Проектирование плана и продольного профиля трассы новой железной дороги: Методическое пособие, страница 4

Для уменьшения влияния центробежной силы на подвижной состав, пассажиров и грузы устраивается возвышение h, мм, наружного рельса над внутренним. В результате устройства возвышения наружного рельса появляется горизонтальная составляющая силы тяжести подвижного состава, направленная, в отличие от центробежной, наоборот, к центру круговой кривой:

, где     g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

S – расстояние между осями рельсов, равное 1600 мм.

Важнейшим из требований ограничения скорости движения поездов является комфортабельность езды пассажиров. Оно вытекает из условия, когда при высоких скоростях F₁ > F₂  и F₁– F₂ = ∆F:

После деления всех слагаемых последнего равенства на m получаем

, где      – непогашенное поперечное ускорение, м/с², которое по условиям комфортабельности езды пассажиров нормируется и в большинстве стран не превышает 0,7÷0,8 м/с².

Таким образом, относительно возвышения наружного рельса при максимальной скорости движения пассажирских поездов комфортабельность езды пассажиров обеспечивается при условии

, где     [] – принятая норма непогашенного поперечного ускорения для пассажирских поездов.

Правилами технической эксплуатации железных дорог России [3] и иными нормативными документами, например [2], максимальное значение h установлено равным 150 мм.

В ряде случаев, например при наличии значительного объема пригородных пассажирских перевозок, максимальное возвышение наружного рельса целесообразно ограничить. Это объясняется пониженными скоростями движения пригородных поездов и, как следствие – повышенным воздействием колес подвижного состава на внутреннюю рельсовую нить. Так, на направлении Санкт-Петербург–Бологое–Москва с очень большими размерами пригородного сообщения предлагается по стандарту ОАО «РЖД» при реализации V_max до 250 км/ч принять его значение равным 100 мм, в трудных условиях – до 125 мм и при наличии технико-экономического обоснования – до 140 мм.

Наибольшее непогашенное ускорение ограничивается и для грузовых поездов. В случае, если непогашенное ускорение при движении грузового поезда направлено наружу кривой (F₁ > F₂), его допустимая величина [] не должна превышать 0,3 м/с², то есть необходимо соблюдение условия:

 или , а если оно направлено внутрь кривой (F₂ > F₁), то его допустимая величина не должна быть менее –0,3 м/с², то есть необходимо соблюдение условия

 или , где     V_max(гр), V_min(гр) – соответственно максимальная и минимальная скорости движения грузовых поездов в пределах рассматриваемой кривой, км/ч.

Для уменьшения горизонтального поперечного ускорения и снижения его негативного воздействия на пассажиров в ряде стран вместо дополнительного возвышения наружного рельса применяют вагоны с регулируемым наклоном кузова внутрь кривой. Это позволяет увеличить скорость движения пассажирских поездов в кривых на 25÷35 % [5] и в ряде случаев избежать значительных затрат на увеличение радиусов кривых.

Другим важным требованием ограничения скоростей движения поездов является условие равномерного износа обеих рельсовых нитей, которое обеспечивается при примерном равенстве сил F₁и F₂ в пределах кривой, то есть когда

.

При наличии поездов различных категорий, движущихся в пределах каждой конкретной кривой с разными скоростями, условие равномерного износа относительно возвышения наружного рельса будет следующим:

, где     V_ср – средняя с учетом пропускаемого тоннажа скорость поездопотока, км/ч, намечаемая на десятый год эксплуатации линии в месте расположения кривой:

, где     V_i, n_i и Q_i – соответственно скорость, км/ч, количество и масса поездов, т, определенной категории, следующих по рассматриваемой кривой в сутки.

При наличии на участке расположения кривой смешанного грузопассажирского движения желательно выполнение всех перечисленных ниже требований по определению взаимного соответствия скоростей движения поездов и параметров кривой:

1)                                                      (2.1)

2)                                                                                  (2.2)