Курсовая работа Методика разработки одиночного стрелочного перевода. ПУТЬ. Верхнее строение пути

• Название: Верхнее строение пути
• Анкор: Курсовая работа Методика разработки одиночного стрелочного перевода
• Дата: 31.03.2021
• Размер: 1.75 Mb.
• Имя файла: ПУТЬ.docx
• Тип: Документы; #189847
• страница: 5 из 5

3 РЕЛЬСОВАЯ КОЛЕЯ

3.1. Особенности устройства колеи в кривых

В соответствии с ПТЭ все элементы железнодорожного пути должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка.

Изменения условий эксплуатации железнодорожного пути требуют корректировки параметров рельсовой колеи в кривых с учетом особенностей устройства её, а именно:

• 
  устройство возвышения наружной рельсовой нити (для нейтрализации вредного влияния центробежной силы приподнимают наружную рельсовую нить над внутренней);
  
• 
  устройство переходных кривых (обеспечение плавного входа экипажа в круговую кривую и выхода из неё, между круговой кривой и прямыми);
  
• 
  уширение рельсовой колеи в кривых (обеспечение вписывания тележек экипажей в кривые);
  
• 
  уширение междупутных расстояний (соблюдение требований габарита подвижного состава в кривых двухпутных линий);
  
• 
  Укладка укороченных рельсов по внутренней рельсовой нити (обеспечение расположения рельсовых стыков по наугольнику).
  

3.2. Расчет проектного возвышения наружной рельсовой нити в кривой четного и нечетного пути

На Российских железных дорогах протяженность кривых участков пути составляет более 30%.

При движении железнодорожного экипажа по кривой возникает сила инерции, которую называют центробежной силой.

Эта сила оказывает боковой воздействие на путь, перераспределение вертикальных давлений на рельсы обеих рельсовых нитей и перегруз наружной нити. Также может произойти сдвиг рельсовой нити по шпалам, разуклонка рельсов и в результате уширение колеи или сдвиг рельсошпальной решетки по балласту.

Во избежание вредного воздействия центробежной силы, в кривых приподнимают наружную рельсовую нить над внутренней.

Уравнение, по которому рассчитывается возвышение наружной рельсовой нити над внутренней в общем виде:

(3.1)

где - расстояние между осями рельсов, мм; g – ускорение силы тяжести, g=9,81 м/с²; V – скорость движения экипажа, км/ч; R – радиус кривой, м; - непогашенное ускорение, м/с²; h – возвышение, мм.

При расчете возвышения наружного рельса следует соблюдать выполнение ряда требований.

Требование первое.

При движении пассажирского поезда по кривой должно соблюдаться непревышение уровня непогашенного ускорения . Следует знать, что критерий 0,7 м/с² является не только показателем комфортности движения для пассажиров, но и обеспечения безопасности движения поездов.

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение первого требования для самого скорого пассажирского поезда, определяется по формуле

(3.2)

Требование второе.

По технико-экономическим показателям для обеспечения рациональных условий работы пути, при которых сохранится приемлемый уровень расстройства и износов элементов верхнего строения пути, грузовые поезда должны следовать п о кривым со скоростями, соответствующими диапазону непогашенных ускорений .

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению для самого скорого грузового поезда определяется по формуле

(3.3)

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению для грузового поезда, следующего по кривой с минимальной скоростью, определяется по формуле

(3.4)

Таким образом, возвышение наружного рельса в кривых участках пути со смешанным движением определяется условиями обеспечения: безопасности движения поездов; комфортабельной езды пассажиров с максимально возможными скоростями движения; а также минимального силового воздействия грузовых поездов на путь.

Возвышение наружного рельса на дорогах России устраивается в кривых R≤4000 м. Согласно инструкции по текущему содержанию пути возвышение с учетом допусков не должно превышать 150 мм.

Номинальная величина возвышения, как правило, не более 140 мм.

Минимальная величина возвышения в кривых 15 мм.

Расчет возвышения.

а) нечетное направление













Величина возвышения определяется по варианту 1 и составляет с округлением 60 мм, а с запасом на установку – 65 мм. При этом ,

.

б) четное направление:













Величина возвышения определяется по варианту 1 и составляет с округлением 50 мм, а с запасом на установку – 55 мм. При этом ,

.

3.3 Переходные кривые

3.3.1. Назначение переходных кривых. Требования, предъявляемые к ним

Переходные кривые устраиваются между прямой и круговой кривой. Она необходима для исключения динамического эффекта, связанного с внезапным воздействием на путь центробежной силы, и бокового толчка при входе в круговую кривую и выходе экипажа из кривой.

Переходная кривая используется для устройства:

• 
  отвода возвышения наружной рельсовой нити;
  
• 
  отвода уширения ширины колеи;
  
• 
  отвода уширения междупутного расстояния.
  

Расчетная схема показана на рисунке 13:

где - радиус переходной кривой; - координаты точки в конце переходной кривой; - полный угол поворота переходной кривой; - возвышение рельсовой нити в круговой кривой; - полная длина переводной кривой; - текущее значение координаты точки переходной кривой; - текущее значение угла поворота переходной кривой, соответствующее ; - текущее значение возвышения рельсовой нити; - текущее значение длины переводной кривой; - угол отвода возвышения; - длина отвода возвышения.

Недопустимы внезапные изменения в НПК, КПК и на протяжении всей переходной кривой кривизны К, углов поворота φ, ординат Y.

Также необходимо, чтобы в НПК и КПК угол был равен нулю, и на всем протяжении переходной кривой изменялся непрерывно.

Дополнительные силы и соответствующие им ускорения в НПК и КПК должны быть равны нулю, а на протяжении переходной кривой изменяться непрерывно.

Чтобы избежать ударно-динамическое воздействие на нагруженную рельсовую нить надо, чтобы γ_НПК = γ_КПК = 0, а на протяжении длины переходной кривой l_о должен меняться плавно.

Практическое содержание переходной кривой по кривой в плане отвечают пяти требованиям при современной конструкции верхнего

3.3.2. Расчет длины переходной кривой нечетного пути

Длина переходной кривой определяется рядом условий:

• 
  ограничение вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возвышение [f], м/с;
  
• 
  ограничение скорости изменения непогашенного горизонтального ускорения [ ], м/с³;
  
• 
  обеспечение возможности устройства переходных кривых проектной длины в кривой с заданным углом поворота;
  
• 
  обеспечение уширения междупутных расстояний.
  

3.3.2.1. Расчет длины с учетом ограничения вертикальной скорости подъема колеса на возвышение, ([f]=38-50 мм/с)

При прямолинейном отводе возвышения наружной рельсовой нити кривой длина отвода равна длине переходной кривой

(3.5)

где - длина отвода возвышения; - длина переходной кривой; - возвышение наружной рельсовой нити в круговой кривой; [ ] – принятый уклон отвода возвышения .

,

Округляем в большую сторону кратно 10 м, окончательно принимаем = 80 м.

3.3.2.2 Расчет длины с учетом ограничения скорости нарастания непогашенной части центробежного ускорения,

( )

Проверяем длину переходной кривой = 80 м по условию ограничения скорости изменения непогашенного ускорения

, (3.6)

где - разность непогашенных ускорений в КПК и в НПК, м/с².

, (3.7)



Тогда = 0,71 м/с².

Далее рассчитываем

.

3.3.2.3 Проверка возможности разбивки проектной переходной кривой в кривой с заданным углом поворота линии, β

Проверяем длину переходной кривой = 80 м по условию возможности устройства переходной кривой в кривой с заданным углом поворота β = 28 ̊= 0,488692 рад.

, (3.8)

рад,

, (3.9)



Вывод. В кривой R_н=1010 м, с углом поворота β = 28 ̊, с установленным возвышением 60 мм, с уклоном отвода возвышения длина переходной кривой = 80 м, при этом максимальная допускаемая скорость пассажирских поездов =119 км/ч.

3.3.3 Расчет разбивочных размеров для постановки переходных кривых наружного пути способом сдвижки, круговой кривой без изменения радиуса кривой.

В практике проектирования, устройства и содержания переходных кривых используют два способа разбивки.

Первый способ.

Способ сдвижки круговой кривой со смещение 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, 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. Также этот способ дает возможность сдвигать внутрь или наружу кривой кривую целиком на заданную величину, определенную условиями местности.

Разбивку переходной кривой наружного пути примем первым способом.

1. Рассчитываем параметр переходной кривой

, (3.10)

.

2. Определяем величину смещения круговой кривой вовнутрь

, (3.11)



3. Определяем расстояние от тангенсного столбика Т профильной кривой до НПК

, (3.12)

.

4. Определяем расстояние от тангенсного столбика Т профильной кривой до НПК

, (3.13)

.

5. Рассчитываем координаты точек переходной кривой.

Центр системы координат – начало переходной кривой (НПК). Уравнение переходной кривой – кубическая парабола . Координаты точек переходной кривой ,

.

Таблица 3.1

Расчет координат переходной кривой наружного пути

, м	0(НПК)	10	20	30	40	50	60	70	80
, м	0(НПК)	0,002	0,017	0,056	0,132	0,258	0,446	0,708	1,056

6. Определяем полную длину кривой

(3.14)

.

3.3.4 Расчет длины переходной кривой четного пути (внутреннего)

3.3.4.1 По условию обеспечения уширения междупутных расстояний

Расчет производим по формулам 3.5 - 3.9.

Для выполнения этого расчета следует определить величину габаритного уширения междупутного расстояния.

, (3.15)

.

3.3.4.2 По условию ограничения вертикальной составляющей скорости подъема колеса на возвышение, ([f]=38-50 мм/с)



Для дальнейшего расчета принимаем наибольшее значение длины переходной кривой = 93,228 м.

3.3.4.3 По условию ограничения скорости нарастания непогашенной части центробежного ускорения, ( ).

,

тогда

.

3.3.4.4 Проверка возможности разбивки переходной кривой в кривой с заданным углом поворота линии, β

,



Вывод. В кривой внутреннего пути R_в=1005 м, с углом поворота β = 28 ̊, с установленным возвышением 50 мм, с уклоном отвода возвышения длина переходной кривой = м и по условию обеспечения габаритного уширения междупутного расстояния А₀=0,095 м, при этом максимальная допускаемая скорость пассажирских поездов =117 км/ч.

Раскладка укороченных рельсов на кривой

Для расчета нужны следующие исходные данные:

1. 
   Определяется количество звеньев в кривой
   

, (3.16)

где    – длина переходной кривой, м; R – радиус кривой, м;   – угол поворота кривой, рад;   – полный угол поворота переходной кривой;   – стандартная длина нормального рельса   =25 м.

.

2) Рассчитывается полное накопление потребного укорочения внутренней рельсовой нити по формуле

 

,                                          (3.17)

 

где   – расстояние между осями головок рельсовых нитей, мм;   – угол поворота пути, рад.



3) Определяется потребное количество укороченных рельсов

 

,                                          (3.18)

 

где К – принятое укорочение, мм.



4. Рассчитываются накопления потребного укорочения в пределах переходных кривых на расстояниях 1/3  и 2/3  от начала переходных кривых и в конце переходной кривой   по формулам:

 






,



.

 

Определяются накопления потребных укорочений в круговой кривой

                               (3.20)


Полное потребное укорочение, накопленное к началу второй переходной кривой,

                    (3.21)



Вывод по разделу 3.3.

В данном разделе был произведен расчет основных параметров переходной кривой, а также основные способы их разбивки.

3.4 Ширина колеи в прямых и кривых участках пути. Требования к оптимальной ширине колеи. Номы и допуски.

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 её отсутствии – на прямой с номинальным отводом 1 мм/м.

В настоящее время на дорогах России одновременно действуют нормы ширины колеи на линиях с номинальным размером ширины колеи 1520 мм и 1524 мм.

В кривых радиусом более 350 м ширина колеи - 1520 мм; 349 – 300 м – 1530 мм; менее 299 м (на деревянных шпалах) - 1535 мм.

ширина колеи =1548 мм; =1512 мм, а на участках с железобетонными шпалами выпуска до 1996 г. =1510 мм – это предельно допускаемые размеры ширины колеи, обеспечивающие безопасный пропуск подвижного состава при условии исправного железнодорожного пути. По ширине клеи 1549 мм и более и 1511 мм и менее перегон для движения поездов закрывается.

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 скорости движения 50 км/ч и более допускаются отклонения (допуски) по уширению + 8 и по сужению - 4, на участках со скоростью движения не выше 50 км/ч – соответственно до + 10 и - 4.

Вписыванием (установкой) подвижного состава в кривую называется установившееся при движении по кривой положение колесных пар тележек (с известной жесткой базой) относительно рабочих граней рельсовых нитей.

В практике проектирования различают два вида вписывания: динамическое и статическое.

Динамическое вписывание – вписывание, при котором совместное действие непогашенной центробежной силы J-Н или непогашенной центростремительной Н-J; силы ветра; радиальных составляющих усилий на сцепных приборах настолько велико, что экипаж относит наружу кривой (при совместном действии сил, направленных от центра кривой), и он гребнями наружных колес крайних осей жесткой базы прижимается к рельсам наружной нити кривой или, наоборот, к внутренней рельсовой нити при совместном действии горизонтальных сил к центру круговой кривой [1, с. 104].

Статическое вписывание – это вписывание, при котором совместного действия горизонтальных поперечных сил недостаточно для перемещения всего экипажа наружу кривой или вовнутрь.

3.5 Расчет схемы зашивки рельсошпальной решетки для кривой нечетного пути

На российских железных дорогах в звеньевой конструкции пути принята установка рельсовых по наугольнику.

При укладке рельсовых звеньев в кривых с рельсами одинаковой длины по внутренней и наружной рельсовым нитям стыки рельсов внутренней нити будут забегать вперед по отношению положения стыков наружной.

Во избежание этого необходимо, чтобы каждый рельс внутренней нити был несколько короче соответствующего рельса, уложенного по наружной нити, что потребовало бы большого разнообразия длин укороченных рельсов. Поэтому допускается некоторое несовпадение положения стыков по «наугольнику». Это дает возможность установить стандартные длины укороченных рельсов и стандарты укорочений.

В настоящее время в звеньевой конструкции пути на железных дорогах России принята стандартная длина нормальных рельсов 
25000 мм (25 м), длины стандартных укороченных рельсов равны 24920 и 24840 мм соответственно им стандартные укорочения к₁ = 80 мм и к₂ = 160 мм. При этом рекомендуется в кривых R > 500 м  использовать рельсы, укороченные на к₁ = 80 мм , а в кривых R < 500 м  – с укорочением к₂ = 160 мм .

При длине рельсов 12,5 м приняты следующие укорочения рельсов: к₁ = 40 мм,  к₂ = 80 мм, к₃ = 120 мм.

В соответствии с Инструкцией по текущему содержанию железнодорожного пути [2] на путях 1-го, 2-го классов и 3-го класса при V_max-пас > 60 км/ч несовпадение положения стыков по «наугольнику» на кривых допускается равным половине стандартного укорочения (в данной кривой) плюс 80 мм (к/2+80).

На путях 4-го и 5-го классов допускается при проведении сплошной смены или перекладки рельсов устройство и содержание стыков рельсовых нитей вразбежку (т. е. стык одной рельсовой нити может располагаться в створе середины рельса другой) [2, с. 33].

При реконструкции пути, капитальном ремонте в соответствии с «Техническими условиями на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути» [3] несовпадения стыков по наугольнику не должно превышать половины принятого стандартного укорочения (т. е. К/2).

Целью расчета укладки укороченных рельсов в кривых является составление схемы зашивки рельсошпальной решетки.

График потребных и фактических укорочений представлении в Приложении 3.

Список литературы

1.  Железнодорожный путь [Текст] : учебник / Т. Г. Яковлева [и др.] ; под ред. Т. Г. Яковлевой. – М. : Транспорт, 1999. – 405 с.

2.  Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути [Текст] :ЦП-774 : утв. МПС Рос. Федерации 1.07.00. – М. : Транспорт, 2000. – 200 с.

3. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути, ЦПТ-53/ОАО «РЖД». – М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. – 182 с.

4.  Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации [Текст] : ЦРБ-756 : утв. МПС Рос. Федерации 26.05.00 : введ. в действие с 27.05.02.–М. : ТЕХИНФОРМ, 2002.–190 с.

5.  Севостьянова, Л. Л., Змеев К.В. Разработка эскизных проектов одиночных обыкновенных стрелочных переводов: метод. указания / Л.Л. Севостьянова, К.В. Змеев. - Хабаровск:Изд-во ДВГУПС, 2005,

6.  Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути колеи 1067 (Для Сахалинской железной дороги) [Текст] : ЦП-674 : утв. МПС Рос. Федерации 15.07.99. – М. : Транспорт, 1999. – 182 с.

7.  Шахунянц, Г. М. Железнодорожный путь [Текст] : учебник / Г. М. Шахунянц. – 3-е изд., доп. – М. : Транспорт, 1987. – 480 с.

8.  Севостьянова, Л. Л. Устройство, проектирование и расчеты рельсовой колеи : конспект лекций. В 2 ч. Ч. 2 / Л. Л. Севостьянова. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007.

Змеев К.В.