WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«Кафедра Железнодорожный путь, основания и фундаменты Л.Л. Севостьянова УСТРОЙСТВО, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ Конспект лекций В двух частях Часть 2 ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Железнодорожный путь, основания и фундаменты»

Л.Л. Севостьянова

УСТРОЙСТВО, ПРОЕКТИРОВАНИЕ

И РАСЧЕТЫ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

Конспект лекций В двух частях Часть 2 Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС УДК 625.115(075.8) ББК О211-045я С Рецензенты:

Отдел «Пути и станции» Хабаровского проектно-изыскательского института «Дальжелдорпроект» – филиала ОАО «Росжелдорпроект»

(начальник отдела Л.П. Федорук) Председатель предметно-цикловой комиссии «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»

преподаватель факультета среднего профессионального образования «Хабаровский техникум железнодорожного транспорта»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения М.В. Цевелева Доктор технических наук профессор, заведующий кафедрой «Железнодорожный путь, основания и фундаменты»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения Г.М. Стоянович Севостьянова, Л. Л.

С 281 Устройство, проектирование и расчеты рельсовой колеи : конспект лекций. В 2 ч. Ч. 2 / Л. Л. Севостьянова. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2010. – 82 с. : ил.

Конспект лекций соответствует ГОС ВПО подготовки дипломированных специалистов направления 270200 «Транспортное строительство», специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» по дисциплине «Железнодорожный путь».

Конспект лекций состоит из 2 частей. В части 2 изложены основные сведения об устройстве рельсовой колеи в кривых участках пути. Систематизирована современная информация по устройству, проектированию и расчетам рельсовой колеи с учетом действующих нормативов, обеспечивающих безопасность движения поездов с установленными скоростями и наименьший уровень силового взаимодействия пути и подвижного состава.

Предназначен для студентов 4-го и 5-го курсов всех форм обучения, а также может быть полезен слушателям Института дополнительного образования и инженерно-техническим работникам путевого хозяйства.

УДК 625.115(075.8) ББК О211-045я © ДВГУПС, 2007,

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с требованиями ПТЭ все элементы железнодорожного пути должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка.

В современных условиях работы ОАО «Российские железные дороги» перед работниками транспорта поставлены задачи по освоению возрастающих перевозок грузов и пассажиров: повышать веса поездов, увеличивать скорости движения, повсеместно усиливать мощности железнодорожного пути – укладывать бесстыковую конструкцию на железобетонном основании.

Изменения условий эксплуатации железнодорожного пути требуют корректировки параметров рельсовой колеи в кривых с учетом особенностей устройства ее, а именно:

устраивают возвышение наружной рельсовой нити для нейтрализации вредного влияния центробежной силы приподнимают наружную рельсовую нить над внутренней;

устраивают переходную кривую для обеспечения плавного входа экипажа в круговую кривую и выхода из нее, между круговой кривой и прямыми;

уширяют рельсовую колею для обеспечения прохода (вписывания) тележек экипажей в кривые (R 350 м );

увеличивают междупутные расстояния для соблюдения требований габарита подвижного состава (С) в кривых двухпутных линий;

укладывают по внутренней нити укороченные рельсы для обеспечения расположения рельсовых стыков в одном створе (по наугольнику).

В некоторых случаях переустройство рельсовой колеи связано со сдвижками оси пути в поперечном направлении, при этом необходимо не только определить величины сдвижек пути, но и найти оптимальные решения, которые позволят использовать существующую ширину основной площадки земляного полотна без устройства боковых присыпок.

В конспекте лекций показана последовательность решения задач проектирования и расчетов рельсовой колеи в кривых участках пути, приведены требования к ее элементам, расчетные схемы, формулы и примеры расчетов.

При этом основное внимание обращается на формулирование цели расчетов и проектирования, обоснование принимаемых решений, анализ полученных результатов, сравнение вариантов и аргументированные выводы и предложения.

Конспект лекций издан в дополнение к разделу «Рельсовая колея»

учебника «Железнодорожный путь» [1]. Содержание и последовательность изложения материала соответствует сложившейся практике решения задач в курсовом и дипломном проектировании в ДВГУПС.

Конспект рассчитан на студентов, разрабатывающих курсовые и дипломные проекты по разделу «Проектирование рельсовой колеи в кривых».

Лекция 1. ВОЗВЫШЕНИЕ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА План лекции:

1.1. Общие сведения.

1.2. Основные требования, нормативы, расчетные формулы.

1.3. Порядок определения возвышения наружного рельса в кривых.

1.4. Определение скоростей движения грузовых поездов статистическим способом.

1.5. Методика определения возвышения наружного рельса в одиночных кривых на участках смешанного движения грузовых и пассажирских поездов.

1.6. Методика определения величины возвышения на участках с постоянной скоростью движения всех поездов.

1.7. Методика определения возвышения наружного рельса на участках пригородного и пассажирского движения.

1.8. Примеры определения возвышения наружного рельса на участках с предполагаемым изменением режимов движения поездов.

1.1. Общие сведения На Российских железных дорогах протяженность кривых участков пути составляет более 30 %, и на 98 % протяженности главных путей осуществляется смешанное движение грузовых и пассажирских поездов со скоростями соответственно Vmax гр до 140 км/ч и Vmax пас до 200 км/ч [18].

При движении железнодорожного экипажа массой m по кривой радиусом R со скоростью V появляется сила инерции, которую называют центробежной силой, определяемой выражением где G – вес экипажа; g – ускорение силы тяжести; aцб – центробежное ускорение.

Эта сила оказывает боковое воздействие на путь, перераспределение вертикальных давлений на рельсы обеих рельсовых нитей и перегруз наружной. В результате влечет за собой усиленный износ рельсов наружной нити. Кроме того, центробежная сила может вызвать сдвиг (отбой) рельсовой нити по шпалам, разуклонку рельсов и в результате уширение колеи или сдвиг рельсошпальной решетки по балласту (нарушение правильного положения пути в плане, т. е. нарушение рихтовки пути). Негативное действие центробежной силы на этом не исчерпывается. Эта сила является определяющей и при вписывании железнодорожного экипажа в кривую.

Горизонтально действующим силам пассажир будет сопротивляться с большим напряжением, особенно имея в виду внезапность их воздействия, так как пассажир о въезде в кривую не знает.

Во избежание вредного влияния центробежной силы, в кривых приподнимают наружную рельсовую нить над внутренней, т. е. устраивают возвышение наружной рельсовой нити (рис. 1.1). При этом искусственно создается противодействующая центробежной силе центростремительная сила, которая равна горизонтальной составляющей веса экипажа, определяемой по формуле где G – вес экипажа; m – масса экипажа; g – ускорение силы тяжести;

S1 – расстояние между осями рельсов; h – возвышение наружного рельса над внутренним; aцc – центростремительное ускорение.

Рис. 1.1. Положение экипажа в кривой с возвышением наружного рельса Из рис. 1.1 видно, что силе Jcos противодействует центростремительная сила Н. Учитывая, что при максимально допускаемом возвышении hmax = 150 мм и расстоянии между осями рельсов S1 = 1600 мм, cos = 0,999999 1.

Поэтому разность между силами (центробежной и центростремительной) составит где m – масса экипажа; aнп – непогашенное поперечное ускорение.

Из уравнения (1.3) непогашенное ускорение При этом надо иметь в виду, что ( +анп ) соответствует непогашенному центробежному ускорению, а ( анп ) – центростремительному.

Исследования [17], проведенные «Отделением комплексных испытаний взаимодействия пути и подвижного состава», показали, что при движении экипажей в кривых на путь передаются горизонтальные поперечные силы:

– направляющие определяют боковой износ головки рельсов и гребней колес, поскольку они главным образом передаются на рельс через гребень колеса;

– боковые силы вызывают изгиб и кручение рельсов, разуклонку рельса, т. е. влияют на устойчивость рельсовых нитей и рельсовой колеи в целом;

– рамные силы, чрезмерно большие рамные силы могут вызвать поперечную сдвижку пути, поскольку эти силы являются внешними по отношению к пути.

Особенно важен в приведенных исследованиях [17] вывод о том, что горизонтальные поперечные силы находятся в прямой зависимости от уровня непогашенных ускорений ± анп.

Поперечные непогашенные ускорения ± анп и непогашенные центробежные и центростремительные силы влияют:

– на определение норм устройства рельсовой колеи в кривых;

– характер воздействия экипажей на железнодорожный путь;

– вписывание тележек железнодорожных экипажей в кривые участки пути, т. е. на ширину колеи.

Поэтому динамический параметр [ анп ] принят в качестве оценочного при проектировании, устройстве и содержании рельсовой колеи в кривых.

Уравнение в общем виде, по которому рассчитывается возвышение наружной рельсовой нити над внутренней, определяется из формулы (1.5) где S1 – расстояние между осями рельсов, мм; g – ускорение силы тяжести, g = 9,81м / с 2 ; V – скорость движения экипажа, км/ч; R – радиус кривой, м; aнп – непогашенное ускорение, м/с2; h – возвышение, мм.

Возвышение наружной рельсовой нити над внутренней обычно устраивают за счет поднятия ее с сохранением положения внутренней нити неизменным.

Более целесообразно повысить наружную рельсовую нить на 0,5h и понизить внутреннюю на эту же величину. При прохождении таких кривых экипажи не изменяют из-за возвышения высотное положение своих центров тяжести, что особенно важно для линий с высокими скоростями движения. В тоннелях устройство возвышения таким способом дает экономию в их высотах.

1.2. Основные требования и нормативы, расчетные формулы На дорогах России в основном преобладает смешанное движение.

Это значит, что по одним и тем же кривым проходят поезда разного назначения (пассажирские, скорые, грузовые, рефрижераторные и т. д.), с различными скоростями движения, с разным весом, силовым воздействием на путь и т. п.

Поэтому при расчете возвышения наружного рельса следует выполнять ряд требований.

Требование первое.

При движении пассажирского поезда по кривой должно соблюдаться требование непревышения уровня непогашенного ускорения [анп ]пас 0,7 м/с2. Следует знать, что критерий 0,7 м/с2 является не только показателем комфортности движения для пассажиров, но и обеспечения безопасности движения поездов.

Так, на протяжении последних сорока лет все испытания нового и модернизированного подвижного состава и соответствующие приказы МПС по установлению допускаемых скоростей построены на основе требования непревышения ускорения, равного 0,7 м/с2. (В испытаниях подвижного состава контрольные заезды проводятся при анп = 0,8 1 м/с2). Все габариты в кривых приняты также из условия наклона кузова на рессорах при анп = 0,7 м/с2.

По первому требованию возвышение определяется по уравнению (1.5). Для этого в уравнение подставляем: S1 – расстояние между осями рельсов ( S1 = 1600 мм для колеи 1520, 1524 мм; S1 = 1139 мм для ширины колеи 1067 мм); g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2;

V = Vmax пас, км/ч; R – радиус кривой, м; анп = [анп ]Vmax пас = 0,7 м/с2.

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение первого требования для самого скорого пассажирского поезда, определяется по формуле После преобразования формула (1.6) примет следующий вид Для ряда типов пассажирского подвижного состава с улучшенными динамическими качествами величина [анп ]Vmax пас может быть в отдельных кривых, находящихся в стесненных условиях, допущена до 0,8 1,0 м/с2.

В этом случае величина возвышения наружного рельса при [анп ]Vmax пас = 0,8 м/с2 будет равна Требование второе.

По технико-экономическим показателям для обеспечения рациональных условий работы пути, при которых сохранится приемлемый уровень расстройств и износов элементов верхнего строения пути, грузовые поезда должны следовать по кривым со скоростями, соответствующими диапазону непогашенных ускорений [анп ]гр = ±0,3 м/с2.

Рациональный уровень непогашенного ускорения был утвержден указанием МПС № С-333У от 17 марта 1997 г. [1, с. 116], а затем Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути ЦП774 [3].

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению [анп ]Vmax гр = +0,3 м/с2 для самого скорого грузового поезда определяется по формуле Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению [анп ]Vmin гр = 0,3 м/с2 для грузового поезда, следующего по кривой с минимальной скоростью, определяется по формуле В исключительных случаях с разрешения начальника дороги может быть допущено движение с непогашенным ускорением [анп ]Vmin гр = 0,4 м/с2.

За такими кривыми устанавливается дополнительное наблюдение в части роста интенсивности износов и расстройств.

Величина возвышения, соответствующая этому непогашенному ускорению, определяется по формуле В формулах (1.7)(1.11) принята следующая размерность: скорость движения поездов – км/ч; радиус кривой – м; непогашенное ускорение – м/с2; возвышение – мм.

Таким образом, возвышение наружного рельса в кривых участках пути со смешанным движением определяется условиями обеспечения:

безопасности движения поездов; комфортабельной езды пассажиров с максимально возможными скоростями движения; а также минимального силового воздействия грузовых поездов на путь.

1.3. Порядок определения возвышения наружного рельса в кривых Возвышение наружного рельса на дорогах России устраивается в кривых R 4000 м. Согласно инструкции [3] возвышение с учетом допусков не должно превышать 150 мм.

Номинальная величина возвышения, как правило, не более 140 мм (чтобы в процессе эксплуатации пути с учетом возможных отступлений не превысить предельное значение 150 мм) [15, с. 41].

Минимальная величина возвышения в кривых (кроме закрестовинных и на стрелочных переводах) должна быть не менее 15 мм.

На станционных путях возвышение устраивается в соответствии с Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути [3].

Возвышение наружного рельса пересчитывается в случаях:

– при разработке проектов реконструкции, капитального и среднего ремонта пути;

– увеличения установленных скоростей движения;

– введения постоянных ограничений скорости;

– изменения структуры поездопотока, связанного с изменением количества грузовых и пассажирских поездов, их массы и скоростей движения или серии ведущего локомотива.

Установленное возвышение проверяется в случаях:

– сокращения срока службы рельсов по износу ниже установленных нормативов, нарастания более чем на 25 % количества отступлений по положению пути в плане и по ширине колеи;

– при изменении реализуемых скоростей движения в связи с корректировкой времени хода, заложенного в график движения.

В настоящее время не отменено указание МПС «Об установлении возвышения наружного рельса в кривых» № С-333У от 17 марта 1997 г.

Согласно этому документу для расчета возвышений принимаются максимально допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов, установленные в кривой по приказу Начальника дороги в соответствии с требованиями приказа МПС № 41 от 12.11.2001 г. [13] «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм федерального железнодорожного транспорта».

Практика эксплуатации пути в кривых показала, что из-за несоответствия фактически реализуемых скоростей и скоростей, установленных приказами Начальников дорог, особенно на участках вождения тяжеловесных поездов, а также на тепловозных ходах, где допускаемые скорости, предусмотренные приказом Начальника ДВостЖД № 41 от 21.11.2006 г. не могут быть реализованы из-за ограничения по тяге, возвышение наружного рельса завышено.

В таких кривых рациональный уровень скоростей движения грузовых поездов по технико-экономическим показателям ( [а]нпгр = ±0,3 м/с2) практически мало реализуется при определении возвышения.

В целях обеспечения экономических интересов ОАО «РЖД» для снижения расстройств и износов пути и ходовых частей подвижного состава, вызванных избыточным возвышением наружного рельса, Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД» и ВНИИЖТом разработано «Временное руководство по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых» [14].

В этой редакции «Временного руководства» предложено за максимальную скорость, установленную приказом Начальника железной дороги для расчета возвышения, принимать кусочно-линейную аппроксимацию кривой скорости, получаемой по тяговому расчету для самого скорого графикового пассажирского Vmax пас и грузового Vmax гр поездов.

Расчет производится на основе допускаемых скоростей движения обращающегося на участке подвижного состава с учетом всех постоянно действующих и длительных ограничений по стандартной программе тяговых расчетов.

Установленную скорость одной величины рекомендуется назначать с учетом возможности ее реализации поездами на участке достаточного протяжения:

при скорости 140 км/ч – длиной 15–20 км;

при скорости 120 км/ч – длиной 10–15 км;

при скорости 100 км/ч – длиной 7–10 км;

при скорости 90 км/ч – длиной 5 км;

при скорости 80 км/ч – длиной 3 км.

Проверка возможности реализации установленной скорости осуществляется тяговыми расчетами. На участке указанной протяженности устанавливают одинаковую наименьшую скорость, с учетом которой рассчитываются возвышения.

Полученные скорости округляются в большую сторону до величин, кратных 5 км/ч.

Определение максимальной скорости по тяговому расчету и утверждение возвышения, соответствующего этой скорости, позволяет приблизить расчетные скорости к реализуемым и при этом сократить объем статистических вычислений при определении скоростей движения, предусмотренных указанием МПС №С-333У, оставив их только для расчета минимальных скоростей движения грузовых поездов в определенных случаях.

Минимальная установленная скорость движения грузовых поездов Vmin гр определяется:

– на затяжных подъемах как расчетно-минимальная скорость по тяговому расчету;

– по заложенному в график времени хода на перегоне грузовых поездов унифицированного веса;

– на участках перед крупными станциями, где большинство поездов отклоняется по стрелочному переводу на боковой путь – по скорости отклонения;

– в исключительных случаях, на участках, где вследствие высокой плотности поездопотока движение устойчиво происходит со скоростями ниже графиковых, разрешается определять минимальную скорость грузовых поездов по выборочному анализу скоростемерных лент, т. е. статистическим способом по методике, изложенной в подразд. 1.4.

Величина Vmin гр округляется в меньшую сторону до величины, кратной 5 км/ч.

1.4. Определение скоростей движения грузовых поездов статистическим способом Расшифровка скоростемерных лент для определения величины возвышения статистическим способом производится в соответствии с распоряжением начальника службы пути дороги в ПЦД (путевой центр диагностики) или дистанциях пути.

Для решения этой задачи из совокупности поездопотока производят выборку показателей массы mi и скорости Vi грузовых поездов, проследовавших за целые сутки. Суточные размеры движения определяют по исполненному графику движения поездов. Выборка должна включать не менее 30 поездов, так как в этом случае можно использовать формулы нормального закона распределения.

Если размеры движения менее 30 грузовых поездов в сутки, выборку делают за несколько целых суток. При этом выбираются сутки, в которые на перегоне, где расположена кривая, или на соседних, не действовали временные ограничения скорости и отсутствовали задержки поездов из-за сбоев движения в результате отказов автоблокировки, капитальных и строительных работ, влияющих на скорости движения поездов в данной кривой. Отсутствие указанных событий устанавливается по исполненному графику движения. В выборку не должны вноситься данные по проследованию отдельных локомотивов, ускоренных контейнерных и рефрижераторных, а также хозяйственных поездов. С учетом сезонной неравномерности перевозок следует использовать сентябрьские ленты, а при их отсутствии – июньские или ноябрьские. При этом необходимо ориентироваться на среднесуточные размеры движения, выбирая те дни месяца, в которые их колебания не превышают: при 20 поездах в сутки – 19...21; 40 – 38...42; 60 – 58...62; 100 – 97...103; 140 – 136…144.

Рассчитав для каждого поезда показатель условной кинетической энергии k i = miVi, получаем статистический ряд случайной величины k.

Выборочная средняя k и среднеквадратическое отклонение Sk этого статистического ряда определяются по формулам:

где n – число членов выборки.

На основе выборки определяется средняя масса грузового поезда Затем из статистического ряда исключаются нетипичные максимальные и минимальные значения. Критерий исключения определяется из выражений:

где k min и k max – минимальное и максимальное значения статистического ряда.

Полученные значения Tmin или Tmax сравниваем с критическим значением С, приведенным в табл. 1.1. Если Т С, минимальное или максимальное значение исключается, а выборочная средняя и среднеквадратическое отклонение пересчитываются после каждого исключения.

Процедуру продолжают до удаления всех нетипичных для данной выборки членов ряда.

С 2,701 2,718 2,734 2,749 2,764 2,778 2,792 2,805 2,818 2,830 2, С 2,853 2,864 2,874 2,885 2,894 2,904 2,922 2,940 2,956 2,972 2, Примечание. Если число членов выборки более 50, процедура по поиску нетипичных величин не производится.

На основе скорректированного статистического ряда находим значения прогнозируемой минимальной и максимальной скорости грузового поездопотока где значения z берутся из табл. 1.2 при n 1.

За расчетную минимальную скорость из двух найденных величин принимается значение, наиболее близкое к среднему из трех минимальных скоростей в скорректированной выборке.

1.5. Методика определения возвышения наружного рельса в одиночных кривых на участках смешанного движения грузовых и пассажирских поездов Исходные данные:

– радиус кривой по базе АСУ БДП на основе съемки геодезическими или путеизмерительными средствами;

– максимальные скорости движения пассажирских Vmax пас и грузовых Vmax гр поездов;

– минимальные скорости движения грузовых поездов Vmin гр ;

– существующие длины переходных кривых;

– длины прямых вставок на участках с сопряженными кривыми.

Последовательность расчета 1. По формуле (1.7) определяется hVmax пас, ниже которого возвышение не может быть по условию выполнения первого требования, исходя из непревышения [анп ]Vmax пас = +0,7 м/с2:

2. По формуле (1.9) определяется hVmax гр, ниже которого возвышение нежелательно иметь по технико-экономическим требованиям, исходя из непревышения [анп ]Vmax гр = +0,3 м/с2:

3. По формуле (1.10) определяется hVmin гр, выше которой возвышение нежелательно иметь, исходя из непревышения [анп ]Vmin гр = 0,3 м/с2:

По табл. 1.3 определяется величина установленного возвышения hу.

В вариантах 3, 4, 5, 6 возникает необходимость ограничения максимальных скоростей пассажирских и грузовых Vmax пас и Vmax гр поездов.

Прежде чем принять решение о понижении скоростей, следует:

– убедиться в правильности определения Vmin гр, использовав методику определения скоростей движения грузовых поездов статистическим способом (подразд. 1.4);

– если при уточненной Vmin гр с округлением до 5 км/ч в меньшую сторону сохраняется необходимость уменьшения Vmax пас и Vmax гр, то с разрешения Начальника железной дороги следует принять [анп ]Vmin гр = 0,4 м/с2.

В этом случае hVmin гр определяется по формуле (1.11) – если и в этом случае сохраняется необходимость уменьшения Vmax пас, то для подвижного состава ЧС200, ЧС8, ЧС7, ЧС6, дизель поезда разрешено движение по кривым с [анп ]Vmax пас = 0,8 м/с2, при этом hVmах пас определяется по формуле (1.8) – если после всех выше перечисленных возможных вариантов обеспечить скорость движения грузовых и пассажирских поездов с максимальными скоростями, определенными по тяговым расчетам не представляется возможным, то они определяются по формулам:

При этом повторяются тяговые расчеты, оценивается потеря времени хода и определяется возможность компенсирования его за счет резервов графика на поездо-участке.

В противном случае в кривой требуются реконструктивные мероприятия.

1.6. Методика определения величины возвышения на участках с постоянной скоростью движения всех поездов Возвышение на участках, где действуют постоянные и длительные ограничения скорости Vогр движения всех поездов, может быть определено по формуле 1.7. Методика определения возвышения наружного рельса на участках пригородного и пассажирского движения На участках, где обращаются пригородные, пассажирские поезда и ускоренные контейнерные поезда на специальных тележках, возвышение определяется по формуле где Vmax и Vmin – максимальная и минимальная скорости поездов, установленные по данным тяговых расчетов.

Максимальная допускаемая скорость, которая может быть реализована при возвышении hприг, определяется по формуле Если скорость Vmax доп оказалась меньше установленной по тяговому расчету, разрешается увеличить возвышение hприг на величину до мм, определив его по формуле 1.8. Примеры определения возвышения наружного рельса на участках с предполагаемым изменением режимов движения поездов На участках, где предполагается изменение режима движения поездов за счет изменения весовых норм, отмены или введения ограничения скорости, изменения вида тяги, определяются на основе тяговых расчетов новые значения установленных максимальных и минимальных скоростей движения.

Расчет новых значений возвышений и корректировка (при необходимости) установленных скоростей движения производится в соответствии с методикой, изложенной в подразд. 1.5.

При окончательном выборе величины возвышения наружного рельса, скоростей движения пассажирских и грузовых поездов необходимо учесть следующее:

– минимальная величина возвышения в кривых 15 мм, номинальная – 140 мм;

– полученные расчетом возвышения hVmax пас и hVmax гр округляются в большую сторону до величины, кратной 5 мм;

– полученные расчетом возвышения hVmin гр округляют в меньшую сторону до величины, кратной 5 мм;

– если наружная рельсовая нить кривой – полевая, то принятое возвышение при производстве работ по устройству возвышения увеличивают на 5 мм с учетом последующих осадок;

– если hVmax пас превышает 140 мм, то следует принять hу = 140 мм и рассчитать скорость движения Vmax пас с учетом допускаемого непоанп ]Vmax пас = 0,7 м / с Vmax пас = 0,283 R(h y + 115) = 0,283 R(140 + 115) = 4,52 R ;

– если hVmax гр превышает 140 мм, то следует принять hу = 140 мм и определить скорость движения грузовых поездов с учетом допускаемого непогашенного ускорения [анп ]Vmax гр = 0,3 м / с 2 по формуле Vmax гр = 0,283 R(hy + 50) = 0,283 R(140 + 50) = 3,9 R ;

– минимальная скорость грузовых поездов с учетом допускаемого непогашенного ускорения [анп ]Vmin гр = 0,3 м / с 2 и hу = 140 мм равна Vmin гр = 0,283 R(140 50) = 2,68 R ;

– во всех случаях проверяется величина непогашенного ускорения по – в пологих кривых с расчетным непогашенным ускорением менее 0,3 м / с 2 возвышение может не устраиваться.

Примеры расчета.

Пример 1.1. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 1500 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 140 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmax гр = 80 км / ч, минимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 60 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Величина возвышения определяется по варианту 1 (табл. 1.3) и составляет с округлением 50 мм, а с запасом на установку – 55 мм.

При этом анпV max пас = 0,7 м / с 2 ; анпV max гр = 0,03 м / с 2 ; анпV min гр = 0,12 м / с 2.

Пример 1.2. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 1000 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 100 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmax гр = 80 км / ч, минимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 60 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Величина возвышения определяется по варианту 2 (табл. 1.3) и составляет 30 мм, а с учетом последующих осадок – 35 мм. При этом анпV max пас = 0,58 м / с 2 ; анпV max гр = 0,3 м / с 2 ; анпV min гр = 0,09 м / с 2.

Пример 1.3. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 500 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 100 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmax гр = 80 км / ч, минимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 40 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Величина возвышения определяется по варианту 3 (табл. 1.З).

Так как величина возвышения не может превышать 90 мм для соблюдения критерия [анп ]Vmin гр = 0,3 м / с 2, необходимо ограничить скорость пассажирского поезда до величины Vmax пас = 0,283 500(90 + 115) = 90 км / ч.

При переходе с разрешения Начальника дороги на отрицательное непогашенное ускорение [анп ]Vmin гр = 0,4 м / с 2 имеем:

hVmin гр = 12,5 + 65 = 105 мм, и величина Vmax пас составит Vmax пас = 0,283 500(105 + 115) = 94 км / ч с округлением 95 км/ч.

В этом случае нужно проверить правильность определения Vmin гр и, если нет возможности ее увеличения, то величина возвышения не должна превышать 90 мм при ограничении скорости пассажирского поезда до 90 км/ч или 105 мм при ограничении до 95 км/ч, а с учетом последующих осадок соответственно принимаются возвышения 95 или мм.

Пример 1.4. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 800 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 120 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmax гр = 90 км / ч, минимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 35 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Расчет ведем по варианту 4 (табл. 1.З). Так как величина возвышения не может превышать 70 мм для соблюдения критерия [анп ]Vmin гр = 0,3 м / с 2, необходимо ограничить скорости пассажирского и грузового поездов до Vmax пас = 0,283 800 (70 + 115) = 108 км / ч, с учетом округления 110 км / ч ; Vmax гр = 0,283 800 (70 + 50) = 88 км / ч, с учетом округления 90 км / ч.

При переходе с разрешения Начальника дороги на отрицательное непогашенное ускорение [анп ]Vmin гр = 0,4 м / с 2 имеем hVmin гр = 12,5+ 65 = 85 мм, и расчет должен проводиться по варианту 3 (табл. 1.3). При этом Vmax пас будет равна Vmax пас = 0,283 800 (85 + 115) = 113 км / ч, с округлением 115 км / ч.

Возвышение с учетом осадки hу = 90 мм.

Пример 1.5. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 500 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 90 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmax гр = 80 км / ч, минимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 35 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Расчет ведем по варианту 5 (табл. 1.З). Так как величина возвышения не может превышать 50 мм для соблюдения критерия [анп ]Vmin гр = 0,3 м / с 2, необходимо ограничить скорости пассажирского и грузового поездов до:

Vmax пас = 0,283 500 (80 + 115) = 88 км / ч, с учетом округления 90 км / ч ;

Vmax гр = 0,283 500 (80 + 50) = 72 км / ч, с учетом округления 75 км / ч.

Возвышение с учетом последующих осадок hу = 85 мм.

При переходе с разрешения Начальника дороги на [анп ]Vmin гр = 0,4 м / с имеем hVmin гр = 12,5 + 65 = 95 мм, и расчет должен выполняться по варианту 6 (табл. 1.3). При этом Vmax гр = 0,283 500 (95 + 50) = 75 км / ч.

При этом возвышение с учетом последующих осадок hу = 100 мм.

Пример 1.6. Определить возвышение наружного рельса в кривой радиусом 500 м для максимальной скорости пассажирского поезда Vmax пас = 90 км / ч, максимальной скорости грузового поезда Vmin гр = 40 км / ч.

По расчетным формулам имеем:

Расчет ведем по варианту 6 (табл. 1.3). Так как величина возвышения [анп ]Vmin гр = 0,3 м / с, необходимо ограничить скорость грузового поезда до Vmax гр = 0,283 500 (90 + 50) = 75 км / ч. В этом случае следует проверить правильность определения Vmin гр или с разрешения Начальника дороги переходить на непогашенное ускорение [анп ]Vmin гр = 0,4 м / с 2, тогда Vmax гр = 0,283 500(105 + 50) = 78 км / ч.

Возвышение с учетом последующих осадок hу = 110 мм.

Выше приведены примеры 1.1–1.6 для расчета возвышения одиночных кривых.

В многорадиусных кривых, если при проектировании плана невозможно привести кривую в однорадиусную, расчет величины возвышения проводится с кривой минимального радиуса. Если длина этого участка кривой меньше 50 м и он получился в результате плохого содержания кривой в плане, производится расчет и выправка кривой, после этого уточняется минимальный радиус и определяется возвышение.

Если разница между расчетными возвышениями на отдельных участках составной кривой менее 20 мм, то в границах всей кривой устанавливается одинаковое возвышение, обеспечивающее соблюдение норм допускаемых непогашенных ускорений на всем ее протяжении.

При большей разнице расчет возвышения ведется отдельно для каждой кривой с устройством переходных кривых и соответствующих отводов возвышения.

При окончательном выборе величины возвышения наружного рельса следует проверить возможность его отвода в пределах переходной кривой с уклоном установленной крутизны, а также длину прямой вставки между сопряженными кривыми. Уклоны отвода возвышения см.

в табл. 2.2.

Вывод. В лекции «Возвышение наружного рельса» приведены общие сведения о горизонтальных поперечных силах, передаваемых железнодорожным экипажем при движении в кривых участках пути на пассажиров и железнодорожный путь. Для уменьшения, а в некоторых случаях погашения этих негативных воздействий в кривых устраивается возвышение наружного рельса над внутренним. В лекции рассмотрены вопросы взаимозависимости структуры поездопотока; плана линии; динамических параметров – допускаемых непогашенных ускорений при проходе грузовых и пассажирских поездов.

При этом в лекции сформулирована цель расчета возвышения, последовательность расчета возвышения, приведены примеры расчетов с обоснованием принимаемых решений.

Контрольные вопросы 1. Перечислите особенности устройства рельсовой колеи в кривых.

2. Зачем в кривых устраивается возвышение наружной рельсовой нити над внутренней?

3. В кривых какого радиуса устраивается возвышение? Назовите граничные значения возвышения hmax, hmin и номинальную hн величину возвышения на дорогах России.

4. Назовите нормы динамических критериев анп, по которым рассчитывается возвышение на дорогах России.

5. Назовите норму непогашенного ускорения, которая обеспечивает безопасность движения поездов и комфортабельную езду пассажиров.

6. Назовите норму непогашенного ускорения, которая обеспечивает приемлемый уровень расстройств и износов элементов верхнего строения пути.

7. Напишите уравнение, по которому можно рассчитать непогашенное ускорение анп.

8. В каких случаях требуется перерасчет возвышения?

9. В каких случаях установленное возвышение проверяется?

10. Как определяются максимальные скорости движения грузовых Vmax гр и пассажирских Vmax пас поездов?

11. Перечислите порядок определения минимальной скорости движения грузовых поездов Vmin гр.

12. Перечислите исходные данные, необходимые для расчета возвышения на участках смешанного движения.

13. Опишите порядок расчета возвышения на участках смешанного движения грузовых и пассажирских поездов.

14. Методика определения возвышения на участках пригородного и пассажирского движения.

15. Напишите уравнение, по которому определяется допускаемая скорость движения поездов по кривой (известно возвышение, радиус кривой, нормативное непогашенное ускорение, ширина колеи).

16. Опишите порядок проектирования возвышения на многорадиусных кривых.

Рекомендуемый библиографический список [1–3; 5; 13–17].

Лекция 2. ПЕРЕХОДНЫЕ КРИВЫЕ План лекции:

2.1. Назначение переходных кривых и требования, предъявляемые к ним.

2.2. Применяемые переходные кривые.

2.3. Длина переходной кривой.

2.4. Разбивка переходных кривых.

2.1. Назначение переходных кривых и требования, предъявляемые к ним При переходе экипажа из прямой непосредственно в круговую криV вую внезапно появляется центробежная сила J = m. Для предотвраR щения внезапного появления этой силы, вызывающей боковой толчок при входе в кривую и выходе экипажа из кривой, между круговой кривой и прямым участком пути устраивают особую кривую – переходную.

А на составных кривых, если разница в возвышениях наружной рельсовой нити на отдельных участках кривой превышает 20 мм, между ними размещают сопрягающую переходную кривую с соответствующим отводом возвышения.

Переходная кривая одновременно используется для устройства:

– отвода возвышения наружной рельсовой нити круговой кривой;

– отвода уширения колеи;

– отвода увеличения междупутного расстояния в случаях концентрического расположения путей на одном земляном полотне.

Требования, предъявляемые к переходной кривой, математически определяются пятью условиями, изложенными в табл. 2.1 и на рис. 2.1. На основании этих условий подбирается алгебраическое уравнение переходной кривой, рассчитываются координаты точек Х, Y, и по ним разбиваются переходные кривые на местности.

При этом за центр системы координат принимается начало переходной кривой (НПК).

Требования, предъявляемые к переходной кривой № Наименование Рис. 2.1. Схема переходной кривой: а – отвод возвышения наружной рельсовой нити (профиль переходной кривой); б – план переходной кривой по оси пути; в – изменение центробежной силы В табл. 2.1 и на рис. 2.1 приняты следующие обозначения: – переменный радиус в пределах переходной кривой; К – кривизна; L0 – полная длина переходной кривой; h0 – возвышение наружного рельса в круговой кривой; 0 – полный угол поворота переходной кривой; X0, Y0 – соответственно абсцисса и ордината конца переходной кривой (КПК); Lотв – длина отвода возвышения; – угол наклона к горизонту наружной рельсовой нити. Текущие значения: h – возвышения; L – длины переходной кривой; – угла поворота; X, Y – абсцисс и ординат точек переходной кривой; КОВ и НОВ – соответственно конца и начала отвода возвышения наружной рельсовой нити; НПК и КПК – соответственно начала и конца переходной кривой.

(табл. 2.1). Основной силой, связанной с наличием кривой, является центробежная сила J = m. В начале переходной кривой эта сила отсутствует, так как НПК =, в пределах переходной кривой для обеспечения плавного изменения силы J радиус переходной кривой должен монотонно изменяться, и в конце переходной КПК = R, а JКПК = m, при этом кривизна К = 1/ в НПК равна 0, в КПК 1/R, в пределах переходной кривой она монотонно меняется.

Практически первые три условия о недопустимости внезапных изменений в НПК, КПК и на протяжении всей переходной кривой кривизны K, углов поворота, ординат Y и по монотонности их изменения очевидны без объяснения.

Четвертое условие связано с тем, что при движении экипажа колёса его, катящиеся по наружной нити, будут в начале и в конце переходной кривой оказывать ударно-динамические воздействия в вертикальной плоскости на рельсы наружной рельсовой нити. Эти воздействия будут возникать внезапно. Во избежание этого необходимо, чтобы в НПК и КПК угол был равен нулю, и на всем протяжении переходной кривой изменялся непрерывно, а отвод возвышения был выполнен по кривой, касающейся в точках КОВ и НОВ уровня головок наружных рельсов соответственно на прямой и круговой кривой (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема положения рельсовых нитей на переходной кривой в профиле На рис. 2.2 дуги кривых показаны спрямленными и колея как бы вытянутой в прямую в связи с развертыванием рельсовых нитей на вертикальную плоскость. Так как в точках КОВ и НОВ угол = 0 соответственdh Известно, что возвышение в круговой кривой h0 =, то можно утgR верждать, что в любой точке переходной кривой текущее значение возS1 V вышения h =. Предполагая, что движение по кривой равномерное (модуль вектора скорости V = V = const ), тогда 1 V 2 = const, а =К (кривизна кривой). В результате требование, чтобы в НПК и КПК dh / dL = 0 будет равнозначным dК / dL = 0.

Таким образом, в НПК и КПК первая производная кривизны по дуге должна быть равна нулю, а в интервале от НПК до КПК эта производная должна меняться непрерывно.

И последнее пятое условие. Ввиду того, что на переходной кривой осуществляется отвод возвышения наружного рельса и уширение колеи и так как переходная кривая имеет переменный радиус, то движение экипажа по этой кривой является неустановившимся. В связи с этим возникает ряд дополнительных сил, не имеющих места ни на прямой, ни на круговой кривой.

Пятое условие предусматривает, что дополнительные силы и соотd2К ветствующие им ускорения в НПК и КПК должны быть равны нулю, а на протяжении переходной кривой изменяться непрерывно.

Кривых, удовлетворяющих условиям (табл. 2.1) существует бесчисленное множество. При этом следует иметь в виду следующее.

При выражении кривой в алгебраической форме получается уравнение третьей степени при выполнении первых трех условий, четвертой степени – при выполнении четырех условий, пятой степени – при выполнении пяти условий.

На рис. 2.3 показано положение переходных кривых при одинаковой длине переходной кривой.

Рис. 2.3. Положение переходных кривых: 1 – круговая кривая радиусом R; 2 – переходная кривая, отвечающая пяти условиям; 3 – переходная кривая, отвечающая четырем условиям; 4 – переходная кривая, отвечающая трем условиям При выполнении пяти условий переходная кривая на значительном протяжении своей начальной части имеет очень малые ординаты.

Несколько более интенсивный отход от прямой в начальной части будет у переходных кривых, разбитых по алгебраическим уравнениям четвертой степени и особенно третьей (т. е. отвечающей трем условиям).

Алгебраическое уравнение переходной кривой, удовлетворяющее пяти условиям, обеспечивает наиболее плавный проход подвижного состава по кривым, что особенно важно при высоких скоростях движения. Достоинством таких переходных кривых является то, что сдвижка Р круговой кривой относительно ее первоначального положения (до устройства переходных), которую необходимо произвести при разбивке переходных кривых (подразд. 2.4), минимальна по сравнению с переходными кривыми, разбитыми по уравнениям четвертой и тем более третьей степени.

Разбивку переходных кривых по уравнению пятой степени возможно применить на путях без балласта, так как при такой конструкции верхнего строения пути содержание его может быть значительно более строгим и допуски на неточность разбивки и укладки колеи и ее содержание могут быть значительно меньшими, чем при обычной конструкции пути на балласте.

2.2. Применяемые переходные кривые При существующих скоростях движения поездов и принятой конструкции верхнего строения пути (со шпалами и балластом) при выводе алгебраического уравнения, по которому рассчитываются координаты точек переходной кривой обычно пренебрегают четвертым и пятым условиями, т. е. угол в НПК, КПК и на протяжении всего отвода возвышения постоянен (см. рис. 2.1, а) и для разбивки переходной кривой используют алгебраическое уравнение третьей степени.

Пренебрежение четвертым и пятым условиями компенсируют таким выбором длины переходной кривой, при которой указанные выше силовые воздействия подвижного состава на путь ограничены в своих величинах и практически не имеют существенного значения.

При устройстве отводов возвышения с постоянным углом наклона упорной (наружной) рельсовой нити к горизонту tg = = i = const.

Известно, что для любой точки переходной кривой возвышение h определяется по формуле Из уравнения (2.1) текущее значение длины переходной кривой определяется как В уравнение (2.2) входят постоянные величины: S1 (расстояние между осями рельсов); V (скорость экипажа); g (ускорение силы тяжести); i (уклон отвода возвышения), поэтому, введя обозначение C =, поgi лучим, что Согласно (2.3) кривизна К изменяется прямо пропорционально длине дуги L кривой. Такому условию точно удовлетворяет только особая кривая, которая называется радиоидальной спиралью (клотоидой) в натуральных координатах и L (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Интерпретация предела применения радиоидальной спирали и кубической параболы в качестве Из формулы (2.3) вытекает, что в конце переходной кривой при L = L и = R, тогда параметр С переходной кривой Объединяя оба выражения для параметра С, получим, что С= = RL 0. Первое выражение для С называют его физической инgi терпретацией, а второе – геометрической интерпретацией.

Из приведенных выше уравнений видно, что параметр переходной кривой С выражается в единицах площади, м2.

Уравнение радиоидальной спирали (клотоиды) в декартовой системе координат имеет вид В параметрическом виде координаты клотоиды выражаются уравнениями Ряды в скобках быстро сходятся ввиду малости L по сравнению с С, поэтому практически во многих случаях представляется возможным огL раничиться первыми членами рядов. В таком случае X = L, а Y =, заменяя L его значением через Х, получим Выражение (2.7) является кубической параболой, она достаточно часто применяется для разбивки переходных кривых на обычных железных дорогах.

Кубическая парабола отличается от клотоиды тем, что ее кривизна меняется пропорционально не протяжению длины L переходной кривой, а ее проекции на ось Х (см. рис. 2.1, б). Поэтому применять ее для переходных кривых можно лишь в ограниченных пределах (рис. 2.4) от точки О до точки В.

Из дифференциальной геометрии известно, что в начале координат кривизна К кубической параболы равна 0, затем она начинает увеличиваться и в некоторой точке В (рис. 2.4) достигает максимума, а после этого кривизна убывает и в бесконечности равна 0. Точке В соответствует угол 24°541. Уравнением кубической параболы можно пользоваться для расчета координат переходной кривой, если полный угол поворота переходной кривой 0 будет меньше 24°541.

Фактически при современных длинах переходных кривых кубической параболой пользуются на значительно меньших отрезках ОА, в пределах которых она практически совмещается с радиоидальной спиралью (клотоидой).

2.3. Длина переходной кривой 2.3.1. Общие сведения На дорогах России переходные кривые устраиваются в кривых R 3000 м. Минимальная длина равна 20 м, максимальная – 200 м.

Длина переходной кривой определяется рядом условий, всего их восемь [1, с. 120]. Главными, обычно определяющими максимальную длину переходной кривой, являются четыре условия.

1. Ограничение вертикальной составляющей скорости подъема колеса по отводу возвышения [f].

2. Ограничение скорости изменения непогашенного горизонтального ускорения [ ].

3. Обеспечение возможности устройства переходных кривых проектной длины в кривой с заданным углом поворота.

4. Обеспечение уширения междупутных расстояний.

Для этих условий ниже приведены развернутые обоснования.

На двухпутных участках при концентрическом расположении обоих путей на одном земляном полотне длины переходных кривых наружного пути определяют с учетом выполнения первых трех условий, а длины переходных кривых внутреннего пути – с учетом четырех.

Принята следующая последовательность определения длины переходной кривой наружного пути:

1) рассчитывается длина переходной кривой по первому условию;

2) проверяется полученная длина по второму и третьему условиям;

3) окончательно принимается наибольшая из трех значений длина с учетом округления до числа, кратного 10 м, в большую сторону.

Последовательность определения длины переходной кривой внутреннего пути.

1. Рассчитывается длина переходной кривой по первому условию и по четвертому, принимается большая из двух.

2. Проверяется принятая длина переходной кривой по второму и третьему условиям.

3. Окончательно принимается наибольшая длина с учетом округления в большую сторону до числа, кратного одному метру.

2.3.2. Определение длины переходных кривых по условию ограничения вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возвышение При прямолинейном отводе возвышения наружной рельсовой нити кривой длина отвода равна длине переходной кривой где L отв – длина отвода возвышения; L 0 – длина переходной кривой;

h0 – возвышение наружной рельсовой нити в круговой кривой; [i] – принятый уклон отвода возвышения.

Ограничение вертикальной составляющей скорости подъема колеса по отводу возвышения f обеспечивается уклоном отвода.

При малой длине отвода и соответственно при крутом уклоне отвода взаимодействие колеса и рельса наружной нити в пределах отвода возвышения близко к ударному.

Для недопущения этого ограничивают вертикальную составляющую скорости подъема колеса по отводу возвышения допустимой величиной [f].

Известно, что f =, а dt =, из этого следует, что вертикальная составляющая скорости подъема колеса по отводу возвышения где i – уклон отвода возвышения; V – скорость движения экипажа по кривой.

Из уравнения (2.9) уклон отвода возвышения Подставляя в уравнение (2.10) f = [f ], V = Vmax пас, получаем допускаемое значение уклона отвода возвышения, зависящее от допускаемой нормы скорости подъема колеса по отводу возвышения и максимальной скорости движения пассажирских поездов В соответствии с приказом МПС от 12 ноября 2001 г. № 41 допускаемое значение скорости подъема колеса по отводу возвышения принято равным от 28 до 48 мм/с (или от 1/10 до 1/6 км/ч) в зависимости от максимальной скорости движения пассажирских поездов Vmax пас.

Нормы уклонов отвода возвышения приведены в табл. 2.2 в соответствии с требованиями [15, табл. 3.4].

Нормы уклонов отвода возвышения в переходных кривых Скорость движения, км/ч, рекомендуемый при реконструкции, не более капитальном, усиленном среднем ремонте пути Примечания: 1. Уклон отвода возвышения устраивается на всей длине переходной кривой. Допускается до проведения планового ремонта пути сохранение приведенных в таблице уклонов на ее отрезках длиной не менее 30 м.

2. При уклоне отвода 3,2 ‰ перегон закрывается для движения поездов.

2.3.3. Проверка длины переходной кривой по условию ограничения скорости изменения непогашенного горизонтального ускорения Контроль за скоростью изменения непогашенного ускорения, м/с3, признан столь важным, что фактическое значение этого параметра определяется путеизмерительным вагоном. Нарушение безопасности движения поездов последует, если переходная кривая будет преодолеваться им менее, чем за время t = 1,2 c.

При допускаемом непогашенном ускорении [aнп ]пас = 0,7 м / с 2 допускается скорость изменения непогашенного ускорения для одиночных С учетом этого условия определяется скорость изменения непогашенного ускорения при проходе поезда с максимальной скоростью Vmax пас по переходной кривой полученной длины L 0 по формуле где анппас – разность непогашенных ускорений в КПК и в НПК, м/с2;

Vmax пас – максимальная скорость пассажирских поездов, км/ч; L 0 – длина переходной кривой, м.

Если условие (2.12) не выполняется, то удлиняется переходная кривая с учетом второго условия. Тогда новое значение длины переходной кривой из уравнения (2.12) Полученное значение длины переходной кривой округляется в большую сторону до числа, кратного 10 м, и уточняется уклон отвода возвышения.

2.3.4. Проверка возможности устройства переходной кривой Возможность устройства переходных кривых в кривой радиуса R с заданным углом поворота железнодорожной линии определяется тем, чтобы длина круговой кривой Lкк между концами переходных была не менее Lmin где 0 – полный угол поворота переходной кривой.

При этом Lmin определяется условием размещения в ее пределах полной колесной базы экипажа. Обычно принимают для нормальных условий Lmin = 28 м, для сложных – 15 м. Допускается Lmin = 0, если абсолютная сумма уклонов отводов возвышения наружного рельса на примыкающих переходных кривых i1 + i2 будет меньше допускаемой величины, т. е.

Для решения уравнения (2.14) надо знать угол 0. Известно (табл. 2.1), что текущее значение угла поворота переходной криL L вой = kdL = dL =. Для конца переходной кривой полный угол поворота Если не выполняется условие (2.14), то следует определить новое значение длины переходной кривой. Для этого принимается минимальная длина круговой кривой Lmin, из уравнения (2.14) определяется новое значение полного угла поворота переходной кривой 0 =, даR лее из уравнения (2.16) определяется новое значение длины переходной кривой L 0 = 2R0, уточняется уклон отвода возвышения i = L 0 / h0 и по табл. 2.2, по новому уклону отвода возвышения, определяется допускаемая скорость движения пассажирских поездов Vmax пас.

На однопутных линиях длины переходных кривых определяются по вышеизложенной методике.

2.3.5. Порядок расчета длины переходной кривой внутреннего пути Длина переходной кривой внутреннего пути определяется с учетом требований первого условия по формуле (2.8). Далее следует определить длину переходной кривой по условию четвертому – обеспечение уширения междупутного расстояния где L 0н – принятая расчетом длина переходной кривой наружного пути;

Rвн – радиус круговой кривой внутреннего пути; А 0 – габаритное уширение междупутного расстояния в круговой кривой. В уравнении (2.17) размерность L 0н, Rвн и А 0 в метрах.

Вывод уравнения (2.17) см. в лекции № 3. Из двух полученных значений длин переходных кривых выбирается большее, округляется до числа, равного одному метру, и выполняются проверки по второму и третьему условиям (см. пп. 2.3.2, 2.3.3).

2.4. Разбивка переходных кривых В практике проектирования, устройства и содержания переходных кривых используют два способа разбивки переходных кривых.

Первый способ. Способ сдвижки круговой кривой со смещением центра кривой без изменения радиуса обычно применяется при сооружении новых линий и на эксплуатируемых кривых, если по условиям местности возможно сдвинуть кривую вовнутрь на конкретную величину (сдвижку), зависящую от длины переходной кривой и радиуса круговой кривой.

Второй способ. Способ сдвижки круговой кривой со смещением центра и изменением радиуса всей профильной кривой с R на r (способ доцента Н.В. Харламова) применяется, как правило, на эксплуатируемых линиях. При этом способе можно добиться того, что профильная круговая кривая частично будет сдвигаться наружу, частично внутрь, а величина самих сдвижек может быть сведена к минимуму. Кроме того, этот способ дает возможность при необходимости (с учетом особенностей местности) кривую целиком сдвигать внутрь или наружу кривой на конкретно заданную величину, определенную условиями местности. Ограничением величины сдвижки и направления её является недостаточная ширина основной площадки земляного полотна, размеры междупутного расстояния, минимально допустимое значение радиуса r и др.

2.4.1. Первый способ При технических изысканиях железнодорожной линии переходные кривые не разбивают. На трассе будущего пути забивается тангенсный столбик Т0 (рис. 2.5) (точка примыкания круговой кривой непосредственно к прямой). Разбивку переходных кривых и круговой производят перед производством земляных работ.

Рис. 2.5. Расчетная схема постановки переходной кривой первым способом Для расчета разбивочных элементов переходной кривой нужны следующие исходные данные: – полный угол поворота пути; L 0 – проектная длина переходной кривой; R – радиус круговой кривой.

Порядок расчета разбивочных элементов:

1. Определяется параметр переходной кривой С, м 2. Рассчитывается полный угол поворота переходной кривой, рад 3. Определяется величина сдвижки круговой кривой вовнутрь.

Из рис. 2.5 видно, что сдвижка углах 0 следует, что sin 0 0, тогда 2sin2 0 = 2 0. Тогда выражение (2.20) примет вид 4. Определяется расстояние от тангенсного столбика Т0 смещенной круговой кривой до НПК (рис. 2.5) Подставляем в уравнение (2.22) X0 L 0, sin 0 0 =, получаем 5. Определяется расстояние от тангенсного столбика Т профильной кривой до НПК 6. Рассчитываются координаты точек переходной кривой по принятому уравнению (кубической параболы или радиоидальной спирали).

За центр системы координат принимается НПК.

7. Разбивка круговых кривых выполняется по координатам, отсчитываемым от осей координат, проходящих через точку Т0 (начало смещенной круговой кривой). Для разбивки круговых кривых разработаны специальные таблицы.

Для того чтобы разбивку круговой кривой вести от НПК, надо к табличным координатам X таб, Yтаб прибавлять соответственно величины m и Р.

В этом случае координаты точек смещенной круговой кривой будут равны 8. Определяется полная длина кривой 2.4.2. Второй способ (доц. Н.В. Харламова) Этот способ чаще всего применяется на эксплуатируемых линиях.

На рис. 2.6 показана расчетная схема постановки переходной кривой по способу доц. Н.В. Харламова.

Рис. 2.6. Постановка переходных кривых способом доцента Н.В. Харламова Пунктирной линией показана ось существующего пути (круговая без переходных кривых), а сплошной – ось пути после устройства переходных с измененным радиусом кривой r. Буквой q обозначено смещение профильной кривой наружу, т. е. от центра кривой.

На рис. 2.6 показан случай, при котором возможно и необходимо сместить круговую кривую наружу кривой на величину q. Для этого случая можно записать, что Из уравнения (2.27) смещение q круговой кривой наружу определяется по формуле В случаях, когда необходимо и возможно сместить круговую кривую на величину q внутрь кривой, то в уравнении (2.27) q будет со знаком минус и в этом случае величина смещения определяется по формуле В формулах (2.27)(2.29) приняты следующие обозначения: R – радиус профильной кривой; q – смещение профильной кривой; r – радиус проектной кривой; – угол поворота линии; Р – сдвижка круговой кривой.

Для разбивки переходной кривой способом доц. Харламова Н.В. в первую очередь решается задача по определению величины проектного радиуса rпр смещенной круговой кривой, который зависит от требуемой (проектной) величины смещения qпр кривой и направления её. Проектное смещение и его направление определяется местными условиями.

Наиболее простой ход расчета проектного радиуса rпр следующий.

Исходные данные – радиус кривой R, длина переходной кривой L 0, проектное смещение круговой кривой qпр и направление смещения.

Порядок расчета: 1. Задаются тремя или четырьмя значениями ri, отличающимися на 7 8 % от R.

2. Рассчитываются сдвижки Pi = 0.

3. Определяются значения qi по формуле (2.28) или (2.29) в зависимости от направления смещения профильной кривой.

Имея несколько значений ri, Pi и qi, выбирается то значение радиуса rпр, при котором qi qпр и дает наилучшее расположение кривой на земляном полотне.

Для уменьшения объема вычислительной работы можно рекомендовать графическое решение уравнений (2.27) или (2.29). Для этого строится график зависимости qi от ri по трем точкам и далее по графику определяют для qпр значение проектного радиуса rпр.

В некоторых случаях после определения проектного радиуса rпр необходимо пересчитать: возвышение наружной рельсовой нити; уклон отвода возвышения; уточнить скорость Vmax пас.

Далее рассчитываются разбивочные элементы переходной кривой (см. рис. 2.6): параметр переходной кривой C = rпрL0 ; полный угол поворота переходной кривой 0 = ; величина сдвижки круговой кривой P = 0 ; расстояние от тангенсного столбика до НПК 2.5. Примеры расчета длин переходных кривых и разбивочных элементов В этом подразделе конспекта лекций приведены примеры расчета длин переходных кривых и разбивочных элементов, необходимых для разбивки переходных кривых на местности. Задан двухпутный участок железнодорожной линии с концентрическим расположением путей на одном земляном полотне.

2.5.1. Расчет длины переходной кривой наружного пути Vmax пас = 110 км / ч ; рекомендуемый уклон отвода возвышения [i] = 0,9 о оо (табл. 2.2); угол поворота трассы = 25°15.

Порядок расчета длины переходной кривой наружного пути l0-н.

1. Определяем длину переходной кривой по условию ограничения вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возвышение [f ] (см. п. 2.3.1) по формуле (2.8) Округляем в большую сторону до числа, кратного 10 м, окончательно L 0н = 90 м.

2. Проверяем длину переходной кривой L 0н = 90 м по условию ограничения скорости изменения непогашенного ускорения по формуле (2.12) Рассчитываем анп. При расположении КОВ и НПК, а также НОВ и КПК соответственно в одних створах, непогашенное ускорение в НПК анпНПК = 0, а в КПК рассчитывается по формуле 3. Проверяем длину переходной кривой L 0н = 90 м по условию возможности устройства переходной кривой в кривой с заданным углом поворота = 25°15 по формуле (2.14).

В формулу (2.14) подставляем R = Rн = 800 м ; – угол поворота трассы в радианах Вывод. В кривой Rн = 800 м, с углом поворота трассы = 25°15, с установленным возвышением hн = 75 мм, с уклоном отвода возвышения [i] = 0,9 о оо длина переходной кривой L 0н = 90 м, при этом максимальная допускаемая скорость пассажирских поездов Vmax пас = 110 км / ч.

2.5.2. Расчет разбивочных элементов переходной кривой наружного пути Разбивку переходной кривой наружного пути примем первым способом, т. е. способом сдвижки круговой кривой со смещением центра и без изменения радиуса профильной кривой (см. рис. 2.5).

Порядок расчета разбивочных элементов.

1. Рассчитываем параметр переходной кривой [см. формулу (2.4)] Cн = L0н Rн = 90 800 = 72000 м2.

2. Определяем величину смещения круговой кривой вовнутрь [см.

3. Определяем расстояние от тангенсного столбика Т0 смещенной 4. Определяем расстояние от тангенсного столбика Т профильной кривой до НПК [см. формулу (2.24)] 5. Рассчитываем координаты точек переходной кривой.

Центр системы координат – начало переходной кривой (НПК). УравнеX ние переходной кривой – кубическая парабола [см. формулу (2.7)] Yi = i.

Координаты точек переходной кривой рассчитываются с шагом 10 м. Параметр переходной кривой Сн = 72000 м2, 6Сн = 6 72000 = 4,32 105 м (табл. 2.3).

Расчет координат переходной кривой наружного пути Yi, м 0 (НПК) 0,002 0,018 0,062 0,148 0,289 0,500 0,794 1,185 1, 6. Определяем полную длину кривой [см. формулу (2.26)] 2.5.3. Расчет длины переходной кривой внутреннего пути L0-вн Исходные данные: радиус кривой внутреннего пути Rвн = 795 м ;

возвышение наружной рельсовой нити внутреннего пути hвн = 55 мм ;

максимальная скорость пассажирских поездов Vmax пас = 105 км / ч ; рековн мендуемый уклон отвода возвышения [i] = 0,001(1о оо ) (табл. 2.2); угол поворота трассы = 25°15 = 0,440 рад. Длина переходной кривой наружного пути L 0н = 90 м ; возвышение наружной рельсовой нити наружhн = 75 мм ;

Порядок расчета длины L0-вн.

1. Определяем длину переходной кривой LI0вн по условию ограничения вертикальной составляющей [f ] скорости подъема колеса по отводу возвышения по формуле (2.8) 2. Определяем длину переходной кривой LII0вн по условию обеспечения уширения междупутного расстояния по формуле (2.17).

Для выполнения этого расчета следует определить величину габаритного уширения междупутного расстояния А 0. Для этого по табл. 3.1 определяется необходимое уширение междупутья в зависимости от Rн = 800 м, оно будет равно А н = 90 мм. По табл. 3.2 определяется габаритное уширение с учетом разницы возвышений ( hн hвн = 75 55 = 20 мм ), т. е.

А 0 = А н + 50 = 90 + 50 = 140 мм = 0,14 м, тогда Из двух значений LI0вн = 55 м и LII0вн = 104 м выбираем большее, т. е.

L 0вн = 104 м.

3. Проверяем принятую длину L 0вн = 104 м по условию ограничения скорости изменения непогашенного ускорения [ ] = 0,6 м / с 3.

Для этого рассчитываем при анпНПК = 0 анп = 0,72 м / с 2, тогда по формуле (2.12) 4. Проверяем полученную длину L 0вн = 104 м по условию возможности устройства ее в кривой с углом поворота = 0,440 рад и полным углом поворота переходной кривой 0вн = = 0,065 рад. По формуле (2.14) длина круговой кривой Вывод. В кривой внутреннего пути Rвн = 795 м, с углом поворота трассы = 25°15, с установленным возвышением hвн = 55 мм принята длина переходной кривой L 0вн = 104 м по условию обеспечения габаритного уширения междупутного расстояния А 0 = 0,140 м. Уклон отвода возвышения iотв = = 0,52 о оо. Максимальная скорость движения пассажирских поездов, установленная по тяговым расчетам Vmax пас = 105 км / ч.

2.5.4. Расчет разбивочных элементов переходной кривой внутреннего пути способом доц. Н.В. Харламова Разбивку переходных кривых внутреннего пути требуется выполнить способом сдвижки с изменением радиуса профильной кривой.

Исходные данные: угол поворота линии = 25°15 ; радиус кривой Rвн = 795 м ; возвышение hвн = 55 мм ; длина переходной кривой L 0вн = 104 м ; смещение профильной круговой кривой +qпр = 0,28 м (знак « + » указывает, что по условиям местности смещение круговой кривой принято наружу кривой); максимальная скорость пассажирских поездов Vmax пас = 105 км / ч. Расчетная схема – на рис. 2.6.

Порядок расчета.

Первое, что необходимо выполнить – это определить проектный радиус rпр смещенной круговой кривой.

1. Задаемся r1 = 780 м; r2 = 770 м; r3 = 760 м.

2. Рассчитываем сдвижки круговых кривых для принятых радиусов по 3. Определяем смещения круговых кривых по формуле (2.28) Вывод. При смещении профильной круговой кривой наружу (от центра кривой) на величину qзад = 0,28 м радиус кривой уменьшится до rпр = 760 м (так как при r3 = 760 м q3 = 0,278 м qпр = 0,28 м ). В этом случае следует пересчитать возвышение наружной рельсовой нити, так как rпр значительно отличается от Rвн Окончательно принимаем возвышение, равное hвн = 65 мм, при этом Далее рассчитываются разбивочные элементы.

1. Параметр переходной кривой Cвн = L 0вн rпр = 104 760 = 79040 м2.

3. Расстояние от тангенсного столбика профильной кривой до НПК m0вн = 0вн (Rвн rпр Pвн )tg / 2 = (795 760 0,59)0,4716 = 35,77 м.

4. Координаты точек переходной кривой рассчитаны по уравнению кубической параболы Yi = i и приведены в табл. 2.4.

Расчет координат переходной кривой внутреннего пути Вывод. В лекции № 2 «Переходные кривые» объяснено назначение переходных кривых, требования, предъявляемые к ним. На основании этих требований принято алгебраическое уравнение переходных кривых в параметрическом виде для обычных железных дорог, по которому переходную кривую разбивают на местности. Дан порядок расчета длин переходных кривых на однопутных и двухпутных железных дорогах.

Рассмотрены два способа разбивки переходных кривых. В последнем разделе лекции – в практической части – приведены расчеты длин переходных кривых и разбивочных параметров.

Контрольные вопросы 1. Каково назначение переходных кривых? В кривых какого радиуса устраивают переходные кривые? Назовите минимальную и максимальную длину переходных кривых, принятых на дорогах России.

2. Перечислите требования, предъявляемые к переходным кривым.

3. Напишите уравнение, которое используется для разбивки переходных кривых на обычных железных дорогах России.

4. Что такое параметр переходной кривой, от чего он зависит?

5. Перечислите четыре условия, которые являются определяющими в расчетах длин переходных кривых.

6. От чего зависит динамический критерий – вертикальная составляющая скорости подъема колеса по отводу возвышения f? Норма этого критерия [f]?

7. От чего зависит уклон отвода возвышения наружного рельса?

8. В каких случаях при расчете длины переходной кривой используется рекомендуемый, а в каких допускаемый уклон отвода возвышения?

9. Назовите норму динамического критерия – скорость изменения непогашенного ускорения [ ] для одиночных кривых. В каких расчетах он используется?

10. Напишите уравнение, по которому определяется полный угол поворота переходной кривой 0.

11. Напишите уравнение, по которому определяется возможность разбивки переходной кривой заданной длины в кривой с углом поворота.

12. Напишите уравнение, по которому определяется длина переходной кривой внутреннего пути (кривые расположены на одном земляном полотне).

13. Перечислите способы разбивки переходных кривых.

14. Начертите расчетную схему постановки переходной кривой способом сдвижки без изменения радиуса профильной кривой с указанием разбивочных элементов.

15. Порядок расчета разбивочных элементов для разбивки переходной кривой методом Н.В. Харламова.

Рекомендуемый библиографический список [1–3, 5, 6, 13, 15] Лекция 3. УШИРЕНИЕ МЕЖДУПУТНЫХ РАССТОЯНИЙ План лекции:

3.1. Общие сведения.

3.2. Способы увеличения междупутных расстояний.

3.3. Примеры определения длин переходных кривых и габаритных уширений междупутных расстояний.

3.1. Общие сведения Междупутное расстояние – это расстояние между осями рядом расположенных путей. Размеры междупутных расстояний определены габаритом приближения строений (габаритом С) (см. ГОСТ 9238-83).

На перегонах в прямых участках пути расстояние между осями соседних путей должно быть не менее Lм = 4100 мм, между вторым и третьим путями на трех и четырехпутных линиях – не менее 5000 мм.

Такое увеличение междупутного расстояния обеспечивает безопасность людей, находящихся на этом междупутье в момент прохода поезда со скоростью 140 км / ч.

На перегоне в кривых с R 4000 м междупутное расстояние увеличивается на размер габаритного уширения А 0 из условия прохода двухосного вагона (принятого за расчетный) длиной 24 м с направляющей базой 17 м с той же степенью безопасности движения, что и на прямых участках пути.

Таким образом, увеличение междупутных расстояний преследует цель – обеспечение безопасности движения в момент одновременного прохода по кривой поездов разного направления.

Расстояние в свету между поездами, идущими одновременно по соседним путям не должно быть меньше аналогичного на прямой. Так как в кривой это расстояние уменьшается, потому что концы экипажей смещаются наружу, а середина – внутрь (рис. 3.1, а), а на кривых, в которых возвышение упорной нити наружного пути h0н больше возвышения упорной нити внутреннего пути h0вн (т. е. h0н h0вн ), это невыгодное положение экипажей еще больше уменьшает расстояние в свету (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Невыгодное положение подвижного состава в кривой: а – в плане; б – в профиле ( h0 н h0 вн ) В связи с этим по требованию габарита приближения строения С возвышение наружного рельса внутреннего пути h0вн должно быть не менее 0,5h0н.

Численное значение уширения междупутных расстояний в кривых зависит от длины экипажа, радиуса кривой и разницы возвышений ( h0н h0вн ) упорных рельсовых нитей наружного и внутреннего путей.

Минимально необходимое расстояние между осями путей в кривых в эксплуатационных условиях определяется по формуле где Lм – установленное междупутное расстояние в прямом участке пупр ти, мм; А 0 – габаритное уширение междупутных расстояний, мм (табл. 3.1, 3.2).

В табл. 3.1 и 3.2 приведены эксплуатационные нормы увеличения горизонтальных габаритных расстояний А 0 в соответствии с ГОСТ 9238-83.

Эксплуатационные нормы увеличения горизонтальных габаритных расстояний А н между осями путей в кривых участках в случаях, Радиус кривой, м Радиус кривой, м Увеличение горизонтальных расстояний А 0 между осями путей в кривых 3.2. Способы увеличения междупутных расстояний Увеличение междупутных расстояний осуществляется одним из двух способов.

Первый способ предполагает обеспечить уширения междупутного расстояния предварительно на прямой перед началом переходных кривых. Для этого перед началом переходной кривой внутреннего пути устраивается S-образный переход с междупутного расстояния на прямой Lм на междупутное расстояние в круговой кривой Lм = Lм + А 0.

Главный недостаток этого способа (особенно на участках с интенсивным движением поездов с высокими скоростями) – появление лишних углов поворота и обратных кривых перед входом в переходную кривую (см. рис. 3.2, а).

Второй способ – способ разных сдвижек. При этом способе для наружного пути определяется необходимый, удовлетворяющий всем требованиям и возможности разбивки на месте параметр переходной кривой Сн наружного пути. Переходная кривая наружного пути разбивается по способу сдвижки без изменения радиуса профильной кривой (см.

лекцию № 2).

Величина сдвижки Рн наружной круговой кривой в связи с устройством переходных кривых способом сдвижки без изменения радиуса профильной кривой определяется по формуле где L 0н – длина переходной кривой наружного пути; Rн – радиус кривой наружного пути.

Для обеспечения увеличения расстояния между осями двух круговых кривых, концентрически расположенных на общем земляном полотне с радиусами Rн и Rвн, требуется, чтобы сдвижка Рвн внутренней круговой кривой (рис. 3.2, б) была больше Рн на величину габаритного уширения, т. е.

где Рн – сдвижка наружной круговой кривой, м; А 0 – габаритное уширение междупутного расстояния, м.

Подставляя в уравнение (3.3) значения сдвижек внутреннего и наL2 вн L2 н ружного пути Рвн =, Рн = 0, получим уравнение (3.4) Решая уравнение (3.4) относительно L 0вн, получим Так как радиусы кривых наружного пути Rн и внутреннего Rвн Rн Rвн, то выражение (3.5) примет вид Из формулы (3.6) видно, что L 0вн L 0н и соответственно параметры переходных кривых Свн Сн.

Полученную длину переходной кривой внутреннего пути, как правило, округляют до числа, кратного 1 метру, в большую сторону. При достаточной ширине основной площадки земляного полотна длину переходной кривой внутреннего пути можно округлить в большую сторону до числа, кратного 10 м. В этом случае следует уточнить величину габаритного уширения путем решения уравнения (3.6) относительно А 0, при этом в уравнение (3.6) подставляют округленное значение L 0вн.

Выше рассмотренным способом можно обеспечить устройство габаритного уширения при строительстве второго пути с внутренней стороны и когда нет ограничений в сдвижках.

Если же дополнительная сдвижка внутреннего пути кривой ограничена или невозможна, то решение задачи следует искать в использовании других способов постановки переходных кривых.

3.3. Примеры определения длин переходных кривых и габаритных уширений междупутных расстояний Пример 3.1. Определить длину переходной кривой внутреннего пути с целью увеличения междупутных расстояний на величину А 0 способом разных сдвижек.

Исходные данные: кривые концентрически расположены на общем земляном полотне. Элементы кривой наружного пути: радиус кривой Rн = 800 м ; возвышение наружного рельса h0н = 100 мм ; длина переходной кривой L 0н = 100 м ; параметр переходной кривой = 19° ( = 0,3316 рад).

Элементы кривой внутреннего пути: радиус кривой Rвн = 795 м ; возвышение наружного рельса h0вн = 80 мм ; длина переходной кривой (по условию ограничения вертикальной составляющей скорости подъема = 19°.

Порядок расчета.

1. Определяется габаритное уширение междупутного расстояния А 0.

Для этого по табл. 3.1 в зависимости от радиуса кривой Rвн = 795 м и возвышения наружного рельса наружного пути h0н = 100 мм, габаритное уширение А н = 90 мм. Так как в рассматриваемом примере h0н h0вн на 20 мм (100 80 = 20 мм ), то по табл. 3.2 А 0 = А н + 50 = 90 + 50 = 140 мм.

2. Рассчитывается длина переходной кривой внутреннего пути по формуле (3.6) Так как LII0вн LI0вн, то проектная длина переходной кривой внутреннего пути будет равна L 0вн = 113 м.

3. Определяются параметр переходной кривой и полный угол поворота 4. Проверяется возможность разбивки переходной кривой в кривой с углом поворота = 19° Условие выполняется, так как Lкк = 150,77 м, что больше 30 м.

5. Уточняется значение уширения междупутного расстояния, для этого, подставляя в уравнение (3.6) L 0вн = 113 м, определяется А 6. Уточняется значение междупутного расстояния в круговой кривой Вывод. В кривой двухпутного участка радиус наружного пути Rн = 800 м ; длина переходной кривой L 0н = 100 м ; возвышение h0н = 100 мм ; параметр Сн = 80000 м2. В кривой внутреннего пути:

Rвн = 795 м ; возвышение h0вн = 80 мм ; длина переходной кривой L 0вн = 113 м ; параметр переходной кривой Свн = 89835 м2 ; габаритное уширение А 0 = 0,145 м ; междупутное расстояние в круговой кривой Lкк = 4100 + 145 = 4245 мм.

Пример 3.2. Требуется определить элементы переходной кривой внутреннего пути с целью увеличения междупутных расстояний в соответствии с требованиями габарита приближения строений С.

Исходные данные: кривые концентрически расположены на общем земляном полотне. Элементы кривой наружного пути: Rн = 800 м ; возвышение наружного рельса h0н = 80 мм ; длина переходной кривой L 0н = 80 м ; параметр переходной кривой Сн = Rн L0н = 64000 м2; угол поворота трассы = 19° ( = 0,3316 рад).

Элементы кривой внутреннего пути: Rвн = 795 м ; h0вн = 105 мм ; уклон отвода возвышения [i] = 1о оо ; длина переходной кривой по условию ограничения вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возh Порядок расчета.

1. Определяется габаритное уширение при h0н h0вн по табл. 3.1, А 0 = 90 мм.

2. Рассчитывается длина переходной кривой по формуле (3.5) 3. Принимается из двух значений длин переходных кривых ( L0вн = 105 м и LII0вн = 90 м ) большее, т. е. L 0вн = 105 м.

4. Определяются параметр и угол поворота переходной кривой 5. Проверяется возможность разбивки переходной кривой длиной L 0вн = 105 м в кривой с углом поворота = 19° Условие выполняется Lкк = 158,68 м, что больше Lmin.

6. Уточняется значение уширения междупутного расстояния 7. Уточняется значение междупутного расстояния в круговой кривой Итак, в кривой двухпутного участка радиус кривой наружного пути Rн = 800 м, длина переходной кривой L 0н = 80 м, возвышение h0н = 80 мм, параметр переходной кривой Сн = 64000 м2. В кривой внутреннего пути радиус Rвн = 795 м, возвышение h0вн = 105 мм, длина пеL 0вн = 105 м, Свн = 795 105 = 83475 м2, габаритное уширение А 0 = 242 мм, междупутное расстояние Lкк = 4342 мм.

Вывод. Для обеспечения безопасности движения в момент одновременного прохода поездов разного направления на обычных железнодорожных линиях междупутное расстояние на перегоне в соответствии с габаритом приближения строений С на прямых участках не должно быть меньше Lм = 4100 мм. На многопутных линиях между вторым и третьим путями междупутное расстояние Lм должно быть не менее 5000 мм (это безопасное междупутье для людей, находящихся на нем в момент прохода поезда).

В кривых междупутное расстояние увеличивается на величину А0, которая зависит от R кривой и разницы возвышений (h0-н – h0-вн). Уширение устраивают для того, чтобы обеспечить расстояние в свету между поездами, идущими одновременно по соседним путям, не меньше аналогичного в прямой.

Устраивается уширение междупутного расстояния постепенно в пределах переходной кривой внутреннего пути.

Контрольные вопросы 1. Что такое междупутное расстояние? Дайте формулировку габарита приближения строения С [1, с. 96].

2. Назовите размеры (нормы) междупутных расстояний на прямых участках пути трех- или четырехпутных линий. Почему приняты такие нормы размеров междупутья?

3. Объясните, зачем устраивается уширение междупутных расстояний в кривых с R 4000 м ?

4. От чего зависит уширение междупутного расстояния А 0 в кривых?

5. Назовите способы увеличения междупутных расстояний.

Рекомендуемый библиографический список [1, 3–5, 13, 15] Лекция 4. ШИРИНА КОЛЕИ В КРИВЫХ План лекции:

4.1. Виды вписывания.

4.2. Определение необходимой ширины и уширения рельсовой колеи.

4.3. Нормы и допуски ширины колеи.

4.4. Примеры расчета ширины колеи.

4.1. Виды вписывания Ширина рельсовой колеи в кривых участках пути зависит от радиуса круговой кривой, особенностей устройства ходовых частей подвижного состава [1, с. 94, 95]; [16, с. 6–18)] и особенностей вписывания (в плане) в кривые тележек железнодорожных экипажей.

Вписыванием (установкой) подвижного состава в кривую называется установившееся при движении по кривой положение колесных пар тележек (с известной жесткой базой) относительно рабочих граней рельсовых нитей.

Движение экипажа с равномерной скоростью по круговой кривой, т. е. вращение экипажа относительно центра кривой можно рассматривать состоящим из поступательного движения по направлению продольной оси жесткой базы тележки экипажа и поворота ее относительно полюса вращения.

Полюс вращения находится в точке пересечения оси жесткой базы тележки и радиуса круговой кривой, перпендикулярного к ней.

В реальных условиях взаимодействия пути и подвижного состава полюс вращения будет отклоняться от указанного положения. Однако в расчетах по определению ширины колеи этим положением пренебрегают.

Согласно исследованиям проф. А.А. Холодецкого (1888 г.), принято считать, что точка О является полюсом вращения для всех осей колесных пар, объединенных общей рамой (т. е. для всех осей жесткой базы).

В практике проектирования различают два вида вписывания: динамическое и статическое.

Динамическое вписывание – такое вписывание, при котором совместное действие непогашенной центробежной силы J-Н или непогашенной центростремительной Н-J; силы ветра; радиальных составляющих усилий на сцепных приборах настолько велико, что экипаж относит наружу кривой (при совместном действии сил, направленных от центра кривой), и он гребнями наружных колес крайних осей жесткой базы прижимается к рельсам наружной нити кривой или, наоборот, к внутренней рельсовой нити при совместном действии горизонтальных сил к центру круговой кривой [1, с. 104].

Статическое вписывание – это вписывание, при котором совместного действия горизонтальных поперечных сил недостаточно для перемещения всего экипажа наружу кривой или вовнутрь.

Задачи на вписывание делятся на две обширные группы: задачи по определению сил взаимодействия между экипажем и путем при вписывании их в кривые; задачи по определению геометрических соотношений между отдельными размерами рельсовой колеи и ходовых частей подвижного состава или иначе по геометрии вписывания (к этой группе относится задача по определению ширины колеи в кривых).

4.2. Определение необходимой ширины и уширения рельсовой колеи 4.2.1. Крайние установки тележек экипажа в круговых кривых В зависимости от геометрического соотношения размеров: ширины колеи S, жестких баз L, колесных пар q, радиуса кривой R возможны две крайние установки тележек экипажа в круговых кривых.

Первая – при достаточной ширине колеи задняя колесная пара будет стремиться занять радиальное положение, при этом полюс вращения «О» будет находиться на оси задней колесной пары. Такая установка тележки возможна при свободном вписывании (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую При свободном вписывании имеет место одна направляющая горизонтальная сила У 1 в точке В (рис. 4.1) в результате этого наблюдается минимальное силовое взаимодействие ходовых частей подвижного состава и колеи, а следовательно, наименьший износ рельсов и колес, а также уменьшаются затраты энергии на движение. Поэтому свободное вписывание должно быть обеспечено для массового вида экипажей – вагонов.

Вторая – крайняя установка экипажей – при минимальной теоретически возможной ширине колеи. При этом полюс вращения О находится посередине жесткой базы. Такая установка тележки экипажа возможна при заклиненном вписывании.

В этом случае колесные пары жесткой базы тележки не имеют никакой поперечной свободы, вследствие чего создаются особо неблагоприятные условия взаимодействия подвижного состава и рельсовой колеи.

У 2н, У 1н, У 2вн, У1вн соответственно будут иметь место в точках А, В, С, Д (рис. 4.2), при трехосных У 3н, У1н, У 2вн – соответственно в точках А, В, С (рис. 4.3). В нормальных условиях эксплуатации заклиненное вписывание не допускается.

Рис. 4.2. Расчетная схема положения жесткой базы двухосной тележки в кривой для расчета ширины колеи при заклиненном вписывании Рис. 4.3. Схема заклиненного вписывания трехосной тележки без поперечных разбегов осей Промежуточное положение жесткой базы тележки между свободным и заклиненным вписыванием характеризует принудительное вписывание.

В этом случае полюс вращения О будет находиться между осью задней колесной пары и серединой жесткой базы. Направляющие горизонтальные силы будут в точках В, С. Принудительное вписывание допускается в основном для длиннобазовых экипажей – локомотивов.

Для облегчения вписывания трехосных тележек экипажей в кривые их колесные пары имеют, как правило, поперечные разбеги (смещения) 1 относительно жесткой рамы (табл. 4.1).

Параметры ходовых частей подвижного состава 4.2.2. Определение оптимальной ширины колеи Нормы ширины и уширения рельсовой колеи охватывают понятия от минимально допустимой ширины колеи до максимально допустимой.

Ширина колеи должна отвечать следующим требованиям.

1. Обеспечивать техническую возможность вписывания в кривую самого неблагоприятного экипажа, т. е.

где Sз – ширина колеи при заклиненном вписывании; min – минимальный зазор между гребнем колеса и рабочей гранью рельса (для вагонов min = 5 мм, для локомотивов min = 7 мм ) [16, с. 25].



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«Государственное бюджетное учреждение культуры Архангельской области Архангельская областная научная ордена Знак Почета библиотека имени Н. А. Добролюбова СОСТОЯНИЕ БИБЛИОТЕЧНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ МУНИЦИПАЛЬНЫМИ ОБЩЕДОСТУПНЫМИ БИБЛИОТЕКАМИ В 2013 ГОДУ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР Архангельск 2014 Состояние библиотечного обслуживания населения Архангельской области муниципальными общедоступными 2 библиотеками в 2013 году Содержание От составителей Основные итоги и...»

«2 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ- КЛИНИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ, ЕЕ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ. 1.1. Цели дисциплины 1.2. Задачи дисциплины 2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ КЛИНИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ. 2.1. Общекультурные 2.2. Профессиональные. 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ. 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.. 4.1 Лекционный курс.. 4.2 Практические занятия.. 4.3 Самостоятельная внеаудиторная работа студентов. 5. МАТРИЦА...»

«ОГЛАВЛЕНИЕ стр. 1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ – ПЕДИАТРИЯ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ.3 2 КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ..3 3 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.8 4 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ..8 4.1 Лекционный курс..8 4.2 Клинические практические занятия..12 4.3 Самостоятельная внеаудиторная работа студентов.17 5 МАТРИЦА РАЗДЕЛОВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ФОРМИРУЕМЫХ В НИХ ОБЩЕКУЛЬТУРНЫХ И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ.19 5.1 Разделы...»

«ОГЛАВЛЕНИЕ: 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ – ПСИХИАТРИЯ, МЕД. ПСИХОЛОГИЯ; ЕЕ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ.3 2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ – ПСИХИАТРИЯ, МЕД. ПСИХОЛОГИЯ.4 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.8 4.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ..8 4.1 Лекционный курс..8 4.2. Клинические практические занятия..10 4.3. Самостоятельная внеаудиторная работа студентов.12 5. МАТРИЦА РАЗДЕЛОВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ФОРМИРУЕМЫХ В НИХ ОБЩЕКУЛЬТУРНЫХ...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ – ОТОРИНОЛАРИНГОЛОГИЯ, ЕЕ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ.3 1.1. Цели преподавания дисциплины... 3 1.2. Задачи преподавания оториноларингологии.3 2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ - ОТОРИНОЛАРИНГОЛОГИЯ..3 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.8 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ..8 4.1. Лекционный курс..8 4.2. Клинические практические занятия..10 4.3. Самостоятельная работа студентов..14 5. МАТРИЦА...»

«ВОПРОСЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И СТРАТИГРАФИИ НОВАЯ СЕРИЯ С а р а т о в с к и й г о с у д а р с т в е н н ы й у н и в ер с и т е т ВОПРОСЫ ПАЛЕОНТОЛОГИИ И СТРАТИГРАФИИ Новая серия Выпуск 1 Издательство Государственного учебно-научного центра “Колледж” 1998 УДК 55(082) В 74 В 74 Вопросы палеонтологии и стратиграфии: Новая серия. Вып. 1. Саратов: Изд-во ГОС УНЦ “Колледж”, 1998. 80с. Сборник содержит статьи по палеонтологии позвоночных (хрящевые, костистые рыбы) и беспозвоночных животных (губки,...»

«Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет путей сообщения Кафедра Тепловозы и тепловые двигатели В.Г. Григоренко, И.В. Дмитренко, А.С. Слободенюк ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ЛОКОМОТИВОВ Курс лекций Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС 2011 УДК 629.424.1 (075.8) ББК...»

«СОДЕРЖАНИЕ Содержание Цели и задачи дисциплины, ее место в структуре основной образовательной 1. программы специалиста..3 1.1. Цели преподавания дисциплины...3 1.2. Задачи преподавания оториноларингологии.3 Требования к уровню освоения дисциплины..3 2. Объем дисциплины и виды учебной работы..5 3. Содержание дисциплины..5 4. 4.1. Лекционный курс..5 4.2. Клинические практические занятия..8 4.3. Самостоятельная работа студентов..11 4.4. Научно-исследовательская работа студентов....»

«СОДЕРЖАНИЕ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ – ОТОРИНОЛАРИНГОЛОГИЯ, ЕЕ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ.3 1.1. Цели преподавания дисциплины..3 1.2. Задачи преподавания оториноларингологии.3 2. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ - ОТОРИНОЛАРИНГОЛОГИЯ..3 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.6 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ..6 4.1. Лекционный курс..6 4.2. Клинические практические занятия..6 4.3. Самостоятельная работа студентов..11 5. МАТРИЦА...»














 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.