Расчет и проектирование железнодорожного пути на обходе

Ширина берм принимается равной 4 м.

Расстояние между подошвой верхового откоса насыпи и бровкой водоотводной канавы должно быть не менее 3 м с уклоном 0,04 в сторону канавы.

Глубина канавы и ее ширина по дну должна быть не менее 0,6 м.

Откосы подтопляемой бермы укреплены бетонными плитами по слою обратного фильтра, так как грунт непучинистый, незатопляемая часть выше бермы при песчаных грунтах укрепляется крупнообломочной обсыпкой толщиной 15 – 20 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор конструкции верхнего  строения пути

2.1 Определение  категории, группы и класса пути

 

Категория верхнего строения пути устанавливается в зависимости от класса пути, который в свою очередь определяется грузонапряженности участка и максимальной скорости грузовых и пассажирских поездов таблица 1.1 /5/.

По грузонапряженности все пути разделяются на 6 групп, а по скоростям движения на 7 категорий.

Согласно грузонапряженности участка 19 млн.ткм на км в год и максимальной скорости движения поездов 90 км/ч, участок пути относится к 3 классу, группе Г, 3 категории.

 

2.2 Выбор конструкции  верхнего строения пути.

 

Элементы конструкции верхнего строения пути устраиваются в зависимости от класса по таблице 1.2 /5/.

Для 3 класса с учетом конкретных условий назначают следующие элементы бесстыковой конструкции пути:

• рельсы – Р65, старогодные I группы годности, репрофилированные,
• шпалы – железобетонные старогодные с эпюрой 1840 шт/км в прямых и кривых R>1200м, 2000 шт/км в кривых участках пути при R≤1200 м,
• скрепления – новые и старогодные (в том числе отремонтированные), с упругими клеммами
• балласт – щебеночный II категории с толщиной слоя 40 см на песчаной подушке - 20 см.

 

2.3 Проектирование  поперечного профиля балластной  призмы для криволинейного участка  пути.

 

Конструкция и размеры балластной призмы должны соответствовать типовому поперечному профилю, основные размеры которого для 3 класса приведены в таблице 1.3 /5/.

Крутизна откосов 1:1,5 с шириной плеча 40 см; ширина обочины должна быть не менее 50 см, крутизна откосов песчаной подушки 1:2.

Поверхность балластной призмы должна быть в одном уровне с верхом срединной части железобетонных шпал.

Ширина балластной призмы поверху на прямом участке однопутной линии с грузонапряженностью менее 25 млн ткм на км принимается не менее 3,20 м.

Поперечной профиль балластной призмы для прямого (а) и кривого (б) участков пути приведен на рисунке 2.1.

 

 
3 Проектирование рельсовой  колеи.

3.1 Особенности  проектирования рельсовой колеи  в кривых участках пути.

 

К особенностям устройства рельсовой колеи в кривых участках относятся:

• возвышение наружного рельса
• устройство переходных кривых между прямыми и круговыми кривыми
• уширение колеи кривых малого радиуса (R<350м)
• укладка укороченных рельсов по внутренней нити кривой
• уширение междупутного расстояния на двухпутных участках
• усиление пути в целом

 

3.2 Расчет возвышения  наружной рельсовой нити в  кривых.

 

Величина возвышения наружной рельсовой нити над внутренней в кривых определяется из двух условий:

1. обеспечения одинакового износа обеих рельсовых нитей (технико – экономическое требование)
2. недопущение чрезмерно-силовых воздействий на пассажиров (комфортабельность езды)

Из условия равномерного износа рельсов обеих нитей, возвышение определяется по формуле (α=0):

 

                                                          (3.1)

 

где, 12,5 – переводной коэффициент размерности,

 – средняя  квадратичная скорость, взвешенная  по тоннажу,

 – радиус кривой.

 

                                                        (3.2)

где, Qi, ni, Vi – соответственно масса каждого поезда, число этих поездов и скорость движения поездов в кривой, км/ч.

Для участков с преимущественным пассажирским движением принимаем:

 

                                                          (3.3)

 

Из реальных условий можно определить:

 

 

 

 

 

Расчет возвышения из условия обеспечения комфортабельности езды пассажирских поездов (αн = 0,7 м/с2):

 

                                                   (3.4)

 

 

 

Минимальное возвышение наружного рельса, необходимое для пропуска грузовых поездов при αн = ±0,3 м/с2:

 

                                                    (3.5)

 

 

 

Возвышение принимается кратным 5 мм, максимальным из трех значений определенных по формулам (3.1, 3.4, 3.5).

Для кривой радиусом R=650 м принимается возвышение h= 100 мм.

Возвышение осуществляют за счет увеличения толщины балластного слоя под наружной рельсовой нитью по сравнению с нормальной толщиной балласта под шпалой.

 

3.3 Проектирование  переходных кривых.

 

Прямые и круговые кривые во избежание внезапного появления центробежной силы должны плавно сопрягаться с помощью переходных кривых. Основное назначение переходных кривых заключается в обеспечении плавного изменения центробежных сил при входе экипажей в круговую кривую и выходе из нее. На их протяжении осуществляют плавные отводы возвышения наружной рельсовой нити и уширения колеи в круговой кривой.

 

                                                            (3.6)

 

где – длина переходной кривой,

h – возвышение наружного рельса,

i – уклон отвода возвышения. (i=1,3‰)

 

Рисунок 3.1 - Схема переходной кривой

 

Значение округляется до значения, кратного 10 м, длина переходной кривой не должна быть менее 20 м.

 

 

 

Для дальнейших расчетов принимаем

Должно выполняться условие:

 

                                                  (3.7)

 

80 м > 0,32*90=28,8 м

 

Главным параметром кривой является С, который считается для конца переходной кривой при , . Параметр переходной кривой определяется:

 

                                                     (3.8)

 

C=80*650=52000 м2

 

3.4 Разбивка  переходной кривой

 

Рассматривают случай разбивки круговой кривой способом сдвижки.

Находят расстояние m от начала переходной кривой до нового положения тангенсного столбика.

 

                                           (3.9)

 

Сдвижка круговой кривой:

 

                                                (3.10)

                                                   (3.11)

 

где, хо, уо – координаты конца переходной кривой,

mo – расстояние от начала переходной кривой до тангенсного столбика,

 – угол переходной кривой,

 

                                                         (3.12)

 

                                                         (3.13)

 

рад.

 

Предварительно принимаем:

 

                                                          (3.14)

 

 

 

 

 

Тогда величина сдвижки определяется по формуле (3.10):

 

 

 

Проверяем возможность разбивки переходной кривой способом сдвижки круговой внутрь.

 

β = 33о = 0,57566667 рад. > 2φо = 2* =0,12307692 рад.

 

Таблица 3.1 – Расчетные значения углов и их функций

Угол	Значение угла		Значение функций
	Радиан	градус	sin	cos	tg
β	0,57566667	33°	0,54439413	0,83882956	0,64899255
φ	0,06153846	3°31’33”	0,06149963	0,99810711	0,07707516

 

Определяем длину круговой кривой:

 

                                              (3.15)

 

 м

 

Сравнивают с минимально возможной длиной круговой кривой , определяемой длиной полной базы расчетного экипажа, которая принимается не менее 30 м.

 

 

 

 

 

Для осуществления разбивки переходной кривой на местности необходимо определить ее вид. Кубическая парабола применяется при выполнении условия:

 

 

 

 

 

Так как условие не выполняется, то для разбивки переходной кривой используется радиоидальная спираль

 

                                       (3.16)

Расчеты для переходной кривой сведены в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 – Расчет координат переходной кривой

l	10	20	30	40	50	60	70	80
x	10,000	20,000	30,000	39,999	49,997	59,993	69,984	79,970
y	0,003	0,026	0,087	0,205	0,401	0,692	1,099	1,641

 

Определяем элементы переходной кривой, которые необходимы для разбивки ее на местности.

Сдвижка круговой кривой внутрь показана на рисунке 3.2, расчет производится в следующем порядке:

Определяется параметр сдвижки р по формуле (3.10), расчет которой был выполнен ранее м.

Расстояние m от начала переходной кривой до отнесенного тангенсного столбика.

 

                                                (3.17)

 

 

 

Расстояние от начала переходной кривой до первоначального тангенсного столбика определяется по формуле:

 

                                              (3.18)

 

 

 

Полная длина новой кривой (с учетом переходной кривой) определяется:

 

                                       (3.19)

 

 

 

 

Суммарный тангенс новой кривой, м:

 

                                           (3.20)

 

 

 

Рисунок 3.3 – Схема разбивки переходных кривых методом сдвижки круговой кривой внутрь

 

Суммарная биссектриса, м, определяется по формуле:

 

                                                 (3.21)

 

 м

 

Разбивку переходных и круговых кривых на местности производят геодезическими способами.

3.3 Расчет числа укороченных рельсов  на внутренних нитях кривой.

 

В связи с тем. что в пределах кривых радиус внутренней рельсовой нити несколько меньше (на величину S0 = 1600мм), радиуса наружной рельсовой нити, длина внутренней нити меньше наружной.

Для компенсации этой разницы и обеспечения укладки рельсовых нитей с положением стыков по одной нормали к продольной оси пути по внутренней нити кривой укладываются укороченные рельсы.

Полное укорочение на двух переходных кривых и круговой кривой определяется по формуле:

 

                                  (3.22)

 

где – укорочение на переходной кривой,

 – укорочение  на круговой кривой,

 – расстояние  между осями рельсов, 1600 мм,

 – радиус круговой  кривой,

, – соответственно длинна переходной и круговых кривых.

 

 мм

 

Количество укороченных рельсов необходимое для укладки на внутренней нити кривой нужно определять по формуле:

 

                                                     (3.23)

 

где – минимальная величина стандартного укорочения для R>500 м, =80 мм.

 

 

 

Примем для укладки в кривой R=650м, =12 шт.