Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
- 48 -
Введение……………………………………………………………………..……….
1. Верхнее строение пути………………….………………………………….…..
1.1. Перечислить элементы верхнего строения пути……………………..…..
1.2. Типовые конструкции верхнего строения пути, область их применения …………..………………………………………………………….
1.3. Определение класса пути. Назначение конструкции ВСП…….……….
1.4. Назначение элементов верхнего строения бесстыковой конструкции пути с указанием размеров балластной призмы ………………………….
1.5. Вычерчивание поперечного профиля ВСП принятого класса и конструкции………………………………………………………………………….
2. Разработка эскизного проекта одиночного обыкновенного стрелочного перевода………………………………………………………………………….
2.1. Расчет основных параметров стрелки ….…………………….………….
2.1.1. Расчет радиусов остряка двойной кривизны ……..…………….……..
2.1.2. Расчет начального стрелочного угла остряка и длины боковой строжки остряка …………………….……………..……………………………
2.1.2.1. Расчет начального стрелочного угла остряка………...……….…….
2.1.2.2.Расчет длины боковой строжки остряка……………………….……….
2.1.3. Расчет стрелочного угла и длины остряков………………….….……..
2.1.3.1. Расчет стрелочного угла поворотных остряков…………….………..
2.1.3.2. Расчет длины остряков………………….…………………………..…..
2.1.4. Расчет длины рамного рельса……………………….……….………….
2.2.1 Угол и марка крестовины…………….………………...…………………..
2.2.2 Основные размеры жестких крестовин…………………….…………….
2.2.3 Размеры контррельсов и усовиков……………………….………………
2.3. Расчет основных размеров стрелочного перевода…….…………….….
2.3.1 Теоретическая и полная длина стрелочного перевода….…………….
2.3.2 Осевые размеры стрелочного перевода…………..…………………….
2.3.3 Ординаты переводной кривой…………………………………………….
2.3.4 Длины рельсовых нитей стрелочного перевода……………………….
3. Рельсовая колея………………….………………………………………………
3.1. Особенности устройства колеи в кривых………..………….…………….
3.3. Расчет длин переходных кривых………..………………………………….
3.3.2.1. Расчет длины с учетом ограничения вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возвышение......................
3.3.2.2. Расчет длины с учетом ограничения скорости нарастания непогашенной части центробежного ускорения…………………………..
3.3.2.3. Проверка возможности разбивки проектной переходной кривой в кривой с заданным углом поворота линии, β………….…………………...
3.3.3. Расчет длины переходной кривой четного пути (внутреннего)……
3.4. Разбивка переходных кривых……..…………………………………………
3.4.1. Способы разбивки переходных кривых…….…………………….……
3.6.Расчет схемы зашивки рельсошпальной решетки для кривой нечетного пути………………………………………………………….............
Список литературы…………………………………………………………………
Одним из важнейших технических средств железнодорожного транспорта является железнодорожный путь. Он состоит из верхнего строения пути и нижнего строения пути. Железнодорожный путь имеет множество функций такие как: направлять движение колес подвижного состава, устойчивость рельсовой колеи, воспринимать нагрузку от подвижного состава и передавать их земляному полотну, выравнивать земную поверхность.
От состояния железнодорожного пути зависит непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава.
К верхнему строению относят рельсы, скрепления, противоугонные приспособления, шпалы или другое подрельсовое основание, балластный слой и соединения рельсовых путей.
От условий эксплуатации пути (грузонапряженность, скорости поездов и др.) зависит конструкция верхнего строения пути, сроки между его ремонтами. На станциях нормальные условия пропуска приема и отправления поездов зависят от исправности стрелочных переводов и их содержания.
|
ВСП |
|||||
|
Линейные конструкции |
Стрелочные переводы |
Глухие пересечения |
Уравнительные приборы |
||
|
Рельсы |
|||||
|
Скрепления (промежуточные, стыковые) |
|||||
|
Противоугоны |
|||||
|
Подрельсовое основание (шпалы, брусья, блоки) |
|||||
|
Балластный слой |
|||||
|
Песчаная подушка |
|||||
Рельсы классифицируются:
-по типу Р-50, Р-65, Р-65к, Р-75
-по категории качества: В - термоупрочненные высшего качества
Т1 и Т2 - термоупрочненные
Н - нетермоупрочненные
-по наличию болтовых отверстия: с болтовыми отверстиями и без болтовых отверстий .
-по способу выплавки: М - из мартеновской стали
К - из кислородноконвертной стали
Э – электростали
-по способу противофлакерной обработки:
1. из вакуумированой
2. прошедшие контролируемое охлаждени
3. прошедшие изотермическую выдержку
Подрельсовое основание:
- шпалы( деревянные, железобетонные)
- брусья
- блочное основание
- монолитное
Скрепления:
- промежуточные: подкладочные: нераздельные, раздельные, смешанные(ДО- состоит из 2-х элементов подкладки и костыля, КД, КБ- клемно-болтовое)и бесподкладочные(ЖБР-65,АРС-анкерное рельсовое скрепление)
- стыковые: болтовые, клееболтовые, сварные
Противоугоны:
Это пружинные скобы, надеваемые на подошву рельсов которые передают силы угона либо на путевые подкладки, либо на шпалы.
Балластный слой :
На железных дорогах применяются два принципиально различных типа железнодорожного пути: с балластным слоем и безбалластный. Безбалластный тип используется на искусственных сооружениях металлические мосты, большие тоннели, эстакады. Балластый слой бывает:
-щебеночный
-азбестовый
-гравийный
-песчано-гравийный
-песчаный
-ракушечный
Песчаная подушка – предотвращает засорение щебеночного балласта грунтом основной площадки земляного полотна.
1.2.Типовые конструкции верхнего строения пути, область их применения.
Типовые конструкции верхнего строения пути бывают:
- звеньевой путь на деревянных шпалах применяется на путях всех классов,
в первую очередь в кривых малых радиусов (менее 350 м), где необходимо уширение колеи до 1530 –1535 мм; новостроек с нестабилизированным земляным полотном, особенно на вечномерзлых и болотистых основаниях подверженных пучению; засоряемых (угольно-рудные, торфяные маршруты и т.д.), где периодичность ремонтов пути, связанных с очисткой щебеночного балласта всего 2-3 года.
- звеньевой путь на железобетонных шпалах применяется на участках где скорость движения меньше, либо равна 40 км/ч (станционные и подъездные пути).
- бесстыковой путь на железобетонных шпалах используется на всех классах; в тоннелях
на скоростных магистралях, где скорость больше 140 км/ч и
на обычных линиях.
1.3. Определение класса пути.
Системоа ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД» основана на классификации путей (табл. 1). Железнодорожне пути классифицируются в зависимости от максимальной допустимой скорости движения поездов и грузонапряжённости участка. По грузонапряжённости железнодорожные пути делятся на 6 групп (А, Б, В, Г, Д и Е), по допускаемым скоростям – на 7 категорий (С, 1, 2, 3, 4, 5, и 6).Класс пути устанавливается сочетанием грузонапряжённости и категории. Всего выделено 5 классов, обозначенных цифрами (1, 2, 3, 4 и 5).
Таблица 1.
|
Класс путей на участках совмещённого движения |
||||||||||
|
Группа пути |
Грузонапряжённость. Млн. ткм брутто/км в год |
Категории пути - допускаемые скорости дижния поездов (числитель - пассажирские, знаменатель - грузовые) |
|
|||||||
|
С |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||
|
14-200 до 140 |
121-140 до 100 |
101-120 до 90 |
81-100 до 80 |
61-80 до 60 |
41-60 до 60 |
40 и менее |
||||
|
Главные пути |
||||||||||
|
А |
Более 80 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
3 |
||
|
Б |
51-80 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
3 |
3 |
||
|
Г |
26-50 |
1 |
1 |
2 |
2 |
3 |
3 |
4 |
||
|
Д |
11-25 |
1 |
1 |
2 |
3 |
3 |
4 |
4 |
||
|
Е |
6-10 |
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
4 |
4 |
||
|
5 и менее |
- |
- |
- |
4 |
4 |
5 |
5 |
|||
Принадежность пути соответствующему классу, группе и категории обозначается сочетанием цифр и букв. Первая цифра – класс пути, цифра после буквы – категория пути.
Определение класса пути на участке движения должно осуществляться по максимальной допускаемой скорости для пассажирских и грузовых поездов в соответствии с приказом начальника дороги об установлении скорости, без учёта отдельных километров и мест, по которым уменьшена максимальная скорость из-за кривых малого радиуса, состояния пути, искусственных сооружений или по другм причинам.
Классы путей утверждаются Центральной ДИ и сооружений ОАО «РЖД». Классы пути отражаются дистанциями пути в технический паспортах и других формах отчётности.
Участки пути с обращением грузовых поездов (включая поезда с повышенной массой и длиной) с осевыми нагрузками свыше 25 т/ось со скоростями свыше 140 км/ч и пассажирских поездов со скоростями более 200 км/ч содержаться по специальным техническим условиями.
Грузонапряжённость определяется по формуле 1:
Г=(365*(Qгр*nгр+Qпас*nпас))/1000000 (1)
где, 365 – дней в году.
Q – вес поезда, т.
n – количество пар поездов в сутки.
Нечётный (наружный): Г=(365*(3300*32+1100*4))/1000000=39,6 т/сут
Чётный (внутренний): Г=(365*(3600*37+1200*6))/1000000=51,25 т/сут
Определим классы путей на участках совмещённого движения по таблице 1:
Для нечётного пути: 1В1.
Для чётного: 1Б2.
1.4.Назначение элемента верхнего строения бесстыковой конструкции пути с указанием размеров балластной призмы.
Согласно классу путей определили элементы верхнего строения бесстыковой конструкции пути с указанием размеров балластной призмы.
Класс 1-й для нечётного пути и чётного пути:
1.5. Вычерчивание поперечного профиля ВСП принятого класса и конструкции.
Поперечный профиль верхнего строения пути в масштабе 1:50 приведен в приложении 1.
2.1. Расчёт основных параметров стрелки.
2.1.1. Расчёт радиусов остряка двойной кривизны.
Радиус остряка в зоне возможных ударов гребней колес определяется из условия, при котором внезапно возникающие центробежные ускорения jo не превышают допустимой величины.
, (2)
где - центробежное непогашенное ускорение, м/с2.
Радиус остряка вне зоны возможных ударов принимается равным радиусу переводной кривой, численное значение которого зависит от принятого горизонтального непогашенного ускорения с,
(3)
где - скорость движения по боковому пути стрелочного перевода, км/ч;
- допускаемое, постоянно действующее непогашенное ускорение, м/с2.
м
м
Рис.1 – Расчетная схема к определению основных параметров стрелки
Начальный угол бокового направления определяется по формуле:
(4)
Последующие расчеты производим без изменения .
Длина боковой строжки определяется по формуле:
(5)
(6)
где - ширина головки остряка на расчетном уровне (Р50– 70мм).
рад
;
Значение стрелочного угла определяется по формуле:
(7)
где Un - расстояние между рабочими гранями остряка и рамного рельса в сечении против центра вращения остряка.
Длина поворотного остряка определяется по формуле:
Криволинейного:
(8)
Прямолинейного:
(9)
м
м
Рис. 2 – Расчетная схема к определению стрелочных углов
Рамные рельсы – основа стрелки, они отличаются от стандартных наличием крепежных отверстии, а также подстрожкой боковой грани головки рельса для укрытия остряка от удара гребней колес подвижного состава.
Полная длина рамных рельсов зависит от длины остряка, типа корневого крепления, а также принятых длин переднего и заднего вылетов рамного рельса.
(10)
где - передний вылет рамного рельса, м;
- длина прямолинейного остряка, м;
- хвостовой вылет рамного рельса (расстояние от центра вращения до хвостового стыка рамного рельса), м;
Длина переднего выступа рамного рельса должна удовлетворять требованиям плавности отвода уширения колеи от стыка рамного рельса до острия остряков.
(11)
где So – ширина колеи в острие остряков;
Spp – ширина колеи в переднем стыке рамного рельса;
i – уклон отвода ширины колеи, i =
мм
Минимальные размеры и ограничиваются конструктивным оформлением
, (12)
где lн – длина накладки, равная 800 мм для рельсов типа Р65;
- стыковой зазор в стыке рамного рельса, = мм;
Z – расстояние от конца накладки до начала остряков, запас на случай продольного перемещения остряков, Z = мм;
- стыковой зазор в корне остряка, при поворотных остряках, 5мм;
- стыковой пролет для рельсов типа Р65 равен 420 мм.
м
м
Окончательно размеры m1 и m2 определяются количеством и величиной пролетов между осями брусьев, кроме этого, при расчете учитывается mo.
(13)
где - число пролетов под передними и задними вылетами рамного рельса соответственно;
- пролет (расстояние) между осями брусьев (0,9-1)апер;
апер - расстояние между осями шпал на перегоне (545 мм);
- смещение начала остряка относительно оси переводного бруса (41 мм).
м
м
Число пролетов под передним вылетом рамного рельса n1 назначается в зависимости от марки стрелочного перевода. Приближенно марка стрелочного перевода равна:
(14)
м
Число пролетов определяется по формуле:
(15)
где - принимается равным 600 мм.
18 пролетов
Расчетная схема к определению брусьев под стрелкой представлена на рисунке 3.
Рис. 3 – Расчетная схема к определению брусьев под стрелкой
2.2 Р АСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КРЕСТОВИННОЙ ЧАСТИ.
2.2.1 Угол и марка крестовины.
Марка крестовины зависит от угла между рабочими гранями сердечника крестовины. Угол крестовины определяют из уравнения проекции расчетного контура стрелочного перевода на вертикальную ось.
(16)
где - ширина колеи в конце стрелочного перевода, мм;
- длина прямой вставки, мм.
Ориентировочно длина прямой вставки определяется по формуле:
(17)
где - конструктивные размеры, обеспечивающие сборку переднего стыка крестовины, мм;
- длина накладки, мм (800);
- постоянный запас, мм (500);
- показатель марки, ориентировочно принимается .
(18)
(19)
Полученную таким путем показатель крестовины округляют в большую стороны. По принятому показателю марки крестовины определяется угол крестовины и уточняется длина прямой вставки.
(20)
(21)
Схема к расчету угла и марки стрелочного перевода приведена на рисунке 1.
Рис. 4 - Схема к определению угла и марки стрелочного перевода
Расчеты по формулам (16)-(20):
,мм
,м
Округляем показатель марки до 12 и производим перерасчет прямой вставки:
Так как рассчитанная длина прямой вставки больше минимальной , принимаем для дальнейших расчетов марку крестовины 1/12.
2.2.2 Основные размеры жестких крестовин.
Рис 5. - Расчетная схема для определения длины сборной крестовины с литым сердечником.
Минимальная длина крестовины определяется в зависимости от ее типа, конструкции, марки и из условия обеспечения некоторых конструктивных требований.
Минимальная длина усовой и хвостовой частей крестовины определяется из условия их стыкования с примыкающими путевыми рельсами.
Минимальная длина передней части сборной крестовины с литым сердечником определяется по формуле:
(22)
Где - горло крестовины , мм (62);
- длина стыковой накладки, мм (800);
- показатель марки стрелочного перевода;
Минимальная длина задней части крестовины определяется по формуле:
(23)
где - ширина подошвы рельса;
- ширина головки рельса;
- расстояние между подошвами рельсов, мм (5-10).
Теоретическая длина крестовины определяется по формуле:
(24)
Полученные минимальные значения необходимо откорректировать с учетом размещения переводных брусьев под крестовиной, то есть определить практические размеры крестовины.
(25)
где - расстояние от математического центра до оси бруса, расположенного в сечении 20 мм;
- количество пролетов под передним вылетом крестовины;
- количество пролетов под задним вылетом крестовины;
- расстояние между осями брусьев.
Расстояние между осями брусьев принимаются такими же, как в зоне стрелки.
Количество пролетов должно удовлетворять следующему условию:
(26)
Практическая длина переднего и заднего вылета определяются по формулам:
(27)
Полная практическая длина крестовины определяется по формуле:
(28)
Расчет по формулам (21)-(27):
2.2.3. Размеры контррельсов и усовиков.
С учетом допусков на износ контррельсов и на монтажные неточности установлена нормальная ширина желоба у контррельса tk=44 мм с допусками -2;+3 мм tkmin=44-2=42 мм.
Ширина желоба в крестовине определяется условием безопасного прохода колесной пары с минимальной насадкой Tmin=1435 мм, при максимально допустимой ширине в крестовине Sk=1523 мм и минимально допустимом желобе в контррельсе.
Общую длину контррельса (рис. 14) определяют по формуле:
(29)
где - длина участка с постоянным желобом, мм;
- длина участка отвода ширины желоба, мм;
- длина раструбной части контррельса, мм (150-200).
(30)
где - ширина желоба в горле крестовины, мм.
(31)
где - угол удара, определяемый по формуле:
(32)
где - заданная скорость экипажа по прямому направлению, м/с;
- величина пропорциональная потере кинетической энергии при ударе гребня набегающего колеса в отвод контррельса, м/с.
Рис. 5 – Расчетная схема к определению длины усиков и контррельсов
Общая длина усовиков определяется по формуле:
(33)
где - длина первой отогнутой части усовика, мм;
- длина второй части усовика, мм.
- длина третьей части усовика, мм;
150-200 мм.
(34)
(35)
где - угол удара, определяемый по формуле:
(36)
где - показатель потери кинетической энергии при ударе гребня набегающего колеса в отвод усовиков, м/с.
Расчет по формулам (28)-(35):
Принимаем длину контррельса длину усовика
2.3 Расчет основных размеров стрелочного перевода.
2.3.1 Теоретическая и полная длины стрелочного перевода.
Теоретическая длина – расстояние от начала остряка до математического центра крестовины.
(37)
Полная длина стрелочного перевода – расстояние от переднего стыка рамного рельса до заднего стыка крестовины.
(38)
Рис.6 – Расчетная схема к расчету основных геометрических размеров перевода
2.3.2 Осевые размеры стрелочного перевода.
Расстояние от центра стрелочного перевода до математического центра определяется по формуле:
(39)
Расстояние от центра стрелочного перевода до начала остряка определяется по формуле:
(40)
Расстояние от центра стрелочного перевода до его конца определяется по формуле:
(41)
Расстояние от центра стрелочного перевода до его начала определяется по формуле:
(42)
Рис. 7– Схема к расчету осевых размеров перевода
2.3.3 Ординаты переводной кривой.
Для точной постановки переводной кривой в плане необходимо рассчитать ординаты переводной кривой. За центр системы координат принимают точку на рабочей грани рамного рельса против корневого стыка остряка.
Абсцисса конца переводной кривой определяется по формуле:
(43)
Ординаты переводной кривой в точках с заданными абсциссами определяются по формуле:
(44)
где - угол в точке переводной кривой, соответствующий конкретной абсциссе. (45)
Контроль вычислений проверяется по формуле:
(46)
Рис.8 – Схема к расчету координат переводной кривой
Расчет промежуточных ординат переводной кривой сведен в таблицу 5.
Таблица 5 – Расчет ординат переводной кривой
|
Xn, мм |
Xn/R0" |
sinγn = sinβ+Xn/R0" |
γn, град. |
cosγn |
cosβ-cosγn |
yn, мм |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||
|
0 |
0,0000000 |
0,031205 |
1,788205 |
0,999513 |
0,000002 |
190 |
||
|
2000 |
0,0053333 |
0,036538 |
2,093958 |
0,999332 |
0,000183 |
259 |
||
|
4000 |
0,0106667 |
0,041872 |
2,399771 |
0,999123 |
0,000392 |
337 |
||
|
6000 |
0,0160000 |
0,047205 |
2,705653 |
0,998885 |
0,000630 |
426 |
||
|
8000 |
0,0213333 |
0,052538 |
3,011611 |
0,998619 |
0,000896 |
526 |
||
|
10000 |
0,0266667 |
0,057872 |
3,317656 |
0,998324 |
0,001191 |
637 |
||
|
12000 |
0,0320000 |
0,063205 |
3,623795 |
0,998001 |
0,001514 |
758 |
||
|
14000 |
0,0373333 |
0,068538 |
3,930038 |
0,997648 |
0,001867 |
890 |
||
|
16000 |
0,0426667 |
0,073872 |
4,236394 |
0,997268 |
0,002247 |
1033 |
||
|
18000 |
0,0480000 |
0,079205 |
4,542871 |
0,996858 |
0,002657 |
1186 |
||
|
19440 |
0,0518400 |
0,083045 |
4,763614 |
0,996546 |
0,002969 |
1303 |
||
|
R0" |
375000 |
|||||||
|
sinβ |
0,031205 |
|||||||
|
cosβ |
0,999515 |
|||||||
|
y0 |
190 |
2.3.4 Длины рельсовых нитей стрелочного перевода.
Для расчета длины рельсовых плетей L1, L2, L3, L4 стрелочного перевода необходимо вычертить расчетную схему по осям рельсов (рис. 18). Рассчитывают их по формулам:
(47)
2.4. Вычерчивание схемы геометрических размеров стрелочного перевода.
Схема геометрических размеров стрелочного перевода типа Р65 марки 1/12 приведена на рис 2. В масштабе 1:100.
Особенностями устройства рельсовой колеи в кривых участках пути являются:
Последовательность расчета:
1. По формуле (48) определяется , ниже которого возвышение не может быть по условию выполнения первого требования, исходя из непревышения м/с2:
(48)
(49)
(50)
Затем определяется величина установленного возвышения .
При возникновении необходимости ограничения максимальных скоростей пассажирских и грузовых и поездов они определяются по формулам:
(51)
(52)
Расчет: для нечетного пути:
Определяем возвышение наружного рельса в кривой радиусом 850 м для максимальной скорости пассажирского поезда , максимальной скорости грузового поезда , минимальной скорости грузового поезда
По расчетным формулам:
(53)
анп max-пас=
Вывод: На нечетном пути в кривой радиусом 850 метров проектное возвышение получилось 115 мм, при этом скорость движения поездов =90 км/ч, =125 км/ч, =70 км/ч, непогашенное ускорение в кривой []=0,7 м/с2.
Для четного пути:
Определяем возвышение наружного рельса в кривой радиусом 845 м для максимальной скорости пассажирского поезда =120 км/ч, максимальной скорости грузового поезда =95 км/ч, минимальной скорости грузового поезда =75 км/ч .
По расчетным формулам:
анп max-пас=
Вывод: На четном пути в кривой радиусом 845 метров проектное возвышение получилось 99 мм, при этом скорость движения поездов =120 км/ч при непогашенном ускорении []=0,7 м/с2,=95 км/ч, =75 км/ч.
3.3. Расчет длин переходных кривых.
Для исключения динамического эффекта, внезапного воздействия, вызывающего боковой толчок при входе в круговую кривую и выходе экипажа из кривой должна быть размещена особая кривая – переходная.
Переходная кривая одновременно может быть использована для:
Рисунок 3.1 – План и профиль переходной кривой
где x0 – абсцисса переходной кривой в конце переходной кривой;
x – текущая абсцисса;
y0 – ордината переходной кривой в конце переходной кривой;
y – текущая ордината;
φ0 – полный угол поворота переходной кривой;
φ – текущее значение угла поворота переходной кривой;
ρ – радиус кривизны переходной кривой;
L0 – длина переходной кривой;
L – расстояние от начала переходной кривой до текущего сечения;
h0 – возвышение наружной рельсовой нити в круговой кривой;
h – текущее возвышение;
lотв – длина отвода возвышения.
Требования, предъявляемые к переходным кривым, представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Требования, предъявляемые к переходным кривым
|
№ |
Элемент кривой |
Значение элемента в НПК |
Значение элемента в КПК |
Значение элемента между НПК и КПК |
|
1 |
J – центробежная сила ρ – радиус кривизны K = – кривизна |
0 ∞ 0 |
J R |
Монотонное изменение |
|
2 |
y – ордината переходной кривой |
0 |
y0 |
|
|
3 |
φ – угол поворота в переходной кривой |
0 |
φ0 |
|
|
4 |
γ – текущий угол возвышения |
0 |
0 |
γ = const |
При соблюдении данных требований обеспечиваются прямолинейные изменения кривизны и отвода возвышения наружного рельса.
Длина переходной кривой определяется рядом условий:
Длина переходной кривой определяется по формуле:
L
где h0-н – принятое возвышение, h0-н=115 мм;
[i] – уклон отвода возвышения наружного рельса, ‰.
При максимальной скорости движения Vmax-пас = 125 км/ч следует принять рекомендуемую величину уклона отвода возвышения [i] =0,9‰.
Скорость изменения непогашенного ускорения будет равна:
=
где - разность непогашенных ускорений в КПК и в НПК, м/с2;
- максимальная скорость пассажирских поездов, км/ч; L- длина переходной кривой, м.
=
Так как ψ = 0,186 м/с3 < [ψ] = 0,6 м/с3, то принятое значение длины переходной кривой L0-н = 130 м удовлетворяет требованию по скорости нарастания непогашенной части центробежного ускорения.
Рисунок 3.2 – Схема разбивки проектной переходной кривой
Разбивка проектной переходной кривой в кривой с заданным углом поворота линии возможна при соблюдении следующего условия:
где β – угол поворота кривой, рад.;
Lmin – длина круговой кривой между концами переходной кривой,
Lmin = 30 м;
φ0 – полный угол поворота переходной кривой, рад., определяется по формуле:
Условие выполняется, следовательно, принятое значение длины переходной кривой L0-н = 130 м удовлетворяет требованию по возможности разбивки переходной кривой.
Вывод: в кривой нечетного пути радиусом Rн = 850 м с углом поворота β = 26˚ = 0,4537 рад , с установленным возвышением 115 мм, с уклоном отвода возвышения , принята переходная кривая длиной 130 м, при этом максимальная допустимая скорость пассажирских поездов Vmax-пас = 125 км/ч.
3.3.3. Расчет длины переходной кривой четного пути (внутреннего)
Длина переходной кривой определяется следующими условиями:
Исходные данные: радиус кривой внутреннего пути ; возвышение наружной рельсовой нити внутреннего пути максимальная скорость пассажирских поездов ; рекомендуемый уклон отвода возвышения [i] = 0,8‰; угол поворота трассы β = 26˚ = 0,4537 рад. Длина переходной кривой наружного пути
; возвышение наружной рельсовой нити наружного пути ; разница между возвышениями.
Величина уширения междупутья А0 определяется в зависимости от радиуса кривой и разности возвышения рельсов наружной и внутренней нити.
,.
Так как на 15 мм
Длина переходной кривой по условию обеспечения уширения междупутного расстояния определяется по формуле:
Проверяем полученную длину , по условию возможности устройства ее в кривой с углом поворота β = 26˚ = 0,4537 рад
и полученным углом поворота .
Вывод: В кривой внутреннего пути м, с углом поворота трассы β = 26˚ , с установленным возвышением
принята длина переходной кривой
по условию обеспечения габаритного уширения междупутного расстояния
Максимальная скорость движения пассажирских поездов, установленная по тяговым расчётам:
Vmax-пас = 120 км/ч.
3.4. Разбивка переходных кривых
В практике проектирования, устройства и содержания переходных кривых используют два способа разбивки переходных кривых.
Первый способ. Способ сдвижки круговой кривой со смещением центра кривой без изменения радиуса обычно применяется при сооружении новых линий и на эксплуатируемых кривых, если по условиям местности, возможно, сдвинуть кривую вовнутрь на конкретную величину (сдвижку), зависящую от длины переходной кривой и радиуса круговой кривой.
Второй способ. Способ сдвижки круговой кривой со смещением центра и изменением радиуса всей профильной кривой с R на r (способ доцента Н.В. Харламова) применяется, как правило, на эксплуатируемых линиях. При этом способе можно добиться того, что профильная круговая кривая частично будет сдвигаться наружу, частично внутрь, а величина самих сдвижек может быть сведена к минимуму. Этот способ дает возможность при необходимости (с учетом особенностей местности) кривую целиком сдвигать внутрь или наружу кривой на конкретно заданную величину, определенную условиями местности. Ограничением величины сдвижки и направления ее является недостаточная ширина основной площадки земляного полотна , размеры междупутного расстояния, минимально допустимое значение радиуса r и др.
3.4.1. Способы разбивки переходных кривых.
Первый способ.
При технических изысканиях железнодорожной линии переходные кривые не разбивают. На трассе будущего пути забивается тангенсный столбик Т. Разбивку переходных кривых и круговой производят перед производством земляных работ.
Для расчета разбивочных элементов переходной кривой нужны следующие исходные данные: - полный угол поворота пути; L- проектная длина переходной кривой; R – радиус круговой кривой.
Порядок расчета разбивочных элементов:
1)Определяется параметр переходной кривой С, м
Параметр переходной кривой определяется по формуле:
(59)
2) Рассчитывается полный угол переходной кривой, рад. :
. (60)
3) Определяется величина сдвижка круговой кривой вовнутрь:
(61)
4) Определяется расстояние от начала переходной кривой до нового положения тангенсного столбика:
(62)
5) Расстояние от начала круговой кривой до начала переходной кривой определяется по формуле:
(63)
6) Рассчитываются координаты точек переходной кривой по принятому уравнению (кубической параболы или радиоидальной спирали). За центр системы координат принимается НПК.
7) Разбивка круговых кривых выполняется по координатам, отсчитываемым от осей координат, проходящих через точку Т. Для того чтобы разбивку круговой кривой вести от НПК, надо к табличным координатам X, Y прибавлять соответственно величины m и P. В этом случае координаты точек смещенной круговой кривой будут равны:
X
Y=Y (64)
8) Определяется полная длина кривой
(65)
Второй способ (доц. Н.В. Харламова).
Этот способ чаще всего используется на эксплуатируемых линиях.
Для разбивки переходной кривой способом доц. Н.В. Харламова в первую очередь решается задача по определению величины проектного радиуса rсмещенной круговой кривой, который зависит от требуемой (проектной) величины смещения q кривой и направления ее. Проектное смещение и его направление определяется местными условиями.
Для расчета разбивочных элементов переходной кривой нужны следующие исходные данные: L- длина переходной кривой; R – радиус круговой кривой; q и направление смещения
Порядок расчета разбивочных элементов:
1)Задаются тремя или четырьмя значениями r, отличающимися на 7-8 % от R.
(66)
(67)
Имея несколько значений r, P и q выбирается то значение радиуса r, при котором q q и дает наилучшее расположение кривой на земляном полотне.
В некоторых случаях после определения проектного радиуса r необходимо пересчитать: возвышение наружной рельсовой нити; уклон отвода возвышения; уточнить скорость V.
Разбивку переходной кривой наружного пути примем первым способом, т.е. способом сдвижки круговой кривой со смещением центра и без изменения радиуса профильной кривой.
1.Расчитываем параметр переходной кривой
(68)
м2
2.Определяем величину смещения круговой кривой вовнутрь
(69)
3.Определяем расстояние от тангенсного столбика Т0 смещенной круговой кривой до НПК
м (70)
4.Определяемрасстояние тангенсного столбика Т профильной кривой до НПК
м (71)
5.Координаты точек переходной кривой рассчитываются с шагом 10 м.
(72)
Таблица 4-Расчет координат переходной кривой наружного пути
|
Χi,м |
0(НПК) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
Yiм |
0(НПК) |
0,0015 |
0,012 |
0,040 |
0,096 |
0,188 |
0,325 |
|
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130(КПК) |
|
|
0,517 |
0,772 |
1,099 |
1,508 |
2,007 |
2,606 |
3,313 |
6.Определяем полную длину кривой
(73)
Ширина рельсовой колей в кривых участках пути зависит от радиуса круговой кривой, особенностей устройства ходовых частей подвижного состава и особенностей вписывания в кривые железнодорожных экипажей.
Вписыванием подвижного состава в кривую называются установившиеся при движении по кривой положение колесных пар тележек (с известной жесткой базой) относительно рабочих граней рельсовых нитей.
Динамическое вписывание-такое вписывание, при котором совместное действие непогашенной центробежной силы или непогашенной центростремительной, силы ветра, радиальных составляющих усилий на сцепных приборах настолько велико, это экипаж относит наружу кривой, и он гребнями наружных колес крайних осей жесткой базы прижимается к рельсам наружной нити кривой или, наоборот к внутренней рельсовой при совместном действии горизонтальных сил к центру круговой кривой.
Статическое вписывание-это вписывание, при котором совместного действия горизонтальных поперечных сил недостаточно для перемещения всего экипажа наружу кривой или во внутрь.
В зависимости от геометрического соотношения размеров: ширины колеи, жестких баз, колесных пар, радиуса кривой возможны две крайние установки тележек экипажа в круговых кривых.
Первая- при достаточной ширине колей задняя колесная пара будет стремится занять радиальное положение, при этом полюс вращения будет находится на оси задней и колесной пары. Такая установка тележки возможна при свободном вписывании, (рис. 13)
Рис.13– Схема к расчету ширины колеи, обеспечивающей свободное вписывание экипажа
При свободном вписывании имеет место одна направляющая горизонтальная сила, в результате этого наблюдается минимальное силовое взаимодействие ходовых частей подвижного состава и колеи, а следовательно, наименьший износ рельсов и колес, а так же уменьшаются затраты энергии и движении. Поэтому свободное вписывание должно быть обеспечено для массового вида экипажей-вагонов.
Вторая-крайняя установка экипажей - при минимальной теоретически возможной ширине колеи. При этом полюс вращения находится посередине жесткой базы. Такая установка тележки экипажа возможна при заклиненном вписывании.
В этом случае колесные пары жесткой базы тележки не имеют никакой поперечной свободы, вследствии чего создаются особо неблагоприятные условия взаимодействия подвижного состава и рельсовой колеи. В нормальных условиях эксплуатации заклиненное вписывание не допускается, (рис.14)
Рис.14-Схема к расчету ширины колеи, обеспечивающей нормальное принудительное вписывание экипажа (заклиненное вписывание)
Промежуточное положение жесткой базы тележки между свободным и заклиненным вписыванием характеризует принудительное вписывание. В этом случае полюс вращения будет находится между осью задней колесной пары и серединой жесткой базы. Принудительное вписывание допускается в основном для длиннообазовых экипажей- локомотивов.
Нормы ширины и уширения рельсовой колеи охватывают понятия от минимально допустимой ширины колеи до максимально допустимой.
Ширина колеи должна отвечать следующим требованиям.
Оптимальная ширина колеи S рассчитывается и сравнивается с нормативным значением . Если S, то принимают нормативную ширину колеи. Если же S окажется больше ,то необходимо определить минимально допустимую ширину колеи.
Таблица 5 – Нормативная ширина колеи
|
План линии |
Ширина колеи , мм, при шпалах |
|
|
деревянных |
железобетонных |
|
|
Прямая |
1520 |
1520 |
|
Кривая R350 м |
1520 |
1520 |
|
R=349…300 |
1530 |
1530 |
|
R299 |
1535 |
- |
Для расчета минимально допустимой ширины колеи определяется ширина колеи при заклиненном вписывании S.
Учитывая, что заклиненное вписывание не допускается, полученную ширину колеи S увеличивают на величину, равную , где для вагонных колес 5 мм, для локомотивных – 7 мм.
Полученное значение S необходимо сравнить с нормативной шириной колеи для принятого радиуса R кривой.
Если S<, то принимается нормативная ширина колеи. Во всех случаях минимально допустимая ширина колеи S не должна превышать максимальную ширину S, установленную ПТЭ и равную 1535 мм. Если же по расчетам окажется, что S> S, то необходимо увеличить радиус кривой, а при R150 м предусмотреть установку контррельсов.
Нормы и допуски ширины колеи
Номинальная ширина рельсовой колеи на прямых и кривых участках измеряется на уровне 13 мм от поверхности катания колеса по рельсу. Уширение рельсовой колеи в кривых осуществляется сдвижкой внутренней нити к центру кривой.
Переход от нормальной ширины колеи на прямой к ширине колеи на круговой кривой осуществляется в пределах переходной кривой, а при ее отсутствии – на прямой с номинальным отводом 1 мм/м (т.е. i=1‰).
В настоящее время на дорогах России одновременно действуют нормы ширины и уширения рельсовой колеи на линиях с номинальным размером ширины колеи S=1520 мм и 1524 мм. Это связано с тем, что нормы ширины колеи в кривых для колеи с номинальным размером 1520 мм рассчитаны с учетом обеспечения свободного вписывания массового вида экипажей – грузовых четырехосных вагонов с жесткой базой L=1850 мм и принудительного вписывания длиннообазовых экипажей – локомотивов.
На участках железнодорожных линий, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась с 1970 г., допускается на прямых и кривых участках пути радиусом более 650 м оставить номинальный размер ширины колеи 1524 мм, а в кривых менее 650 м оставить уширенную ширину колеи. Это связано с тем, что в те годы массовый вид экипажей – двухосные вагоны – имели длину жесткой базы L=3890 мм, поэтому чтобы обеспечить свободную установку тележек с такой жесткой базой, требовалось уширение колеи, начиная с кривой R650 м.
Действующие нормы ширины колеи приведены в таблице 5.
В кривых радиусом от 650 до 450 м ширина колеи – 1530 мм, от 449 до 350 м – 1535 мм, от 349 и менее – 1540 мм.
Ширина колеи =1548 мм; =1512 мм, а на участках с железобетонными шпалами выпуска 1996 г. =1510 мм – это предельно допускаемые размеры ширины колеи, обеспечивающие безопасный пропуск подвижного состава при условии исправного железнодорожного пути. При ширине колеи 1549 мм и более и 1511 мм и менее перегон закрывается для движения поездов.
При наличии бокового износа головки рельсов в кривых радиусом 1200 м и менее величина отклонения по уширению, не требующая устранения, может быть повышена на величину фактического износа внутренней грани головки рельса наружной нити, но не более чем на 15 мм. При этом ширина колеи не должна превышать значений, установленных для III степени отступления по ширине колеи.
При скорости движения 50 км/ч и более допускаются отклонения (допуски) по уширению +8 мм и по сужению -4 мм, на участках со скоростью движения не выше 50 км/ч – соответственно до +10 и -4 мм.
На участках сопряжения прямой с кривой, имеющих разные номинальные размеры ширины колеи, переход от одной ширины к другой осуществляется в пределах переходных кривых, а при отсутствии их на прямой – с номинальным уклоном i=1‰ (1 мм на 1 пог. м).
Потребное количество укороченных рельсов и последовательность их зашивки определяется расчетом.
Расчет раскладки укороченных рельсов ведется в кривой по нечетному пути с полным углом поворота и радиусом 670м.
Полное потребное укорочение, накопленное к концу кривой, складывается из потребных укорочений, накопленных в пределах двух переходных кривых с углами поворота и потребного укорочения накопленного в круговой кривой.
Укороченные рельсы укладываются в кривые для обеспечения положения стыков по наугольнику.
1.Определяем количество звеньев в кривой
(74)
где L0-длина переходной кривой, м
R –радиус кривой, м
β-угол поворота кривой, рад
полный угол поворота переходной кривой, рад
Lзв- стандартная длина нормального рельса, Lзв=25 м
2.Расчитываем полное накопление потребного укорочения внутренней рельсовой нити по формуле:
, (75)
где S1-расстояние между осями головок рельсовых нитей, мм
β-угол поворота пути, рад
3.Определяется потребное количество укороченных рельсов:
(76)
где ∆- принятая величина стандартного укороченного рельса (Δ = 80 мм для кривых R≥500 м).
4.Расчитываются накопления потребного укорочения в пределах переходных кривых на расстояниях1/3и 2/3от начала переходных кривых и в конце переходной кривой по формулам:
(77)
(78)
(79)
Определяются накопления потребных укорочений в круговой кривой.
(80)
Полное потребное укорочение, накопленное к началу второй переходной кривой
(81)
Вывод: принимаем количество звеньев в кривой Nзв = 21
из них 9 звеньев будут укороченными.
Построение производится так, чтобы в каждом рельсовом стыке разность между потребным и фактическим укорочениями была меньше или равна половине стандартного укорочения.
График фактических укорочений находится на нулевом уровне до тех пор, пока разность между потребным и фактическим укорочениями в стыке не станет больше половины принятого укорочения. В этом стыке график фактического укорочения смещается по вертикали вверх на величину стандартного укорочения, а рельс перед этим стыком укладывается укороченным.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3