Проектирование плана и продольного профиля трассы новой железной дороги: Методическое пособие, страница 13

3.2. Обеспечение плавности движения поездов при проектировании продольного профиля

Плавность движения поездов обеспечивается в наилучшей степени, если проектировать продольный профиль элементами возможно большей длины при наименьшей алгебраической разности уклонов смежных элементов. Однако для уменьшения объемов работ и стоимости строительства железной дороги, наоборот, более желательны элементы меньшей длины при большей разности их уклонов, когда проектная линия максимально повторяет очертание поверхности земли по направлению трассы.

При проектировании продольного профиля короткими элементами под поездом может оказаться несколько переломов, причем одновременно выпуклых и вогнутых, что особенно неблагоприятно. При движении по таким участкам профиля поезда, особенно грузового состава, в поезде возникает дополнительная продольная сила, действие которой может привести к разрыву сцепки вагонов. Сочетание длин элементов, вида их сопряжения, общих форм продольного профиля и плана линии, зависящих от топографических условий местности, а также действий машиниста (увеличение или сброс тяги, приведение в действие или отпуск тормозов и т. п.) и других факторов способствует образованию в поезде на том или ином участке растягивающих или сжимающих усилий. Большие растягивающие или сжимающие силы, особенно в кривых малых радиусов, могут привести соответственно к «выдергиванию» или «выжиманию» порожних или малозагруженных вагонов из состава, то есть к сходу вагонных тележек с рельсов. Ускорения, возникающие при действии продольных сил, могут оказывать неблагоприятные воздействия на комфорт пассажиров и сохранность грузов.

Очевидно, что с технико-экономической точки зрения при проектировании продольного профиля нужно руководствоваться предельными значениями длины элемента и алгебраической разности уклонов, при которых будет обеспечена прочность и устойчивость вагонов, комфортабельные условия для пассажиров и сохранность грузов.

Для определения этих предельных значений длины элементов профиля и разностей уклонов были приведены многочисленные исследования, в частности [8], на основании которых разработаны действующие нормы проектирования продольного профиля [1, 2].

В процессе исследований рассматривались наиболее неблагоприятные сочетания режимов движения поезда и очертаний профиля, когда сжимающие усилия в поезде меняются на растягивающие и, наоборот, растягивающие на сжимающие. Исследования показали, что для обеспечения прочности и устойчивости вагонов, а также создания благоприятных условий для пассажиров и грузов элементы продольного профиля наиболее целесообразно сопрягать кривой, радиус которой R_сопр составляет в большинстве случаев от 10 до 100 тыс. м.

Устройство и содержание продольного профиля в виде кривой большого радиуса вызывает значительные затруднения, поэтому, взамен кривой, продольный профиль российских железных дорог, как и в большинстве других стран, рекомендуется проектировать в виде многоугольника, описывающего кривую радиуса R_сопр (рис. 3.4). Фрагменты такого сопряжения называют элементами переходной крутизны или разделительными площадками (при i = 0).

Из рис. 3.5 следует, что длина элемента сопряжения, м:

.

При малых углах :   и tg  ≈ _рад, тогда с учетом рис. 3.4:

 и .   (3.6)

Радиус сопрягающей кривой зависит от категории линии, массы и длины состава, скорости и условий движения поезда. Рекомендуемые большие значения радиуса сопрягающей кривой соответствуют сложным  участкам, где возможны знакопеременные усилия ударного характера на сцепках вагонов (например, углубление или «яма», уступ на затяжном спуске, возвышение или «горб» после затяжного спуска, чередование

Рис. 3.4. Сопряжение элементов продольного профиля: R_сопр, Т_сопр – радиус и тангенс сопрягяющей кривой; l – длина элемента сопряжения;  – угол, соответствующий длине элемента сопряжения