Выбор и расчет конструкции верхнего строения пути

      1. Выбор конструкции ВСП

     1.1 Приближенное определение типа ВСП

     К главным факторам в выборе верхнего строения пути относятся грузонапряженность, нагрузки колесных парна рельсы, скорость движения поездов, характеристика перевозимых грузов, технические условия и т.д.

     Основным элементом верхнего строения пути является рельс. Выбор характеристики рельса производим по формуле Шахунянца

                              ,                   (1.1)

     где     a – параметр, зависящий от подвижного состава ( а=1,13 для локомотивов, а=1,0 для вагонов); Г₀ – грузонапряженность на участке, млн. т км брутто/км; λ_р – параметр, учитывающий влияние рельсовой стали (λ_р=1,5 для термоупрочненных рельсов, λ_р=1,0 для сырых рельсов); v₀ – максимальная скорость движения поезда, км/ч; Р₀ – статическая нагрузка на рельсы от колесной пары, кН.

     Расчеты по выше приведенной формуле сводятся в таблицу 1.1.

     Таблица 1.1 – Расчет массы рельса на один погонный метр

Подвижной состав	Путь	аi	Г0	λ0		v0	P0		q0
ЧС – 2	1 1	1,13 1,13	59 59	1,5 1,0	3,6 4,26	100 100	201 201	12,5 12,5	45 53,27
ВЛ 10	1 1	1,13 1,13	59 59	1,5 1,0	3,96 4,26	80 80	225,6 225,6	12,5 12,5	49,5 53,27
Грузовой вагон	1 1	1,0 1,0	59 59	1,5 1,0	3,5 3,77	80 80	180 180	10,75 10,75	37,63 40,53

 

Исходя из таблицы 1.1, принимаем тип рельса Р65.

Таблица 1.2 – Выбор вариантов ВСП

Показатель	I вариант	II вариант
Грузонапряженность Тип рельса Тип шпал Род шпал Балласт Конструкция пути Тип  скреплений	59 Р65 (сырые) 1А Деревянные Щебень Звеньевой ДО	59 Р65 (термоупрочненные) Ш 1-1 Железобетон Щебень Бесстыковой КБ-56

     1.2 Сроки службы элементов верхнего строения пути

     1.2.1 Сроки службы рельсов

        Срок службы рельсов – время, прошедшее от укладки до сплошной смены. Сплошная смена обычно делается при достижении предельно допустимого изъятия рельсов по дефектности, а в кривых малых радиусов – по износу.

     По многолетним наблюдениям введены формулы выхода рельсов:

Р65 сырые

                                                              (1.2)

Р65 термоупрочненные

                                                     (1.3)

     где   К_м – коэффициент, учитывающий увеличение наработки рельсов за счет повышения чистоты стали, принимается равным 1,3; К_бп – коэффициент, учитывающий переход от звеньевой конструкции к бесстыковой, принимается равным 1,12; К_v – коэффициент, учитывающий влияние скорости движения поездов, принимается равным 1; Т – срок службы рельсов, млн.т; R_cp – средневзвешенный радиус, м;  – средневзвешенная нагрузка, кН.

      Для определения средней силы нагрузки  необходимо сначала найти массу грузовых вагонов

                                                                                        (1.4)

где    F_p – расчетная сила тяги грузового локомотива, кг с; m – учетная масса локомотива, т; ω^’ – основное удельное сопротивление локомотива, кг/т; ω” – основное удельное сопротивление вагонов, кг/т; i_p – руководящий уклон, ‰.

                              (1.5)

   где 365 – количество дней в году;  - количество и масса грузовых и пассажирских поездов соответственно.

   Из формулы (1.5) найдем

                                                                                (1.6)

        Расчет средневзвешенной осевой нагрузки сведен в таблицу 1.3

        Таблица 1.3 – Определение средней осевой нагрузки на ось

Подвижной состав	Количество поездов в сутки	Количество осей в ед. подвижного состава	Количество вагонов в составе	Количество осей в сутки	Нагрузка на ось	n·Poc
ЧС 2	23	6	-	138	201	27738
Пассажирский вагон	23	4	10	920	142	130640
ВЛ 10	21	8	-	168	225,6	37900,8
Грузовой вагон	21	10	60	5040	214	1078560
				∑6266		∑1274838,8

 кН

Р65 сырые

                                                   

Р65 термоупрочненные

                       

      1.2.2  Срок службы рельсовых скреплений

      Срок службы костыльных скреплений определяется по формуле:

                                               Т_скр=1,75 Т_р  ,                                                 (1.8)

где  Т_р – срок службы рельсов.

      I вариант скрепление ДО

Т_скр=1,75·555=971 млн.т брутто

      II вариант скрепление КБ

Т_скр=1,5·938=1407 млн.т брутто

        1.2.3 Срок службы шпал