ЖДПУТЬ. 1 Определение сроков службы элементов пути и установление периодичности ремонта
![]()
|
1. Установление сроков службы элементов верхнего строения пути (ВСП). Определение состава, видов и периодичности ремонтов, технико-экономическое сравнение двух типов ВСП. 1.1. Определение сроков службы элементов пути и установление периодичности ремонта. Сроки службы рельсов и других элементов пути определяется допустимым объёмом пропускаемых грузов Т (млн.т.бр.). В дальнейшем переходим к единице времени (год). Рельсы выходят из строя по износу или из-за появления дефектов. Расчётный срок службы рельсов определяем по формуле: tрасч.= То/Тг, (1.1) где То – периодичность выполнения ремонта, млн т./год; Тг – перспективная или заданная грузонапряжённость. Тг=19 (млн. т км бр./км год) Для определения То выбираем класс пути в соответствии с положением «О системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ». Путь класса 1В2 Пользуясь таб. 3.2 находим То и схему промежуточных видов работ.
б/с: tрасч. = 700/19= 37 Принимаем tрасч =35 , зв: tрасч. = 18. Принимаем tрасч. =18(лет) Инструкцией по содержанию и ремонту деревянных шпал установлены следующие перспективные сроки службы шпал в годах для среднесетевых условий эксплуатации в зависимости от рода и пропитки породы древесины: а - сосновые, пропитанные масляными антисептиками – 19 л; б - лиственные, пропитанные масляными антисептиками – 18 л; г - еловые, пропитанные масляными антисептиками –17л; д - пропитанные водными антисептиками (вне зависимости от породы древесины) – 13.5 л; Соответственно этому ежегодно среднесетевой выход шпал в процентах составляет: а – сосновые 5.26 % б – лиственные 5.55% г – еловые 5.88% д – водные антисепт 7.41%. Для конкретных условий эксплуатации средние сроки службы шпал корректируются соответствующими коэффициентами: Кр – коэффициент влияния массы рельсов на выход шпал; Кг – коэффициент влияния грузонапряжённости на выход шпал; Ккл – коэффициент влияния климатогеографических условий на выход шпал средний для каждой железной дороги. В данной курсовой работе в расчётных целях коэффициенты Кр, Кг, Ккл принимаются равными единице. Расчётный срок службы деревянных шпал рассчитывается по формуле: tш = 100/А∙Кр∙Кг∙Ккл, (1.2) где А – средневзвешенный годовой выход шпал (в %), который определяется по формуле: А = (Ша∙а + Шб∙б + Шд∙д)/Ш, (1.3) где а, б, д – среднесетевой выход шпал. А = (700·5,26+500·5,55+400·5,88+600·7,41)/2200 = 6,03 % tш = 100/(6,03·1) =16,6≈17 (лет) Определяем срок службы балласта по формуле: tб = (Д – d)/(С1∙Тг ), (1.4) где Д – максимальная загрязнённость балласта перед очисткой в % по весу; d – начальная загрязнённость балласта в % по весу; С1 – интенсивность засорения балласта в % по весу от пропуска от 1 млн.т.бр. Максимальное загрязнение щебёночного балласта принимаем от 35% до 45 % . С1 принимаем в зависимости от типа строения ВСП и расстояний от места погрузки сыпучих грузов для рельсов Р50=0,43%, для Р65=0,38%. Д=42%, d=3%. зв: tб =(42-3)/(0,43·19) = 4,8≈5 (лет); б/с: tб = (42-3)/(0,38·19) = 5,4≈6 (лет) Периодичность ремонтов пути , выраженная величиной пропускаемого тоннажа установлена положением «О системе ведения путевого хозяйства на железных дорогах РФ». При выполнении курсовой работы очередной капи-тальный ремонт назначаем по расчётному сроку службы рельсов, а средний ремонт по расчётному сроку службы балласта. Если назначенный по кален-дарному графику срок среднего ремонта окажется больше tб расчётного, то вместо одного может быть назначен два или более средних ремонтов за период между двумя капитальными ремонтами. Звеньевой путь ![]() Бесстыковой путь ![]() 1.2. Определение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Технико-экономическое сравнение вариантов. К числу капитальных затрат отнесена сметная стоимость капитального ремонта пути, к эксплуатационным расходам – затраты на содержание пути, на тягу поездов, в части зависящую от конструкции пути, амортизационные отчисления на возобновление элементов ВСП. При расчёте капитальных затрат используем калькуляции стоимости усиленного капитального, сред-него и подъёмочного ремонтов пути. Стоимость 1 км : УК – 2000000 руб, К – 1700000 руб, С – 1500000 руб, П – 500000 руб. Расходы на содержание пути складываются из расходов на заработную плату и одиночную смену элементов ВСП. Расходы на заработную плату определяем по формуле: Стек.ср. = 12·Рт∙Кн∙Кр(Нтаб∙ПКt∙∑Di), (1.5) где Рт – среднемесячная ставка монтёра пути (Рт=3855 р для монтёров II разряда ); Кн – коэффициент, учитывающий начисления к фонду заработной платы (Кн=1,3); Кр – районный коэффициент (Кр=1); Нтаб – норма расходов рабочей силы на 1км развернутой длины пути (для Р65 – 0,55; для Р50 – 0,7) ПКt – произведение поправочных коэффициентов, учитывающих длину рельсов, вид и материал подрельсового основания (К1=0,75 для б/с, К1=0,95 для зв), планировочные линии (К2=1,15), скорости движения пассажирских поездов (К3=1,08), наличие мостов с длиной более 50 м, тоннелей и перевальных участков (К4=1,1), число пар пригородных поездов (К5=1,2), уровень механизации, содержание пути (К6=0,85), К7-снижение формы расхода рабочей силы (К7=0,91); Для зв. пути: ПКt =1,1; для б/с пути: ПКt =0,87 ∑Дi=сумма дополнительных затрат. ∑Дi =0,65 чел/км ПКt=К1∙К2∙К3∙К4∙К5∙К6∙К7, (1.6) Расходы на одиночную смену материалов ВСП при его содержании определяется по формуле: Стек.мат=nр(Сн.р – Сс.р.)+nш(Сн.ш – Сс.ш)+nб(Сн.б – Сс.б), (1.7) где nр, nш, nб – годовые нормы расхода соответственно рельсов, шпал (в шт.) и балласта (м³) на содержание пути (nр – количество рельсов для б/с-1 шт, Зв-2 шт; nш – количество шпал деревянных-50 шт, железобетонных-5 шт; nб-10 м³); Сн. и Сс – единичные цены соответственно новых и изымаемых из пути материалов. Расценки на материалы
Для звеньевого пути: Стекср =12·3885·1,3·1(0,7·1,1+0,65)=85396,0 (руб) Сматтек =2(8903-1007)+50(320-41)+10(140-37)=30772 (руб) Для бесстыкового пути: Стекср =12·3885·1,3·1(0,55·0,87+0,65)=67865,7 (руб) Сматтек =1(13620-1539)+5(277-35)+10(140-37)=14321 (руб) Годовые затраты на тягу поездов, в части зависящие от конструкции пути, определяем по формуле: Ст.п. = f∙10·(8/(tк-1))/q∙(uдер/uжб)²∙Тг, (1.8) где f-расходы на тягу поездов для перевозки 1млн.т. груза брутто на 1км (840 руб); 8/(tк-1) – прирост удельного основного сопротивления засчет изношенности ВСП; q-масса 1 погонного метра рельса (для Р65-64,62 кг, для Р50-51,63 кг); tк – период в годах до очередного капитального ремонта; Uдер и Uж/б – модули упругости пути с деревянными и ж/б шпалами соответственно. (Uдер =295 кг/см², Uж/б =1670 кг/см²). Для деревянных шпал Uдер/Uж/б =1 Возвратная сумма при усиленном капитальном ремонте пути определяется по формуле: М = mо + m1 ·q + Ш; (1.9) где М – стоимость рельсов, скреплений и шпал, снимаемых при усиленном капитальном или капитальном ремонте пути, mо, m1 – параметры, принимаемые равными 450 и 150 соответственно. Ш – стоимость снимаемых с пути шпал, Для звеньевого пути: М=450+150·51,63+41·2200=98394,5(руб) Ст.п = 840·10(8/(18-1))/51,63·12 ·19=4,03 (руб) Э=Сср+Смат+Стп = 85396+30772+4,03=116172,03 (руб) Для бесстыкового пути: М=450+150·64,62+35·2200=87143 (руб) Ст.п =840·10(8/(24-1))/64,62·(295/1670)2 ·19=51,8 (руб) Э=67865,73+14321+51,8=82238,53 (руб) Результаты расчётов по сравнению двух вариантов сводим в таблицу 1. nt = 1/(1+0.08)t (1.10) nt – коэффициент приведения, который вводится для возможности сопоставления и суммирования капитальных затрат и эксплуатационных расходов; t – период времени, приведенный в годах. Себестоимость перевозок на1 км рассчитываем по формуле: d = Дкон/То, (1.11) б/с: d = 5828623/700=8327 (руб); зв: d = 6510574,2/600 = 10851 (руб) Вывод: По результатам расчётов получили, что себестоимость 1км бесстыкового пути меньше, чем в звеньевой конструкции, поэтому выбираем бесстыковую конструкцию, как более экономичную. II часть. Проектирование и расчёт рельсовой колеи В этом разделе курсового проекта определяются необходимые возвышения наружной рельсовой нити, ширина рельсовой колеи в круговой кривой при разных видах вписывания подвижного состава, разбивочные параметры переходной кривой, количество и порядок укладки укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити. 2.1. Определение возвышения наружного рельса в кривой При движении экипажа по кривой появляется центробежная сила. Эта сила создаёт дополнительное давление колёс на наружную рельсовую нить, в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои нитей, увеличивается напряжение в рельсах, пассажиры испытывают неприятные ощущения. С целью нейтрализации вредного влияния центробежной силы на путь и на пассажиров наружная рельсовая нить приподнимается (возвышается) над внутренней. Возвышение наружного рельса в кривой заданного радиуса R производим по формуле: h = 12,5∙K(υ²ср/R), (2.1) где К – коэффициент увеличения, возвышения наружного рельса, учитывающий смещения центра тяжести экипажа в сторону кривой. Принимаем К=1, т.к. υmax =120 км/ч ; υср – среднеквадратическое средневзвешенное по тоннажу скорость, км/ч; R – радиус кривой, в м; ![]() где ni – число поездов одинаково веса, движущихся с одинаковой скоростью, в шт.; Qi – вес поездов, в т.; υi – фактические скорости движения поездов, км/ч; Полученное возвышение наружного рельса проверяем по условию обеспечения комфортабельности езды пассажиров по формуле: hо = 12,5(υmax.n²/R) – 115, (2.3) υmax.n – максимальная скорость пассажирских поездов для кривой R. За окончательное значение возвышения принимаем большее из двух, величину расчётного возвышения округляем до значения кратного 5мм в большую сторону. К = 1 υ ![]() h = 12.5∙1∙(362/700) = 25 (мм); hо = 12,5∙(80²/700) – 115 = -0,7 (мм). Вывод: в кривой R =700 оптимальным является возвышение 25 мм при заданных скоростях движения поездов. 2.2. Определение ширины колеи. Ширина рельсовой колеи определяется из условия вписывания тележек подвижного состава в кривые соответствующего радиуса. Оптимальную ширину колеи свободного вписывания определяем по расчетной схеме Холодецкого, при этом считаем, что задняя ось жесткой базы устанавли-вается в радиальное положение. Центр поворота жесткой базы (обозн. 0) в этом случае находится близко к середине задней оси жесткой базы. ![]() Схема заклиненного вписывания двухосной тележки в кривую Оптимальную ширину колеи в этом случае определяем по формуле: Sопт = qmax+fн - ∑η1+4, (2.4) где qmax-максимальная ширина колёсной пары (qmax=1507мм); fн – стрела изгиба наружной рельсовой нити на длине, равной длине двух жёстких баз – это расстояние между двумя крайними осями; ∑ η1 – это сумма поперечных изгибов крайних осей тележки; 4 – допуск на сужение колеи; fн = (Lж + b)²/2R, (2.5) где Lж – длина жёсткой базы, (Lж=300см); b – расстояние от оси одной колёсной пары до точки касания гребня колеса с рельсом (забег колеса); b = (Lж∙rк/2R)∙tgτ, (2.6) где rк – радиус колеса, rк=62,5 (см); τ – угол наклона внешней грани гребня колеса к горизонту, τ=70º; qmax = 1507мм, Lж = 3000, rк = 625(мм), b = ((3000·625)/1400000)∙tg70 = 3,7 (мм), fн = ((3000+3,7)²/2∙700000) = 6,4 (мм), Sопт = 1507+6,4-0+4 =1517,7 (мм). Ширина колеи заклиненного вписывания для двухосной тележки определяем по формуле: Sзак = qmax+fн – fвн, (2.7) fн = (Lж+2b)²/8R, (2.8) fвн = (Lж - 2b)²/8R, (2.9) b = (Lж∙rк/2R)∙tgτ. (2.10) Минимально допустимая ширина колеи определяется из условия недопущения заклиненного вписывания тележки: Smin = Sзак + δmin, (2.11) где Sзак – ширина колеи при заклиненном вписывании; δmin – суммарный минимальный зазор между гребнями колёс и головкой рельса на расчетном уровне (δmin=5мм); δmin – 5мм, b = ((3000·625)/2∙700000)∙ tg70= 3,7 (мм), fвн = (3000-2·3,7)²/8∙700000 = 1,6 (мм), fн = ((3000+2·3,7)²/8∙700000) = 1,6 (мм), Sзак = 1507+1,6-1,6 = 1507(мм), Smin = 1507+5 = 1512 (мм). Вид вписывания, который обеспечивает номинальная ширина колеи в данной кривой, определяется путем сравнения с ней расчетных значений ширины колеи. Согласно ПТЭ номинальное значение ширины колеи равно: При R=700 м [Sмах]=1520 мм Smin < [Sмах], следовательно, окончательно принимаем номинальную ширину колеи (1520 мм) 2.3. Проектирование переходных кривых Прямые и круговые кривые во избежание внезапного возникновения центробежной силы плавно сопрягают с помощью переходных кривых (ПК). Основное назначение переходных кривых заключается в обеспечении плавного изменения центробежных сил при входе и выходе экипажа из круговой кривой (КК).На их протяжении осуществляются плавные отводы, вызванные наружной рельсовой нитью и уширением колеи в круговой кривой. Длина переходной кривой lо определяется из условия равномерного отвода возвышения: lо = hо/(i), (2.12) где hо – расчётное возвышение; i – нормативный уклон отвода возвышения, i=0,0008 при υmax =80 км/ч. lо =25 /0,0008 = 31250 (мм) = 31,25 (м). Расчётная длина переходной кривой округляется в большую сторону до значения кратного 10 м. lо = 40 (м). Определяем угол поворота линии в пределах переходной кривой: φо = lо/2R, (рад) (2.13) φо = 40/2∙700 = 0,03 (рад)=1,6 (град.) Проверяем возможность разбивки КК по зависимостям: 2φо<β, β = 18,65º , 3,2<18,65 Lк.к=R(β - 2φо)>30 (м), (2.14) Lк.к=700(0,326 - 2∙0,03) = 186,2 (м). Определяем обобщенный параметр переходной кривой C = R ∙ lо, (2.15) С=700∙40 =28000 Координаты х и у определяем по формуле: xк ≈ lо, (2.16) yк ≈ lо/(6R), (2.17) Расчет промежуточных координат ПК ведем в табличной форме. Таблица 2.1
По результатам расчётов строим график переходной кривой. 2.4. Расчёт числа и порядка укладки укороченных рельсов на внутренней нити кривой В связи с тем, что в пределах кривых радиус внутренней рельсовой нити несколько меньше радиуса наружной рельсовой нити, то длина внутренней нити меньше наружной рельсовой нити. Для компенсации этой разницы и обеспечения укладки рельсовой нитей с положением стыков по одной нормали к продольной оси пути по внутренней нити кривой укладывают укороченные рельсы. В виду невозможности обеспечить точное расположение «понаугольнику» стыков по внутренней и наружной нитям допускается забег на величину не более половины принятого стандартного укорочения ±Кi. В курсовом проекте для выбора величины Кi руководствуются длиною рельса и величиной R кривой. В РФ приняты следующие типы укорочения: - при длине рельса 12,5, укорочение К1=40мм, К2=80мм, К3=120мм; - при длине рельса 25м, К2=80мм, К4=160мм; Минимальная величина стандартного укорочения К2=80мм соответствует R≥500 м, а при R<500 м –К4=160мм. Так как заданный R=900 м, а длина рельса 25 м, то принимаем стандартное укорочение К2=80мм. Рассмотрим расчёт количества рельсов нормальной длины, укладываемых на наружную рельсовую нить. ![]() Точка НПК1 делит рельс на две части, где а1 – это часть рельса находящегося в прямом участке, а2 – это часть рельса, находящаяся в переходной кривой. В учебных целях а2 принимаем в пределах 1–24 м (а2=10 м), тогда а1=25,01-а2 (2.18) а1 = 25,01 – 10= 15,01 (м) Определяем количество рельсов нормальной длины на наружной нити, укладываемых в пределах 1ой переходной кривой по формуле: n1 = (Lо – а2)/25,01, (шт) (2.19) n1 = (40-10)/25,01 = 1,20 (шт) Остаток при делении 0,2 есть b1 – это часть длины последнего рельса переходной кривой. b1 =25,01·0,2=5,002 (м). b2 – длина последнего рельса переходной кривой, перешедшая на круговую кривую. b2 = 25,01 – b1, (м) (2.20) b2 = 25,01 –5,002 = 20,008 (м) Определяем количество рельсов в пределах круговой кривой: n2 = (Lкк. – b2)/25,01, (шт) (2.23) n2 = (186,2 – 20,008)/25,01 = 6,65 (шт) Остаток при делении 0,65 есть с1 – часть длины последнего рельса круговой кривой, находим с2 – длину последнего рельса круговой кривой, перешедшую на вторую переходную кривую. с1=25,01·0,65=16,26 (м) с2 = 25,01 – 16,26 = 8,75 (м) Определяем количество рельсов нормальной длины на наружной нити, укладываемых в пределах 2ой переходной кривой по формуле: n3 =(lо – C2)/25,01, (шт) (2.24) n3 = (40 – 8,75)/25,01 =1,25 (шт) Остаток при делении 0,25 есть d1 –часть длины последнего рельса второй переходной кривой. Находим d2 – вторая часть рельса, находящаяся на прямом участке пути. d1 = 25,01·0,25=6,25 (м) d2 = 25,01 – d1, (м) (2.25) d2 = 25,01 – 6,25 = 18,76 (м) Проверяем правильность расчёта и укладки количества рельсов стандартной длины: N = (a1 + Lкк + 2lо + d2)/25,01, (шт) (2.26) N = (15,01+186,2+2·40+18,76)/25,01 = 12 (шт) Для определения количества и порядка укладки укороченных рельсов по внутренней нити в начале определяем суммарное укорочение внутренней нити на рассматриваемой системе кривых по формуле: Еп = (Sо/R)(lо+Lкк), (мм) (2.27) Sо – расстояние между осями головок рельсов (1600 мм), Еп =(1,6/700)·(40+186,2) =0,498 (м) Определяем потребное укорочение одного рельса по формуле: Кр = Sо(lнр/R), (мм) (2.28) lнр =25,01 (м) Кр =1,6·(25,01/700)=0,057 (м) Так как принятое стандартное укорочение равно 80мм, то длина укороченного рельса равна 25,01-0,08=24,93 (м). Находим общее число укороченных рельсов: Nу = Еп/К2, (2.29) где Еп-полное суммарное укорочение в пределах ветки; К2 - стандартное укорочение, принятое 80мм. Nу = 0,498/0,08=6,22 (шт) Составляем таблицу 2.1. Для расчёта укорочения в переходной кривой применяется формула: Епк=Sо((lпк2-lпк-12)/2с), (2.30) где lпк –участок ПК от начала или конца ее, включая рельс, для которого определяется укорочение; lпк-1 –участок ПК от начала или конца ее, за вычетом длины этого редьса. Для расчёта укорочения в круговой кривой применяется формула: Екр = Sо(lо/R) (2.31) Забег или отставание считается по формуле Зп=Зп-1+Е-К, (2.32) где Зп - это забег в рассматриваемом стыке; Зп-1 – это забег в предыдущем стыке со своим знаком, («+», «-»); Е – расчётное укорочение рельса или его части на рассматриваемом участке; К – стандартное укорочение рельса, принятое равным 80 (мм). Если ∑(Зп-1+Е) не превышает половины стандартного укорочения, то величина К в данную формулу не вводится, и в этом случае на внутреннюю нить укладывается нормальный рельс. Таблица 2.1. Расчет числа и порядка укладки укороченных рельсов
Nу =6 – число укороченных рельсов Вывод: в кривой радиуса R=700 (м) на внутреннюю рельсовую нить укладывается 6 укороченных рельсов. |