Значения динамических характеристик

Значения	δmax, м	Wо, м/с	jо, м/с2	[aН], м/с2
Рекомендуемые расчётные	0,036	0,225	0,3-0,4	0,4-0,6
Наибольшие допускаемые в практике	0,040	0,27	0,64	0,77

Величина начального угла β_H по условию прочности должна быть больше 18 минут. У некоторых стрелочных переводов, эксплуатируемых на дорогах России, приняты следующие значения β_H: тип Р65, марка 1/22 – 0⁰21^΄14,49΄΄; 1/18 - 0⁰25^΄;1/11 и 1/9 - 0⁰39^΄11,38΄΄; тип Р50, марка 1/11 и 1/9 - 0⁰41^΄24,66΄΄.

2. Радиус переводной кривой R, м находят из условия допускаемого поперечного ускорения [a_Н]

= 0,7

где V_бок – скорость движения по боковому пути, км/ч.

3. Марка крестовины приближенно может быть найдена из уравнения (2.2).

Приняв cos β_H ≈ 1 (угол β_H мал), прямую вставку k=0, sin α ≈ tg α ≈ 1/N и разделив почленно слагаемые уравнения на sin α, получим

,

откуда

где	So	–	ширина рельсовой колеи в крестовине, мм;
	R	–	радиус переводной кривой, м.

При S_o = 1,520 м

Выразив R через [a_н], получим

= 40 , 50, 80, 120 (в зависимости от марки соответственно)

При [a_Н] = 0,7 м/с²

,

где V_бок –скорость движения по боковому пути перевода, км/ч.

Вычисленное значение N округляют до целого числа и марку крестовины записывают в виде 1/ N.

Из уравнения (2.2) находят «k» - прямую вставку перед математическим центром крестовины.

Если она соответствует рекомендуемой величине где h – длина передней части крестовины, мм, то марка крестовины принимается для дальнейших расчётов. В противном случае её изменяют в целях получения желаемой величины «k» или, задавшись величиной «k», определяют новое значение радиуса переводной кривой из уравнения (2.2).

Знак «+» относится к переводам с крестовинами марок до 1/15 включительно, «-» - к более пологим. Величина 1000 мм назначается для обеспечения лучших условий работы крестовинного узла – отдаления действия боковой силы, возникающей в конце переводной кривой от переднего стыка крестовины.

Прямую вставку в стрелочном переводе k устраивают для того, чтобы: 1) обеспечить прямолинейное направление движения колес экипажа ещё до входа в горло крестовины; 2) удалить возможный при выходе из кривой удар колес от переднего стыка крестовины и от её усовика; 3) избежать изгиба усовика; 4) иметь одинаковые в плане контррельсы по прямому и боковому путям.

Основные параметры являются главными характеристиками перевода, которые выбираются окончательно путём выполнения соответствующих технико-экономических расчётов.

4. Оценка основных параметров стрелочного перевода по условиям безопасности движения поездов (не надо делать )

После того как геометрическим расчётом установлены основные параметры стрелочного перевода, необходимо оценить правильность их определения с точки зрения обеспечения безопасности движения поездов.

Безопасность движения в принципе должна обеспечиваться при выполнении двух основных условий:

1. правильном выборе конструкции стрелочного перевода, отвечающей заданным эксплуатационным условиям;

2. правильном назначении допускаемых скоростей движения по переводу.

Для выполнения второго условия необходимо обеспечить:

- требования по прочности элементов перевода;

- требования по устойчивости подвижного состава от опрокидывания;

- требования по устойчивости против всползания гребня колеса на остряк;

- требования по комфортабельности езды.

Для полного удовлетворения требованиям прочности необходимо выполнять расчёт напряжений, возникающих в элементах стрелочного перевода, и обеспечить выполнение условия:

,

где - допускаемые напряжения, кг/см².

При оценке требований прочности рекомендуется ограничиваться обеспечением условия допускаемой величины ударного воздействия на остряк при входе подвижного состава на стрелку при противошёрстном движении на боковой путь. Это условие обеспечивается при выполнении неравенства

(4.1)

где		–	допускаемая характеристика удара в остряк (см. таблицу 3.1), м/с;
		–	принятая допускаемая скорость на боковое направление, м/с;
	βy	–	угол удара максимально отжатого гребня в остряк при входе колесной пары на стрелку, определяемый по формуле

(4.2)

где – начальный радиус кривизны остряка распространяемый от острия до конца строжки остряка (в пологих переводах при большой длине боковой строжки остряков начальный радиус иногда распространяют на меньшую длину, от острия до сечения остряка 40 мм).

К требованиям прочности относятся также:

1. требования по устойчивости против горизонтального сдвига поперек пути рельсовых элементов по опорам;

2. требования по устойчивости против горизонтального сдвига поперек пути рельсошпальной решетки лежащей в балласте.

В пределах стрелочного перевода указанные требования по устойчивости следует рассматривать прежде всего для зоны переднего вылета рамных рельсов при пошёрстном движении с бокового пути и зоны возможных ударов колеса в остряк при входе экипажа на стрелку при противошёрстном движении на боковой путь.

Первое требование будет обеспечено при условии выполнения неравенства:

(4.3)

или в другом виде:

для пути с деревянными шпалами и щебеночным балластом

(4.4)

для пути с железобетонными шпалами и щебеночным балластом

(4.5)

где		–	боковая нагрузка от рельса на шпалу; принимается равной , кН;
		–	среднее значение вертикальной нагрузки от рельса на шпалу, кН, определяемое по формуле

где	см-1	–	коэффициент относительной жесткости основания и рельса;
	см	–	расстояние между осями опор, мм;
	Р	–	вертикальная статическая нагрузка от колеса на рельс, кН;
		–	боковая сила, действующая на рельс, кН.

Второе требование будет обеспечено при условии выполнения неравенства

(4.6)

где		–	рамная сила, передающаяся на путь от колесной пары кН;
		–	сопротивлению сдвигу, поперек пути нагруженной рельсошпальной решетки при уплотненном балласте, кН:

для пути с деревянными шпалами принимается равным ;

для пути с железобетонными шпалами - ,

где - вертикальная статическая нагрузка колесной пары на рельс, кН.

При оценке требований устойчивости против сдвига величины боковых и рамных сил и можно получить, пользуясь графиками-паспортами для различных типов подвижного состава. При этом по условиям прочности скреплений не следует допускать, чтобы боковые силы превышали 100 кН .

Требования по устойчивости подвижного состава против опрокидывания определим, используя методику, в которой рассматривается движение экипажа в переводной кривой стрелочного перевода с учетом отсутствия возвышения наружного рельса. Для обеспечения устойчивости подвижного состава должно выполняться условие, чтобы момент сил удерживающих экипаж был бы больше, чем момент опрокидывающих сил, взятых с определенным коэффициентом запаса n:

(4.7)

После подстановки в эту формулу значений и получена формула для ограничения скоростей движения на боковой путь из условия недопущения опрокидывания экипажа

(4.8)

Используя эту формулу и подставив значения:

=9,81 м/с2	–	ускорение свободного падения;
=1600 мм	–	расстояние между осями рельсов;
20-30 мм	–	полуразность динамических прогибов рессорных комплектов наружного и внутреннего;
2000 мм	–	расстояние от головки рельса до центра тяжести экипажа;
n	–	коэффициент запаса устойчивости против опрокидывания, =1,5;
	–	заданная скорость движения на боковой путь;
R	–	радиус кривой, м.

В окончательном виде получим следующие зависимости по ограничению минимального радиуса кривой стрелочного перевода из условия обеспечения устойчивости против опрокидывания экипажа в кривой

при (м/с) (4.9)

при (км/ч)

Требования по устойчивости против всползания гребня колеса на остряк будут обеспечены при выполнении неравенства, полученного на основании зависимостей, выведенных проф. Вериго М.Ф. для соотношения горизонтальных и вертикальных сил, передающихся на рельс при всползании на него гребня колеса. После некоторых упрощений получим следующие зависимости, выражающие условие обеспечения устойчивости против всползания гребня колеса на остряк:

при (м/с) (4.10)

при (км/ч)

где - угол удара накатывающегося колеса в остряк.

Требования по комфортабельности езды выполняются при обеспечении непревышения допускаемой величины непогашенных центробежных ускорений, при выходе на остряк и при установившемся движении. Эти требования уже соблюдены при проектировании выбором величин радиусов остряка по формулам:

; ,

где значения и a_Н выбраны по табл. 3.1.

После проверки перечисленных требований по прочности устойчивости и комфортабельности в случае выполнения условий (4.1), (4.4), (4.5), (4.6), (4.9), (4.10) можно сделать вывод о правильности выбора основных параметров стрелочного перевода и о безопасности движения по нему поездов с принятой допускаемой скоростью. При невыполнении какого-то из условий следует корректировать значения параметров.