Выбор конструкции верхнего строения пути. Определение эксплуатационных расходов по содержанию пути

1 Выбор конструкции ВСП

1.1 Приближенное определение типа ВСП

К главным факторам в выборе типа верхнего строения пути относятся грузонапряженность, нагрузки колесных пар на 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  а — параметр, зависящий от подвижного состава, а_л = 1,13; а_в  = 1,0;         

 — грузонапряженность на участке, млн. т. км брутто/км;

— параметр, учитывающий влияние рельсовой стали, ();

 — максимальная скорость движения поезда, км/ч;

Р₀ — статическая нагрузка на рельсы от колёсной пары, кН.

Расчеты по выше приведенной формуле удобней свести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 –– Расчёт массы рельса на один погонный метр.

Подвижной состав	Путь	аi	Г0			V0	P0
ЧС-4	1	1,13	56	1,5	3,9	120	205,6	13,25	51,98
ЧС-4	1	1,13	56	1,0	4,2	120	205,6	13,25	55,8
ВЛ-60	1	1,13	56	1,5	3,9	80	225,6	12,19	47,54
ВЛ-60	1	1,13	56	1,0	4,2	80	225,6	12,19	51,2
Грузовой вагон на тележках ЦНИИ	1	1,0	56	1,5	3,47	80	184	10,65	37
	1	1,0	56	1,0	3,73	80	184	10,65	39,8

В результате расчётов принимается тип рельсов наиболее близкий по массе и проверяется по регламентирующим параметрам:

,                                               (1.2)

,                                             (1.3)

.                                           (1.4)

Параметры А и В учитывают требования прочности и устойчивости, а параметр  - учитывает экономичность конструкции пути.

Исходя из таблицы 1.1, принимаю тип рельса Р65, масса на погонный метр равна 64,64 кг/м.

;                 ;

.

Принимаю рельс Р65.

Таблица 1.2 –– Выбор вариантов ВСП

Показатели	1 вариант	2 вариант
Тип рельсов	Р65с	Р75с
Род шпал	Деревянные	Железобетонные
Тип шпал	I А	ШС-1у
Род балласта	Щебень	Щебень
Конструкция пути	Звеньевой	Бесстыковой
Тип скрепления	Д0	КБ

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.

Выход рельсов обычно описывается степенной зависимостью:

,                                                       (1.5)

где   — годовой и суммарный выход рельсов шт./км;

 Т — пропущенный тоннаж, млн. т бр.;

 и  — эмпирические коэффициенты.

На основе имеющихся данных для современных «сырых» рельсов рекомендуется принимать  = 2, а для термически упрочненных = 1,5. Значение параметра . в функции (1.5) можно определить по методу наименьших квадратов, исходя из условия:

,                                               (1.6)

Это условие наилучшим образом соблюдается, если

,                                                (1.7)

откуда

                                                         .                                                 (1.8)

Если используются среднестатистические данные для опре­деления выхода рельсов, то конкретные условий эксплуатации учитывают произведением К_i:

                                                   (1.9)

Влияние осевых нагрузок и кривизны пути на выход рельсов учитывают коэффициентами:

                                                 (1.10)

Коэффициент учета влияния осевых нагрузок на выход рельсов можно представить в виде:

,                                                  (1.11)

где — средняя осевая нагрузка подвижного состава на рассматриваемом участке;

 — стандартная нагрузка, при которой определены параметры функции (1.5) (для Трансси­бирского хода  = 165 кН);

 — эмпирический параметр.

Коэффициент влияния радиуса кривых на выход рельсов может быть представлен в виде:

,                                                   (1.12)

где   — стандартный радиус, при котором определены параметры функции (1.5), обычно принимают  = 1000 м, так как в таких кривых выход рельсов мало отличается от прямых;

 — средневзвешенный радиус кривых на рассмат­риваемом участке;

 — эмпирический показатель степени.

Подставляя значения  и  формулу (1.10), получим: