Проектирование и расчеты ж/д пути

Длина анкерного участка, м, определяется по формуле:

 

 

 

Погонное сопротивление  рельсов (при замерзшем балласте принимается r=25 кН/м) или шпал (при незамерзшем балласте r = 7 кН/м – при неуплотненном балласте м r = 12 кН/м – при уплотненном балласте) продольному перемещению в пределах анкерного участка.

 

 

3. Расчеты рельсовой  колеи.

3.1. Определение возвышения наружного рельса в кривой.

 

Возвышение устраивается в кривых участках пути радиусом 4000 м и менее. Максимальная величина возвышения не должна превышать 150 мм.

Перерасчету подлежат возвышения в кривых, в которых наблюдается  повышенный износ рельсов по одной  из ниток, интенсивные расстройства по ширине колеи и направлению  в плане, допускаемые скорости по возвышению и его отводу не соответствуют  друг другу, начало и конец отводов  по кривизне и возвышению не совпадает  более чем на 10 м, реализуемые  скорости на 10-15% отличаются от максимальных, установленных дорожным приказом.

 

Величина возвышения в  круговой кривой определяется по следующим  формулам:

 

Для пассажирского поезда:

 

 

Для грузового поезда:

 

 

Для потока поездов:

 

 

 

	Максимальные скорости км/час  пассажирского и грузового поезда соответственно, установленные в кривой по приказу начальника дороги.
	Приведенная скорость поездопотока, км/час
	Радиус кривой, м

 

 

Для пассажирского поезда:

 

 

Для грузового поезда:

 

 

 

Для потока поездов:

 

 

Из полученных величин  принимается большее и округляется  до значения кратного 5 мм, т.е. до 25 мм.

В зависимости от конкретных параметров пути в кривой, в том  числе от интенсивности износа отдельных  рельсовых плетей, полученная расчетом величина возвышения при необходимости  может корректироваться в предлах, не допускающих превышения нормативов предльных непогашенных ускорений, которые для пассажирских поездов составляют 0,7 м/с², а для грузовых ± 0,3 м/с².

 

 

 

Производим проверку по формуле:

 

 

- рекомендованное  значение расчетной минимальной  скорости грузовых поездов –  45 км/час.

Если , то должен быть проверен уровень реализуемых максимальных скоростей грузовых и пассажирских поездов в кривой по специальной методике, утвержденной МПС. Максимальные скорости движения по кривой в приказе по дороге следует привести в соответствие с реализуемыми, не допуская избытка величины возвышения в кривой.

 В кривых, расположенных  на участках рекуперативного  торможения, рекомендуется для компенсации  действия продольных сжимающих  сил увеличивать полученное расчетом  возвышение на величину 20%, а кривых, расположенных на руководящих  подъемах и близких к ним,  для компенсации продольных растягивающих  сил уменьшать полученное расчетом  возвышение на величину 15%. При  этом должны соблюдаться нормативы  по предельным непогашенным ускорениям.

 

 

 

 

3.2. Расчет основных элементов для разбивки переходной кривой.

 

Для переходной кривой l₀ зависит от принятого уклона отвода возвышения i, скорости движения, допускаемой величины нарастания горизонтальных ускорений, допустимой скорости подъема колеса по наружному рельсу и т.д.

Допускаемые в различных эксплуатационных условиях значения отвода возвышения i скорости подъема колеса по наружному рельсу, величины непогашенных ускорений d_im приводятся в нормативных документах (СТН Ц-01-95, приказ № 41 от 12.11.01).

 

В курсовом проекте принимаем  следующие нормативы:

 

i = 0,001;

α_нп= 0,7 м/с² ;

ψ= 0,4 м/с³ ;

 

скорость подъема колеса по наружному рельсу - 28 мм/с = 1/10 км/ч.

Из условия не превышения допустимого уклона отвода возвышения  
наружного рельса i:

 

 

  

При скорости подъема колеса по наружному рельсу 28 мм/с = 1/10 км/ч 

   

 

 

 

 

При ψ = 0,4 м/с³:

 

 

Наибольшая из l₀₁, l₀₂, l₀₃ длина переходной кривой сравнивается со значением длины переходной кривой, устанавливаемой СТН Ц-01-95 для радиуса круговой кривой – 1000 м, 2 категории железнодорожных линий и первой зоны скорости.

Согласно таблице 6 СТН  Ц-01-95, для R=1000 м, для 3 категории железнодорожных линий (скорость пассажирских поездов – 100 км/час, грузовых – 72 км/час) и первой зоны скорости длина переходной кривой принимается в пределах 102-100 м, т.е. 110 м.

 

На новых скоростных железнодорожных  линиях, а также на линиях I, II категорий длины переходных кривых определяются из условия:

 

 

 

 

 

Принимаем длину переходной кривой их СТН Ц-01-95, равную 110 м.

Пересчитываем новое значение крутизны отвода возвышения наружного  рельса:

 

 

Производим расчет параметра кривой:

 

 

 

Величина сдвижки р круговой кривой к центру:

 

 

 

Расстояние m от тангенсного столбика сдвинутой круговой кривой до начала переходной кривой:

 

 

 

Значение абсциссы Х₀ и ординаты Y₀ для конца переходной кривой:

 

 

 

 

 

 

Подсчет промежуточных ординат  для Х=10 м и 20, 30, 50, 100 м:

 

 

Для Х=10:

 

 

 

Для Х=20:

 

 

 

Для Х=30:

 

 

 

Для Х=50:

 

 

Для Х=100:

 

 

 

 

Х , м	10	20	30	45	50	100
У , м	0,0037	0,029	0,1	0,337	0,463	3,714

 

 

Полная длина кривой определяется следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1. Разбивка переходной кривой способом сдвижки круговой кривой во внутрь.

3.3. Определение ширины колеи в кривой.

 

Согласно исходным данным к части III проекта необходимо определить для заданного экипажа оптимальную и минимально допустимую ширину колеи в кривой радиуса R = 1000 м.

Ширина колеи на кривой определяется расчетом по вписыванию экипажа в заданную кривую, исходя из следующих условий:

• ширина колеи должна быть оптимальной, т.е. обеспечивать наименьшее сопротивление движению колес, наименьшие износы колес и рельсов; 
  
• ширина колес должна быть больше минимально допустимой S_mm.

 

Оптимальная ширина рельсовой  колеи S_oрт на кривой радиусом R из условия вписывания тележки с трехосной жесткой базой L₀ определиться 
следующим образом (см. рис. 3.2.).

 

Обозначим  ширину колесной колеи:

 

 

T	насадка колес, мм
q	толщина гребня колеса. Мм
μ	утолщение гребня выше расчетной  плоскости вагонных колес 1 мм. Для локомотивных колес 0.

 

Расчетные схемы вписывания трехосной жесткой базы:

 

О	центр вращения экипажа;
λ	расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси  первого колеса (в данном случае λ = L0 );
b|1	расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с  рельсом;
fн	стрела изгиба наружного  рельса ( при хорде АБ);
Ση	сумма поперечных разбегов соответствующих колесных пар заданного  экипажа.
	Ση=0     S = К + fн
	Ση≠0     S = К + fн – Ση

 
Поскольку экипажем, требующем наибольшей ширины колеи, будет тот, который  имеет K_mаx , а допуск па сужение равен 4 мм , то

 

 

 

 

 

r	Радиус качения колеса, м
τ	Угол наклона образующей гребня колеса к горизонту (для вагонного колеса 600, для локомотивного 700).

 

При определении  минимально допустимой ширины колеи  S_min за расчетную  принимается схема заклиненного вписывания экипажа, при которой наружные    колеса крайних осе жесткой базы ребордами упираются в наружный рельс кривой, а внутренние колеса задней оси - в рельс внутренней нити.

К полученной на основании такой расчетной  схемы ширине колеи прибавляется δ_min - минимальный зазор между боковой рабочей гранью рельса и гребнем рельса на прямом участке пути:

 

 

Необходимые для расчета величины:

Скорость движения км/час	Наименование колес	q + μ, мм	Т, мм	К, мм	δ, мм
До 120	локомотивные	33/25	1443/1437	1509/1487	39/7
	вагонные	34/26	1443/1437	1511/1489	37/5

 

 

 

 

В числителе – максимальные значения, в знаменателе – минимальные.

Единица подвижного состава	База тележки, L0, мм	Разбеги Ση, мм	Радиус колеса r, мм
ВЛ23	4400	6	600

На железных дорогах установлена  следующая ширина рельсовой колеи  на кривых участках пути, мм

При радиусах кривой	350 м и более	1520 мм
	349-300 м	1530 мм
	299 и менее	1535 мм

При S_min меньше ширины колеи, устанавливаемой для кривой данного радиуса согласно ПТЭ, то за окончательную принимается ширина колеи по ПТЭ. Во всех случаях она должна быть меньше S_max = 1548 мм.

Определить S_опт и S_min при вписывании тепловоза 2ТЭ10Л в кривую R=1000 м. Скорости на участке установлены до 120 км/ч.  

 

 

r = 600 мм
Ση = 6 мм

 

Согласно ПТЭ в  кривой R=1000 устанавливается ширина колеи 1520 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.2. расчетные схемы  вписывания трехостной жесткой базы.

 

Литература.

 

1. Строительные нормы и правила  Российской Федерации. Железные дороги колеи 1520мм. СНиП 32-01-95. Минстрой России, 1995.
2. Приказ Министра путей сообщения Российской Федерации №14Ц от 25 сентября 1995г. «О строительно-техничнских нормах «Железные дороги колеи 1520мм» - М., 1995.
3. Железные дороги колеи 1520мм. СТН Ц-01-95. – М.: министерство путей сообщения Российской Федерации, 1995.
4. Положение о системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах Российской Федерации. – М.: ОАО РЖД, 2012 №857.
5. Приказ №41 от 12.11.01. «Нормы допускаемой скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524)мм федерального железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт,2001.
6. Инструкция по устройству укладке содержанию ремонту бесстыкового пути 29.12.2012 №2788р
7. Технические условия на работу по ремонту и планово-предупредительной выправке пути. Утв. МПС 28 июня 1997 г. – М.: Транспорт, 1998.
8. Железнодорожный путь/ Под.ред. Т.Г.Яковлевой. – М.: Транспорт,2001.
9. Чернышев М.А., Крейнис З.Л. Железнодорожный путь. – М.: Транспорт, 1985.
10. Крейнис З.Л. Современные конструкции верхнего строения железнодорожного пути: Уч.пос. – М.:РГОТУПС.1997. – (Часть 1). – М.: РГОТУПС, 1998.(Часть 2)
11. Задание на курсовой проект с методическими указаниями для студентов II курса.