Проектирование и расчёты рельсовой колеи и одиночного обыкновенного стрелочного перевода

10,20,30 и т. д. до значения ℓ = 150 м.

Все расчёты координат  для разбивки переходной кривой сведены  в таблицу 1.1.

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                        Таблица 1.1.

 

 

  

Радиоидальная спираль
lпк	x	y
10	10,00	0,00
20	20,00	0,01
30	30,00	0,04
40	40,00	0,09
50	50,00	0,18
60	60,00	0,30
70	70,00	0,48
80	79,99	0,72
90	89,99	1,03
100	99,98	1,41
110	109,97	1,87
120	119,96	2,43
130	129,93	3,09
140	139,90	3,86
150	149,86	4,75
160	159,81	5,76

 

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

а) Определим угол наклона переходной кривой.  

 

φo=	180*160	=6,194град
	2*3,14*740

 

 

 

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.

 

 

Рис.1.3 Координаты переходной кривой и круговой при разбивке способом сдвижки круговой вовнутрь

 

                                                (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.

                                 

 

              

е) Вычислим суммированный тангенс  новой 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.

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:

                                                            (1.8)

где Е_С – суммарное укорочение в пределах кривой.

       ΔК – стандартное укорочение рельса (160 мм).

                                                   (1.9)

где: Е_ПК – укорочение на переходной кривой.

       Е_КК – укорочение на круговой кривой.

Е_ПК =                                                       (1.10)

где: S₁ – ширина колеи по осям рельсов (1,6 м.)

       l – длина переходной кривой.

       С – параметр переходной кривой.

                                                 

                                               (1.11)

 м

                                                    Е_КК =                                                       (1.12)

Е_КК =

где β – угол поворота кривой 36˚

       φ₀ – угол поворота в пределах поворота переходной кривой.

Принимаем для укладки 6 укороченных рельсов.

 

 

1.3.2 Установление порядка  укладки укороченных рельсов.

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

                                                  (1.13)

где ℓ_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:

                                                 (1.14)

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл.1  Расчет порядка укладки укороченных рельсов

 

 

 

Границы элементов пути в плане	№ рельса	Длина рельса, м	Расчётные укорочения элементов пути, мм	Забеги или отставания стыков, мм	Порядок укладки рельсов
Прямая	11	8,9
НПК1	12	16,11	1,75	1,75+0=1,75	Н.Р.
	2	25,01	9,67	1,75+9,67=11,42	Н.Р.
ℓпк=160м	3	25,01	18,12	11,42+18,12=29,54	Н.Р.
	4	25,01	26,58	29,54+26,58=56,12	Н.Р.
	5	25,01	35,03	56,12+35,03-160=-68,85	У.Р.  1
	6	25,01	43,48	-68,85+43,48=-25,37	Н.Р.
КПК1	7 1	18,84	51,93	-25,37+51,93=26,56	Н.Р.
НКК	7 2	6,17	13,34	26,56+13,34=39,9
	8	25,01	54,08	39,9+54,08-160=-66,02	У.Р.  2
	9	25,01	54,08	-66,02+54,08=-11,94	Н.Р.
	10	25,01	54,08	-11,94+54,08=42,13	Н.Р.
	11	25,01	54,08	42,13+54,08-160=-63,8	У.Р.  3
	12	25,01	54,08	-63,8+54,08=-7,49	Н.Р.
	13	25,01	54,08	-7,49+54,08=46,58	Н.Р.
ℓкк=305м	14	25,01	54,08	46,58+54,08-160=-59,34	У.Р. 4
	15	25,01	54,08	-59,34+54,08=-5,28	Н.Р.
	16	25,01	54,08	-5,28+54,08=48,8	Н.Р.
	17	25,01	54,08	48,8+54,08-160=-57,12	У.Р.  5
	18	25,01	54,08	-57,12+54,08=-3,04	Н.Р.
ККК	19 1	23,72	51,29	51,29-3,04=48,25	Н.Р.
НПК2	192	1,29	2,77	48,25+2,77=51,03
	20	25,01	49,41	51,03+49,41-160=-59,56	У.Р. 6
ℓпк=160м	21	25,01	40,96	-59,56+40,96=-18,6	Н.Р.
	22	25,01	32,51	-18,6+32,51=13,91	Н.Р.
	23	25,01	24,06	13,91+24,06=37,97	Н.Р.
	24	25,01	15,6	37,97+15,66=53,63	Н.Р.
	25	25,01	7,14	53,63+7,14=60,77	Н.Р.
КПК2	26	8,65	0,5	60,77+0,5=61,27	Н.Р.
Прямая	26	12,4	-	-	-

 

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 = 1530 мм;

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.

 

1.4.1 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:

                                             (1.15)

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.

                                                        (1.16)                                                     

где R – радиус кривой, м

      – длина жёстой базы.

                                                         (1.16)                                                     

                                                     (1.17)

где  b – расстояние от геометрической оси колесной пары до точки касания колеса с рельсом

        r – радиус колеса

        tg τ – угол наклона рабочей грани гребня (τ_ваг = 60˚=1,73,     τ_лок = 70˚=2,74)

 

Для локомотива ВЛ60

 

Вывод: для локомотива вписывание получилось заклиненное, т.к. расчетная оптимальная ширина колеи не равна номинальной ширины колеи по П.Т.Э (1520 мм).

 

Для шестиосного вагона