Проектирование и расчёты рельсовой колеи и одиночного обыкновенного стрелочного перевода

                                                    (1.6)

где α_доп= 0,7 м./с²

 ψ – допускаемая  величина непогашенных поперечных  ускорений. ψ = 0,4 м./с².

      Исходя из 3-х условий, принимаем длину переходной кривой l = 170 м. 

1.2.4 Разбивка переходных кривых

                                                     (1.7)

                                              (1.8)

где C – параметр переходной кривой,

φ₀ = угол поворота в пределах переходной кривой.

Определяем параметр С.

С =740*170 =125800м²

Возможность разбивки кривой способом сдвижки определяется из условия:

2φ₀ ≤ β

 где β – угол  поворота кривой.

 Проверка:

2*6.194≤ 26 Условие выполнено.

 

1.2.4.1 Определим вид переходной кривой и координаты ее для разбивки в прямоугольной системе

      Проверка проводится исходя из  условия: 

Вывод: условие не выполняется, таким образом, в качестве переходной кривой нужно применить кривую, разбиваемую по закону радиоидальной спирали:

 

 

Расчеты координат  для разбивки переходной кривой.

l	x	y
10	10,000	0,001
20	20,000	0,011
30	30,000	0,036
40	40,000	0,085
50	50,000	0,166
60	59,999	0,286
70	69,997	0,454
80	79,995	0,678
90	89,991	0,966
100	99,984	1,325
110	109,975	1,763
120	119,961	2,289
130	129,941	2,911
140	139,915	3,635
150	149,880	4,471
160	159,834	5,427
170	169,776	6,509

 

2. Определим основные элементы, необходимые для разбивки переходной кривой способом сдвижки

а) Определим угол наклона  переходной кривой.

 φ₀₌6,581(град)

б) Определим расстояние от начала переходной кривой до отнесенного  тангенсного столбика.

                                          (1.9)

где m – расстояние от начала переходной кривой (от точки А), до отнесенного тангенсного столбика (до точки Т)

х₀-конечная абсцисса переходной кривой.

в) Определим величину сдвижки.

                                      (1.10)

где р – величина сдвижки

y-конечная ордината переходной кривой.

г) Определим расстояние от начала переходной кривой до первоначального  положения тангенсного столбика.

                                                (1.11)

где m₀ - расстояние от начала переходной кривой (от точки А) до первоначального положения тангенсного столбика (до точки Т₀).

д) Вычислим длину оставшейся части круговой кривой.

                                             (1.12)

где L_К  - длина оставшейся части круговой кривой.

 

1.3 Расчет укороченных рельсов

Укладка укороченных  рельсов  по внутренней нити кривой имеет целью установку рельсовых стыков по наугольнику. Вызвано это тем, что длина кривой по внутренней нити меньше, чем по наружной. Ввиду большой трудности обеспечить точное совпадение стыков по наугольнику допускают некоторый их разбег.

В России применяют 4 типа укороченных рельсов. Для рельсов, длиной 12,5 м стандартные укорочения равны 40, 80, 120 мм, а для рельсов длиной 25 м: 80, 160 мм. При этом несовпадение стыков допускают на величину, не превышающую половины стандартного укорочения.

 

1.3.1 Определение числа укороченных рельсов

Укороченные рельсы на внутренней нити укладываются для  того, чтобы добиться расположения стыков по наугольнику.

Число укороченных рельсов  определяется по формуле:

                                                        (1.13)

где Е_С – суммарное укорочение в пределах кривой.

       ΔК – стандартное укорочение рельса (160 мм).

                                                  (1.14)

где: Е_ПК – укорочение на переходной кривой.

       Е_КК – укорочение на круговой кривой.

Е_ПК =                                                       (1.15)

где: S₁ –ширина колеи по осям рельсов 1.6 м.

-длина переходной кривой.

С- параметр переходной кривой.

Е_КК =                                              (1.16)

где β-угол поворота кривой 30˚

φ_0- угол поворота в пределах поворота переходной кривой.

Е_КК =

(10шт)

Принимаем для укладки 10 укороченных рельс.

 

2. Установление порядка укладки укороченных рельсов

Расчетное укорочение 1–го рельса или его части для  круговой кривой определяется по формуле:

ε_кк =                                                       (1.17)

 

гдеℓ_нр – длина нормального рельса, или его части, перешедшей на другой элемент с учетом зазора.

Расчетное укорочение 1-го рельса в пределах переходной кривой определяется по формуле:

ε_пк =                                                  (1.18)

где  ℓ_пк – участок переходной кривой от начала или конца ее, включая рельс, для которого определяется укорочение.

а₁ – участок переходной кривой от начала или конца ее за вычетом длины рельса, для которого определяется укорочение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет порядка укладки  укороченных рельсов выполняется  в табличной форме.

Границы элементов в плане	№ рельса	Длина рельса, м	Рассчетные укорочения элементов  пути, мм	Забеги или отставания стыков, мм	Порядок укладк рельсов
прямая	11	23,4
НПК l= 170м	12	1,61		0+0,016=0,016	НР
	2	25,01		0,016+4,48=4,5	НР
	3	25,01		4,5+12,44=16,94	НР
	4	25,01		16,94+20,4= 37	НР
	5	25,01		28,35+37-80=         -14,65	УР1
	6	25,01		-14,65+35,52= 20,87	НР
КПК	7	19,94		20,87+34,53=55,4	НР
НКК	7	5,07		55,4+ 10,96-80=      -13,64	УК2
	8	25,01		-13,64+54,07 = 40,43	НР
	9	25,01		40,43+54,07-80= 14,5	УР3
	10	25,01		14,5+ 54,07-80=         -11,43	УР4
	11	25,01		+11,43+54,07=    42,64	НР
	12	25,01		42,64+54,07-80= -16,71	УР5
	13	25,01		16,71 + 54,07-80=       -9,22	УР6
ККК	14	10,59		22,89-9,22=13,68	НР
КПК2	14	14,42		13,68+29,85=43,53	НР
	16	25,01		43,53+45,51-80=9,04	УР7
	17	25,01		9,04+37,55=46,59	НР
	18	25,01		46,59+29,6-80=         -3,81	УР8
	19	25,01		-3,81+21,64=17,83	НР
	20	25,01		17,83+13,68=31,51	НР
	21	25,01		31,51+5,73=37,24	НР
	22	5,52		37,24+0,2=37,44	НР
Прямая	22	19,49

 

1.4   Расчет ширины колеи в кривой

Железнодорожный путь в кривых участках имеет следующие особенности: уширение колеи при R>350 м, возвышение наружного рельса над внутренним, переходные кривые, укороченные рельсы на внутренних рельсовых нитях, увеличенные междупутные расстояния при наличии двух и более путей.

На ж.д. России ПТЭ установлена  следующая ширина рельсовой колеи  на кривых участках пути:

при R 350м S = 1520 мм;

при R =349-300м S = 1530мм;

при R 299м S = 1535 мм.

Уширение или ширина колеи в  кривой определяется расчетом вписывания железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих двух условий:

ширина колеи должна быть оптимальной, т.е. обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьшие износы рельсов и колес, предохранять рельсы и колеса от повреждаемости и путь от искажения в плане, не допускать провала колес между рельсовыми нитями;

ширина колеи не должна быть меньше минимально допускаемой, т.е. должна исключать заклинивание ходовых частей экипажей между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Колесная колея q – расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости. Расстояние между внутренними гранями колес Т – насадка колес. Толщина гребней колес в расчетной плоскости равна h₁ и h₂. Между вертикальными плоскостями, где измеряется насадка колес и толщина гребней, имеется расстояние μ = 1 мм для вагонных колес и μ = 0 для локомотивных колес.

В результате движения экипажа по кривой различают следующие  виды вписывания: свободное, принудительное и заклиненное.

Свободное вписывание экипажа – в этом случае положение жесткой базы  такое, что направление движения колес осуществляется только наружной рельсовой нитью и имеется одна точка контакта.

Заклиненное вписывание – это предельное положение, при котором экипаж не имеет возможности поперечного смещения в колее.

Принудительное вписывание – в этом случае ширина колеи несколько увеличивается против заклиненной, и движение направляется обеими нитями. Принудительное вписывание имеет две точки касания.

Характер вписывания устанавливается сравнением ширины колеи по П.Т.Э для данного радиуса  с оптимальной и минимально допустимой шириной колеи. Оптимальная ширина колеи – для свободного вписывания, минимально допустимая – для заклиненного вписывания.

Рис.1.4. схемы вписывания жестких  баз в экипажи.

Определение оптимальной  ширины колеи.

За расчетную схему определения  оптимальной ширины колеи примем такую, при которой железнодорожный экипаж своим наружным рельсом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять; при этом центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. Кроме того:

Если расчетная ширина колеи  S окажется больше нормативного значения S_н для данного радиуса кривой согласно ПТЭ, то следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему.

Если расчетная ширина колеи  S получается меньше стандартной для прямого участка пути (S_о = 1520 мм), то это будет означать, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют проходить ему кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи принимается по ПТЭ в зависимости от величины радиуса.

Оптимальная ширина колеи определяется по формуле:

                                             (1.19)

 Где q_мax – ширина колесной пары (1509мм - локомотив;1511мм – вагон)

f_n – стрела изгиба наружной нити кривой

η – поперечные разбеги крайней и средней  осей подвижного состава

S_мax – ширина колеи по П.Т.Э.

4 – допуск  на сужение.

                                                             (1.20)

b₁ – расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом

 R – радиус кривой, м

- длина жёстой базы.

                                                     (1.21)

где  r –  радиус колес

tgτ – угол наклона рабочей грани гребняτ_ваг = 60˚,  τ_лок = 70˚

а) для локомотива ВЛ80

ƒ_п=

S_опт=1509+6,11-16,5+4=1502,61мм

Вывод: для  локомотива вписывание получилось свободное, т.к. расчётная оптимальная ширина колеи меньше номинальной ширины колеи по П.Т.Э. для кривых данного радиуса (1520 мм).

б) для шестиосного вагона

S=1511+8,295-1+4=1518,3

Вывод: для вагона вписывание получилось свободное, т.к. расчетная оптимальная ширина колеи меньше номинальной ширины колеи по П.Т.Э (1520 мм).