≤ β/2

10.027º<13º,

где β - заданный угол поворота всей кривой (круговой и двух переходных);

φ₀ - угол поворота переходной кривой.

В случае невыполнения этого условия уменьшается длина переходной кривой. Уменьшение длины переходной кривой приводит к увеличению уклонов отвода возвышения, следовательно, скорость движения поездов необходимо ограничить:

V_max = 1/10i_доп.

Для разбивки переходных кривых известны различные способы. Рассмотрим наиболее распространенный на практике случай разбивки переходной кривой способом сдвижки центра О (рис. 1.5).

Разбивку переходной кривой производят в предположении, что на местности известно положение тангенса первоначальной круговой кривой (точки Т). Для определения положения начала переходной кривой (точки НПК) необходимо вычислить величину m₀. Из приведенной схемы (рис. 1.5) находим:

или

где m - масса экипажа;

V - скорость его движения;

G - вес экипажа;

g - ускорение силы тяжести;

R - радиус кривой.

При устройстве возвышения происходит наклон экипажа, вследствие чего появляется горизонтальная составляющая силы собственного веса, направленная внутрь кривой:

Возвышение наружного рельса должно быть таким, чтобы центробежная сила I_x (или, что практически то же, I) и центростремительная Н взаимно уравновесились, тогда равнодействующая будет направлена по оси пути и обе рельсовые нити будут нагружены одинаково.

Фактически же по одной и той же кривой идут поезда с разными скоростями, поэтому величину возвышения следует устанавливать из условия

, или

Рис. 1.4. Схема положения экипажа и действующих на него сил при движении по кривой

Отсюда величина возвышения h, мм, по первому условию определится формулой

(1.3)

где R - радиус кривой, м;

V²_{cp -} квадратическая средневзвешенная по тоннажу ско­рость движения поездов,

, (1.4)

где N_i - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых, пассажирских, грузовых и др.);

G_i - вес поезда соответствующей категории, m;

Vi - скорость движения соответствующих поездов, км/ч;

K - коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи. Коэффициент К принимается равным 1,2 при максимальных скоростях 161 - 200 км/ч, 1,1 - при скоростях 120 - 160 км/ч. При скоростях менее 120 км/ч K = 1.

,

V=72,9278 км/ч

При радиусе кривой R= 400 м h₁=201,457 мм

m₀ = m + FT;

FT = AO = P·tgβ/2, откуда

m₀ = m + P·tgβ/2. (1.10)

Неизвестные величины m и P определяются как

(1.11)

(1.12)

Зная положение начала переходной кривой НПК, координаты ее конца (x₀;y₀) в точке КПК вычисляются по уравнению радиальной спирали в параметрической форме:

Координаты точек переходной кривой через каждые 10 или 20 м вычисляются по уравнению радиоидальной спирали в прямоугольных системе координат:

(1.13)

Проектирование переходной кривой выполнялось на компьютере. Результаты сведены в таблицы 2

Кривая R = 400 м

Таблица 2

i = 1,09 ‰

l₀ = 140 м

с = 56000м∙м

p = 1,15 м

m= 69,93м