Определение возвышения наружного рельса

При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают дополнительные по сравнению с прямыми участками силы взаимодействия пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипажа; сила ветра, которая в отдельных случаях может оказывать значительное воздействие на путь и подвижной состав.

Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

• обеспечением равномерного вертикального износа обе­их рельсов;

• обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

• обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА ИЗ УСЛОВИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО ИЗНОСА ОБЕИХ РЕЛЬСОВЫХ НИТЕЙ

На рис. 4 показано положение экипажа при движении его по кривой, и силы действующие на него.

Рис 4. Схема положения экипажа и действующих на него сил при движении по кривой.

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и горизонтальных сил.

При движении экипажа по кривой (рис. 3) на него действует центробежная сила I, направленная по радиусу от центра кривой.

или

где m - масса экипажа; V - скорость его движения; G - вес экипажа; g - ускорение силы тяжести; R - радиус кривой.

При устройстве возвышения происходит наклон экипажа, вследствие чего появляется горизонтальная составляющая силы собственного веса, направленная внутрь кривой:

Возвышение наружного рельса должно быть таким, чтобы центробежная сила Ix (или, что практически то же, I) и центростремительная Н взаимно уравновесились, тогда равнодействующая будет направлена по оси пути и обе рельсовые нити будут нагружены одинаково.

Фактически же по одной и той же кривой идут поезда с разными скоростями, поэтому величину возвышения следует устанавливать из условия

, или 

Отсюда величина возвышения h, мм, по первому условию определится формулой

 (1.7)

где R - радиус кривой, м;

V2cp - квадратическая средневзвешенная по тоннажу ско­рость движения поездов,

, (1.8)

где Ni - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых, пассажирских, грузовых и др.);

Gi - вес поезда соответствующей категории, m;

Vi - скорость движения соответствующих поездов, км/ч;

K - коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи. Коэффициент К принимается равным 1,2 при максимальных скоростях 161 - 200 км/ч, 1,1 - при скоростях 120 - 160 км/ч. При скоростях менее 120 км/ч K = 1

Расчеты:

 км/ч

К=1 т.к. максимальная скорость менее 120 км/ч

мм

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА ПО УСЛОВИЮ КОМФОРТАБЕЛЬНОСТИ ЕЗДЫ

Величина возвышения, найденная по выражению (1.7), будет недостаточна для скорых пассажирских поездов, име­ющих скорость

Vmax > Vcp

По условию комфортабельности езды требуется, чтобы ускорение, действующее на пассажира, не превышало допу­стимого значения.

Величина возвышения по этому условию определяется по формуле (1.9)

 (1.9)

где Vmax - максимальная скорость движения пассажирских поездов, км/ч;

αдоп - допустимая величина непогашенного центробежного ускорения (на дорогах РФ установлена 0,7м/с2).

Из двух значений h, найденных по приведенным условиям, принимается большее, принятое значение h округляется до величины, кратной 5 мм. Однако, согласно ПТЭ, она не должна превышать наибольшей допустимой величины, равной 150 мм.

Если по расчету получается больше, то окончательно принимается h = 150м. Однако скорость движения пассажирских поездов по кривой заданного радиуса должна быть ограничена величиной, определяемой по формуле (1.10)

( 1.10)

Для реализации первоначально заданной скорости необходимо выполнить переустройство круговой кривой. Величина радиуса определяется из выражения

.

Расчеты:

мм,

Округляем полученную величину до 200 мм. Т.к. 200 мм > 150 мм, что не допустимо, окончательная величина возвышения принимается равной 150, при условии пересчета максимальной скорости:

 км/ч