2. Продольный профиль железных дорог. (Уклоны продольного профиля. Классификация уклонов продольного профиля. Длина, крутизна и сопряжение элементов профиля).

П родольный профиль – проекция оси жд. (трассы) на вертикальную плоскость. Профиль представляет собой чередование площадок и уклонов.

Различают: руководящий уклон iр, уравновешенный уклон iур, уклон усиленной или кратной тяги iу(iкр), инерционный уклон ij, действительный уклон, эквивалентный уклон iэ(к), приведенный уклон iк, вредный уклон iвр и безвредный уклон iбвр, средний клон iс.

iр, iур, iу, ij – называются уклонами ограничивающими крутизну прод. профиля. Остальные называются уклонами проектирования. Руководящим уклоном называется наибольший уклон неограниченного протяжения при движении, по которому в сторону подъема поезда с одиночной тягой устан. равномерное движение с расчетной скоростью. От крутизны руководящего уклона зависят длина линии, объемы строительных работ и эксплуатац. показатели. Чем круче руководящий уклон, тем короче может быть трасса жд. на участках преодоления высотных препятствий, а следовательно, меньше строительная стоимость дороги.

Т.к. движение равномерное, то Fk = W

W = Pwo׀ + Qwo׀׀ + (P + Q) iр.

Вместо W подставим Fk

Масса состава

Руководящий уклон зависит не только от массы состава и типа локомотива, он оказывает влияние условия прокладки трассы жд. Наименьшая величина руководящего уклона определяется условиями троганья поезда с места. Масса состава по троганью поезда с места определяется по формуле

Подставив (2) в (1) вместо Q – Qтр и получим iр. Наименьшая величина уклона = 2,5 – 3%о. Максимальная величина iр приводится в СТН.

Уравновешенный уклон.

На многих жд. имеется четко выраженная неравномерность перевозок по направлениям. Обозначим через Ггр – грузонапряженность в грузовом направлении;

– отношение грузонапряженности к обратной – коэффициент неравномерности перевозок по направлениям.

Если трассу проектировать с руководящим уклоном, то в обратном направлении сила тяги локомотива будет использоваться не полностью.

Для более полного использования силы тяги в обратном направлении применяется уклон круче руководящего называемый уравновешенным уклоном. Величина его определяется из равенства Fk = Wобр;

Wобр = Рwo׀ + Qобрwo׀׀(обр) + (Р + Qобр) iур

ΔL – сокращение длины трассы в результате использования уравновешенного уклона.

Уравновешенный уклон применяется: 1)При наличии значительных высотных препятствий; 2)Если коэффициент неравномерности перевозок

К = 0,4 – 0,6; 3)Если равномерность перевозок устойчива во времени.

Уклон усиленной тяги – уклон круче руководящего преодолеваемый за счет использования силы тяги нескольких локомотивов. Он определяется из условия равномерного движения поезда с несколькими локомотивами с расчетной скоростью по данному уклону. nFk = W, где n – число секций локомотива.

W = nPwo׀ + Qwo׀׀ + (nP + Q) iу

Уклон усиленной тяги применяется при наличии значительных высотных препятствий. Значения iу приводятся в СТН.

Инерционный уклон – уклон круче руководящего преодолеваемый при движении на подъем за счет работы силы тяги локомотива и использования кинетической энергии. Он зависит от скорости движения и массы состава. Такой уклон может быть применен в том случае, когда участок, предшествующий подъему ij, представляет собой спуск, на котором поезд достигает большой скорости, приобретая при этом значительную кинетическую энергию. При проектировании новых жд. линий он не используется, применяется при проектировании и реконструкции существующих жд. и вторых путей.

Уклоны проектирования продольного профиля:

Действительный уклон

,

где Н2, Н1 – отметки по концам элемента профиля; L – длина элемента профиля.

Эквивалентный уклон iэ(к) = wr .

wr = 700/R, если lk > lп; wr = 12,2αо/lп , если lk ≤ lп .

Приведенный уклон iк = ± i + iэ(к)

Средний уклон

Уклон называется вредным, если при движении в сторону спуска требуется торможение. Уклон называется безвредным, если не требуется торможение поезда. Уклон называется вредным т.к. изнашиваются бандажи колес и рельсов, а также безвозвратно гасится накопленная кинетическая энергия поезда.

iпбвр – предельно-безвредный уклон. Наибольшая величина предельно безвредного кулона определяется из условия движения поезда на холостом ходу с заданной постоянной скоростью. Т.к. имеем холостой ход, то Fk = 0;

0 = Pwх׀ + Qwo׀׀ + (P + Q) iпбвр.

В результате экспериментального проектирования получено определение вредного спуска. Спуск называется вредным, если преодолевается высота >10м и уклон элемента профиля круче 4%о.

Δh > 10м; i > 4%о – спуск вредный.

Вредная яма – если к яме хотя бы с одной из сторон примыкает вредный спуск.

Проектируя продольный профиль пути, желательно уменьшать количество переломов профиля, назначая элементы возможно большей длины, как правило, — не менее половины полезной длины приемоотправочных путей (расчетной длины поезда), принятой на. При такой длине элементов профиля под поездом одновременно будет не более двух переломов профиля. Когда же устраивают перелом профиля, то для обеспечения прочности и устойчивости вагонов, а также создания комфортных условий для пассажиров элементы продольного профиля должны сопрягаться кривой, радиус которой R в зависимости от длины и массы состава, размещения локомотивов в поезде (в голове, или в голове и хвосте, или в голове и внутри поезда) и скорости движения поезда может достигать десятков тысяч метров.