Cучасні елементи конструкції контактної мережі

Аналіз існуючих і рекомендованих перехідних кривих показав, що всі вони в початковій частині на значній  відстані мають малі ординати, тому утримання таких кривих у правильному  стані при сучасній конструкції верхньої будови колії важко здійснити. В той же час, прийнята на залізницях країн СНД та інших країн радіоідальна спіраль не задовольняє всім необхідним вимогам на початку і в кінці перехідної кривої, що, однак, можна компенсувати належним вибором її довжини для обмеження виникаючих сил і прискорень.

Для проведення аналізу взаємодії  рухомого складу і колії в перехідних кривих і встановлення їхньої необхідної довжини було використано матеріали дослідних поїздок на перегоні Тавричеськ—Бурчацьк Придніпровської залізниці (електровоз ЧС2, радіус кривої 760 м), на перегоні Петро Кривоніс—Підгірці Південно-Західної залізниці (електровоз ЧС8, радіус кривої 1400 м), проведених ДІІТ, і поїздок електровоза ЧС4 зі швидкістю 160 км/год в кривій радіусом 1600 м, проведених інститутом ВНДІЗТ. Аналіз даних експерименту показав, що при правильно встановлених параметрах перехідних кривих, цілком забезпечуються міцність і надійність несучих елементів конструкцій верхньої будови колії і комфортабельність їзди під час руху поїзда в перехідних кривих у вигляді радіоідальної спіралі.

Довжина прямої вставки між  сполученими кривими. За основний критерій обмеження швидкості під час  руху поїзда в кривих ділянках колії  прийнято горизонтальні бічні прискорення. З використанням математичної моделі руху швидкісного пасажирського вагона було досліджено процес затухання бічних коливань кузова вагона і їхніх кутових прискорень. На рис. 7 наведено графіки затухання коливань пасажирського вагона при виході з кривої радіусом 1400 м, побудовані за результатами експериментальних поїздок.

                  

Рис. 1.3. Графіки затухання коливань кузова вагона: 1 - V= 110 км/год; 2 — V = 160 км/год; 3 — 0=1 м; 4 — 0= 160 м; 5 —кінець перехідної кривої; V — швидкість руху; О — довжина дільниці, впродовж якої відбувається затухання коливань вагона при виході з кривої до рівня коливань, наявного на прямій.

Проведене дослідження показало, що мінімально необхідна довжина прямої вставки залежить від рівня прискорень на перехідній кривій. За наявності перехідної кривої достатньої довжини (інакше вже не пряма вставка, а сама крива буде обмежувати швидкість) основним, визначальним фактором є швидкість руху.

Встановлено, що в разі швидкісного  руху більшу частку при визначенні має не довжина прямої вставки між точками перехідних кривих, а довжина перехідних кривих і_кр, упродовж яких здійснюється відвід підвищення зовнішньої рейки.

Проведені експерименти підтвердили  теоретично встановлені вимоги до утримання кривих на ділянках швидкісного руху і необхідність урахування повних прискорень, що діють на пасажирів і викликають їх утомлення. На рис. 8 наведено графік дії на пасажира прискорень у кривій радіусом 1400 м при швидкості 160 км/год.

Рис. 8. Напрямок дії прискорення  на пасажира.

 

Під час руху поїзда по прямій колії (до відмітки «0» і після *300»  на поздовжній осі) переважають вертикальні  прискорення з чергуванням напрямку дії угору-вниз і частотою коливань приблизно 3,7 Гц (близьких до резонансних для пасажира як механічної системи). Під час руху поїзда в кривій характер дії повного прискорення змінюється. Переважним стає горизонтальне прискорення, спрямоване назовні кривої, і частота коливань зменшується більше, ніж у 2 рази в порівнянні з прямою ділянкою колії (приблизно 1,5 Гц). Зміна напрямку дії прискорень викликає у пасажира дискомфорт і наближає втому.

 

 

 

 

2.ОЦІНКА МОЖЛИВОСТІ  ПІДВИЩЕННЯ ШВИДКОСТІ ПАСАЖИРСЬКИХ ЕЛЕКТРОПОЇЗДІВ НА ЕЛЕКТРИФІКОВАНИХ ДІЛЯНКАХ ЗАЛІЗНИЦЯХ УКРАЇНИ

У роботі розглядаються можливості підвищення максимальної швидкості руху до рівня 160 км/год.

Основними факторами, що обмежують швидкість руху, є недоліки земляного полотна, переїзди, контактна мережа, план лінії та стрілочні переводи. Розглянемо вплив на швидкість тільки плану лінії та стрілочних переводів.

Обмеження швидкості пасажирських  та вантажних поїздів для звичайних однорадіусних кривих визначаються за такими формулами:

; (2.1)

 

                                         (2.2)

 

Тут R — радіус кривої, м; а_т — норматив непогашеного прискорення, м/с²; g — прискорення вільного паді ння, м/с²; h— підвищення зовнішньо рейки, мм; S — ширина колії, мм,  v — максимально допустима швидкість опускання колеса, мм/с; l — довжина перехідної кривої, м.

Вплив нормативного непогашеного прискорення на швидкість руху поїздів:

для звичайного поїзда а_и = 0,7 м/с²; для поїздів типу «Столичний експрес» — а_м-1.0 м/с'; для «Hyundai» — а =1,8 м/с².

 

Залежність підвищення зовнішньої рейки і максимальної швидкості пасажирських поїздів від радіуса кругової кривої

                                                                                                               Таблиця 2.1                                                                                                             

R, м	600	800	1000	1200
h, мм	120	105	90	85
V для поїздів, км/год.:
Звичайний	105	120	120	120
Експрес	115	130	140	155
«Hyundai»	140	160	175	190

 

Як бачимо, збільшення норматива  непогашеного прискорення дозволяє поїздам типу Hyundai» при достатній довжині перехідних кривих досягати швидкості на 20...25 % більшої, ніж «Столичний експрес». За менших значень швидкості руху в «Hyundai» умови руху будуть більш комфортні для пасажирів.

Якщо зменшити обмеження  для вантажних поїздів до рівня 45 км/год., то попередня таблиця набуде наступного вигляду (табл. 2.2).

Залежність підвищення зовнішньої рейки і максимальної швидкості пасажирських поїздів від радіуса кругової кривої

                                                                                              Таблиця 2.2                                                                                                   

R м	600	800	1000	1200
H м	90	80	70	75
для поїздів, км/год.:
Звичайний	100	110	120	120
Експрес	110	120	135	150
« Hyundai »	135	150	170	185

 

 

 

 

Тобто, в цьому випадку  максимальні швидкості всіх категорій поїздів знизились на 5—10 км/год.

Розглянемо, який виграш у  часі руху дає збільшення швидкості  руху «Hyundai» порівняно з поїздами типу «Столичний експрес». Як приклад, розглянемо довгу ділянку з нульовим ухилом, посередині якої є крива, що обмежує швидкість руху. Максимальну швидкість на прямій обмежимо 160 км/год. Виграш у часі руху для швидкостей з попередніх таблиць у цьому випадку наведено в табл.2.3.

Виграш у часі руху для  швидкостей з попередніх таблиць

                                                                                                             Таблиця 2.З                                                                                                    

км/год	км/год.		Економія часу (с) при довжині  кривої ділянки, м
Експрес	«Hyundai»	км/год.	500	1000	1500	2000
110	135	25	12	15	18	21
115	140	25	11	13	17	19
120	150	ЗО	11	13	17	20
130	160	30	8	10	13	15
135	160	25	6	8	10	12
140	160	20	4	6	7	9

 

    Довжина перехідної  кривої впливає на швидкість опускання колеса та на швидкість зростання прискорення у.

Для звичайного поїзда = 28 мм/с; для «Столичногоекспреса» та «Hyundai» =35 мм/с.

Мінімальна довжина перехідної кривої в цьому випадку може визначатися за такою формулою:

                                  (2.3)

 

Значення мінімальної  довжини перехідної кривої, що задовольняє цей критерій і забезпечує максимальні швидкості, залежно від підвищення зовнішньої рейки, наведені в табл. 2.4.

Значення мінімальної  довжини перехідної кривої

Таблиця 2.4

Тип поїзда	V	Підвищення А, мм
	км/год.	80	90	100	110			120
		Мінімальна довжина перехідної кривої (м)
Звичайний	120	95	110	120	130			145
Експрес чи «Hyundai»	160	100	115	130	140			155
«Hyundai»	220	140	160	175	195			210

 

Час проходження перехідної кривої

Таблиця 2.5

Тип поїзда	Швидкість руху по круговій кривій і», км/год.
	100	120	140	160	200
	Потрібна довжина перехідної кривої (м) для забезпечення норматива  у при
		максимальному значенні а.
«Hyundai»	85	100	120	135	170
Експрес	50	55	65	75	—
Звичайний	35	40	—	—	—