Проектирование и расчет рельсовой колеи в кривом участке железнодорожного пути. Проектирование конструкции одиночного стрелочного перевода, страница 2

 - стрела изгиба внутренней рельсовой нити; опреде­ляется по формуле

.

Находим оптимальную ширину колеи:

b = мм

f_н = мм

f_в = мм

мм

Величина  может принимать следующие значения:

а) если 0, то , т. е. вписывание происходит при отсутствии поперечных разбегов;

б) если , то , т. е. в формулу в место  подставляется численное значение суммы поперечных разбе­гов; при этом внутренний гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом случае выражение примет вид

;

в) если, то , т.е. значению стрелы изгиба внутреннего рельса, при этом внутренний гребень колеса пе­редней оси будет касаться внутреннего рельса кривой:

.

Цифра 4 в формуле  представляет собой допуск на сужение колеи в миллиметрах. 

Т.к.  следовательно, определяем по варианту б):

мм

При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие случаи:

1) если , то вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи обеспечено;

2) если ,  то свободное вписывание в этих условиях не обеспечено; следует перейти к определению ми­нимально допустимой ширины колеи.

Вывод: вписывание в условиях оптималь­ной ширины колеи не обеспечено; следует перейти к определению минимальной допустимой ширины колеи.

1.2  Определение минимально допустимой ширины колеи

Расчетная схема соответствует заклининому вписыванию экипажа в кривую.

Рис. 2 Схема для определения минимально допустимой ширины колеи при заклинивании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей.

.

Это выражение по своему внешнему виду отличаетсялишь величиной , которая представляет собой некоторый запас, принимаемый равным минимальному зазору между гребнем колеса и рабочей гранью рельса в прямых. Он равен для вагонов - 5мм, для локомотивов - 7 мм (при колее 1520мм). Величину  необходимо прибавить для того, чтобы избежать заклинивания колес, при котором движение экипажа опасно.

b = мм

f_н = мм

f_В = мм

При заклиненном вписывании трехосной жесткой базы в выборе величины возможны те же частные случаи, что и при свободном вписывании, т. е.

           а) если , то ;

            ;

б) если , то ;

;

в) если , то ;

.

Для определения минимально допустимой ширины колеи при  используем случай б):

мм

Т.к. ,  то вписывание обеспечено.

1.3. Определение возвышения наружного рельса

При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают дополнительные по сравнению с прямыми участ­ками силы взаимодействия пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипа­жа; сила ветра, которая в отдельных случаях может оказы­вать значительное воздействие на путь и подвижной состав.

Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

- обеспечением равномерного вертикального износа обе­их рельсов;

- обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

- обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

1.3.1. Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного износа обеих рельсовых нитей

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнаши­ваться одинаково при условии идентичного суммарного воз­действия на них вертикальных и горизонтальных сил. Возвышение наружного рельса должно быть таким, чтобы центробежная сила и центростремительная взаимно уравновесились, тогда равнодействующая будет направлена по оси пути, и обе рельсовые нити будут нагружены одинаково.

Рис. 3. Схема положения экипажа и действующих на него сил при движении по кривой

Величина возвышения наружного рельса определяется по формуле

,

где R - радиус кривой, м;

 - квадратичная средневзвешенная по тоннажу скорость движения поездов,

,

где Ni - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых, пассажирских и др.);

Gi - вес поезда соответствующей категории, m;

Vi  -  скорость движения соответствующих поездов, км/ч;

К  - коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи.

Определяем значение  :

V²_ср =  км/ч

Находим величину возвышения для кривой:

h₁ = мм

h₁ = мм

h₁ = мм

1.3.2. Определение возвышения наружного рельса  по условию комфортабельности езды пассажиров

Величина возвышения, найденная по выражению будет недостаточна для скорых пассажирских поездов, имеющих скорость

V_max > V_cp

По условиям комфортабельности езды требуется, чтобы ускорение, действующее на пассажира, не превышало допустимого значения.

Величина возвышения по этому условию определяется по формуле:

,

где  - максимальная скорость движения пассажирских поездов, км/ч;

 - допустимая величина непогашенного центробеж­ного ускорения (на дорогах  установлена 0, 7 м/с²).

Находим величину возвышения для кривой:

h₁ ³ мм

h₂ ³ мм

h₃ ³ мм

Из трех значений h найденных по приведенным услови­ям принимается большее равное 578мм. Принятое значение h округляется до величины, кратной 5 мм. Принимаем равное 580.Однако, согласно ПТЭ, она не должна превышать наибольшей допустимой величины, рав­ной 150 мм. Окончательно принимаем 150 мм.

Вывод:

Скорость движения пассажирских поездов по кривой заданного радиуса 260 м, должна быть ограничена величиной, определяемой по формуле:

км/ч

График зависимости возвышения наружного рельса от радиуса:

           

                            h мм  

                              578  

                              415    

                              260                       

                              150

                                                              260    340           480   R м