За расчетный трудный сортировочный путь принимается тот путь, по маршруту скатывания на который суммарная удельная работа всех сил сопротивления движению имеет наибольшее значение.
Поскольку при определении расчетного трудного пути допускается
принимать постоянными значения величин hсв и hсн , то фактически выбор
трудного пути производится по анализу суммарной работы двух удельных сил сопротивления – основного и сопротивления от стрелочных переводов и кривых:
|
|
|
|
|
|
|
|
hw hосн hск . |
(7.4) |
||||||
Выбор расчетного месяца.
Для оценки условий скатывания по каждому месяцу года производится расчет средней суммарной удельной работы сил сопротивления
движению при скатывании расчетного бегуна по расчетному маршруту ( hw ),
максимальное значение которой определяет расчетный месяц с неблагоприятными условиями работы. Расчет производится по трудному пути.
В общем виде hw определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
hосн |
hск |
hсв |
hсн , |
(7.5) |
||||||||||||
Поскольку hосн и hск |
не зависят от метеорологических условий, для |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
установления параметров расчетных метеорологических условий |
hw можно |
|||||||||||||||||||||
определять по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hсн , |
|
(7.6) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hw |
|
hсв |
|
||||||||||
Значение hсв определяется как сумма |
средних величин |
|
удельной |
|||||||||||||||||||
работы сил сопротивления от воздушной среды и ветра на отдельных расчетных участках горки:
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
hсв |
hсв |
i |
, |
(7.7) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
1 |
|
|
|
|
|
где k – количество расчетных участков, устанавливаемое по плану горочной горловины с учетом границ, указанных на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Схема деления спускной части горки на расчетные участки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение hсв |
производится при среднем значении |
wсвi , которое |
||||||||||||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
||
устанавливается для каждого i-го расчетного участка горки по формуле: |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10-3 , |
(7.8) |
|
|
|
|
|
|
h |
wсвi |
l |
i |
||||||
|
|
|
|
|
|
свi |
|
|
|
|
|
|
||
где li – длина i-го расчетного участка горки, м. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Значения wсвi |
определяют |
|
с |
учетом направления |
|
скатывания |
||||||||
расчетного бегуна и скорости его движения на i-м расчетном участке,
принимаемой по табл. 7.2, а также скорости и направления ветра.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.2 |
Средняя скорость движения РБ по различным участкам горки |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость движения вагонов, м/с, на горках |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с двумя и более ТП на спускной |
с одной ТП на |
без ТП на |
||||
Участки горки |
|
части |
|
спускной части |
спускной части |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГПМ |
ГБМ |
ГСМ |
ГММ |
ГСМ |
ГММ |
ГММ |
|
|
|
|
|
|
|
|
От ВГ до I ТП |
4,5 |
4,2 |
4,0 |
3,5 |
4,5 |
3,5 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
От I ТП до II ТП |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
4,0 |
4,5 |
3,5 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
От II ТП до ПТП |
5,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
4,0 |
3,0 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
От ПТП до РТ |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,4 |
2,0 |
1,4 |
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
При определении к расчету принимаются встречные направления
ветра, действующие в плоскости, перпендикулярной направлению скатывания, и создающие наибольшие сопротивления движению.
Направление скатывания принимается по оси спускной части горочной горловины. Например, для варианта направления оси сортировки,
показанного на рис. 7.2, встречными направлениями ветра будут следующие:
В, ЮВ, Ю и ЮЗ.
Рис. 7.2. Пример определения встречных направлений ветра с учетом направления оси сортировки относительно сторон горизонта
Величина wсвi для i-го расчетного участка горки определяется по формуле:
|
|
|
wсв j,n Pj,n |
|
|
wсвi |
j n |
|
, |
(7.9) |
|
|
|
||||
|
|
||||
|
|
|
Pj,n |
|
|
|
|
j |
n |
|
|
где – удельное сопротивление движению от воздушной среды и ветра,
соответствующее n-й градации скорости ветра j-го румба, кгс/тс13; Pj,n –
повторяемость ветра n-й градации скорости j-го румба.
13 |
|
определяется по формуле (4.22) с учетом коэффициента приведения скорости ветра к уровню центра |
|
|
j,n |
||
|
|
|
|
тяжести вагона |
0.85. |
||
При выборе расчетного месяца температура наружного воздуха для
определения hсв , hсн может определяться по формуле, |
/18/: |
tн = tср+ 0,3 τ (tmin– tср) , |
(7.10) |
где tср – среднемесячная температура воздуха рассматриваемого месяца, оС; tmin – минимальная температура воздуха месяца, оС; τ – нормированное отклонение, принимаемое для ГПМ равным 3, ГБМ, ГСМ – 2,5, ГММ – 2.0.
В результате расчета hw по всем месяцам, устанавливается расчетный неблагоприятный месяц, в котором создаются условия скатывания, соответствующие максимальному значению средней суммарной удельной работы сил сопротивления движению при скатывании РБ по расчетному маршруту. Блок-схема алгоритма выбора расчетного месяца представлена на рис. 7.3.
Определение расчетных неблагоприятных условий внешней среды.
Расчетная температура наружного воздуха для определения высоты
горки определяется как средняя за три наиболее холодных месяца по формуле, /2/:
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
tнб |
1/ 3 |
|
|
|
|
|
|
|
(t |
j |
x t ) , |
(7.11) |
|||
|
|
|
j |
1 |
|
|
|
|
|
|
j – средняя температура |
|
|
|
|
||
где t |
воздуха |
j-го |
холодного месяца, °С; |
х, t – |
||||
нормированное отклонение и среднеквадратическое отклонение температуры соответственно14.
14 Нормированное отклонение х принимается равным 2,0.
Начало
Выбор встречных направлений ветра (румбов)
βj |
vn |
k=1 |
hснk |
i=1
j=1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 3 |
|
|
h св |
k, i, j |
w св |
k, i, j |
l |
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нет |
Последний румб? |
j=j+1 |
Нет |
|
|
(j=4?) |
|
|
|
|
|
|
Да |
|
|
Да |
|
Нет |
Последний расчетный |
i=i+1 |
Нет |
|
|
участок? (i=4?) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Да |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Да |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
4 |
|
|
|
|||
|
hсв k |
hсв k ,i , j |
|
||||||||
|
|
|
|
|
i 1 j 1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
hw k hсв k |
|
hсн k |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение углов между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется отцеп для всех встречных румбов (при j=1, 2, 3, 4)
Определение средних скоростей ветра по градациям скорости (при n=1, 2,…, 7)
Расчет по k-му месяцу
Определение для k-го месяца значения сопротивления от снега и инея
Расчет по i-му расчетному участку горки
Расчет по j-му румбу
Расчет средней величины удельной работы сил сопротивления от воздушной среды и ветра на i-м расчетном участке горки
|
|
|
|
wсвk, j,n Pk, j,n |
|
|
wсв k, j,i |
k j |
n |
||
|
|
|
|
||
|
|
Pk, j,n |
|||
|
|
|
|
||
|
|
– удельное сопротивление движению от |
|||
|
|
|
k |
j n |
|
|
|
воздушной среды и ветра, соответствующее n- |
|||
wсв k, j,n й градации скорости ветра j-го румба для k-го |
|||||
|
|
месяца. При расчете используются βj и vn (с |
|||
|
|
учетом коэффициента приведения скорости |
|||
|
|
ветра к центру тяжести вагона 0,85) |
|||
Определение для k-го месяца средней величины удельной работы сил сопротивления от воздушной среды и ветра
Определение для k-го месяца средней суммарной работы сил сопротивления от воздушной среды и ветра и от снега и инея
|
Нет |
k=k+1 |
Нет |
|
Последний месяц? (k=12?)
|
|
|
|
Да |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Да |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор расчетного месяца по максимальному |
||
|
kр k при hwk max |
|
|
|
значению средней суммарной работы удельных сил |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивления |
||
|
Конец |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 7.3. Алгоритм определения расчетного месяца
Расчетные скорость и направление ветра принимаются наиболее неблагоприятные при данных условиях роспуска. Расчетное направление ветра определяется румбом с максимальной работой сил сопротивления от воздушной среды и ветра, а расчетную скорость ветра определяется по формуле, /12/:
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
vân |
Pn |
|
||
vâ |
0,85 |
n 2 |
|
|
|
||
7 |
, |
(7.12) |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
Pn |
|
|
|
|
|
|
|
n 2 |
|
|
|
|
где 0,85 – коэффициент приведения скорости ветра к уровню центра тяжести вагона; vвn – среднее значение скорости ветра n-го интервала (градации)
распределения для установленного румба, м/с; Pn – вероятность
(повторяемость) ветра n-го интервала распределения.
Блок-схема алгоритма выбора расчетной скорости и направления ветра представлена на рис. 7.4.
Начало
Задание румба, для которого выполняется расчет
|
|
k=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Задание угла направления ветра для данного |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
румба (βk) и скорости ветра: |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
P |
|
|
v |
|
P |
|
... v |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vв k |
1, k |
1, k |
|
2, k |
2, k |
m, k |
m, k |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
, P |
,..., P |
|
|
|||
|
|
|
k , vвk |
|
|
|
1, k |
|
2, k |
|
m, k |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где v1,k , v2,k ,..., vm,k |
- средние значения скорости |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ветра рассматриваемого румба расчетного месяца |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по m градациям; |
P |
, P |
|
,..., P |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,k |
2,k |
|
m,k - повторяемость |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ветра соответствующей градации |
|
|
|||||||||||
n=1 |
|
|
|
Задание участка горки, для которого выполняется |
|
|
расчет |
|
vсn |
Задание средней скорости скатывания отцепа по |
|
n-му участку горки |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vот k,n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
17,8cx S |
v2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
свk,n |
(273 tн )q |
от k,n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет для k-го румба относительной скорости движения отцепа по n-му расчетному участку
Расчет удельной силы сопротивления от воздушной среды и ветра для k-го румба на n-м участке горки
|
нет |
n=n+1 |
нет |
n=4 |
да
да
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
hсв |
|
w |
l |
n |
10 3 |
|
|
||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
k |
|
св k,n |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нет |
k=k+1 |
нет |
k=4 |
да
да
k р k при h св k max
k p , v в k p
Конец
Проверка, является ли рассматриваемый расчетный участок горки последним
Расчет средней суммарной работы удельной силы сопротивления от воздушной среды и ветра для k-го румба
Проверка, является ли рассматриваемый встречный румб последним
Выбор расчетного румба по максимальному значению средней суммарной работы удельной силы сопротивления от воздушной среды и ветра
Выбор расчетных значений направления и скорости ветра (соответствуют выбранному румбу)
Рис. 7.4. Алгоритм определения расчетных ветровых условий
Расчетная высота ГММ с тормозной позицией на спускной части по условию докатывания вагонов до РТ определяется в соответствии с изложенной методикой по формуле (7.3) с коэффициентом отклонения 1,5.
Расчетная высота ГММ с единственной тормозной позицией (только на сортировочных путях) определяется по формуле15:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H р |
1,5 hосн hск |
hсв |
hо . |
(7.13) |
||||||
При проектировании |
горок |
в |
районе |
со сложными |
||||||
метеорологическими условиями (сильными и постоянными ветрами преимущественно одного направления) выполняют расчет высоты горки по условию докатывания расчетного бегуна до РТ:
|
|
|
|
|
|
|
|
H р hосн hск hсв 2 h hсн hо , |
(7.14) |
||||||
где h – среднее квадратичное отклонение величины общей потери удельной
энергии при преодолении сопротивлений движению (основного, от стрелок и кривых, воздушной среды и ветра), м эн. в.:
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
, |
(7.15) |
|
|
|
|
|
|
h |
hосн |
hск |
hсв |
||
где h |
осн |
, h |
, |
h |
св |
– средние квадратичные |
отклонения |
величины потери |
|||
|
|
ск |
|
|
|
|
|
|
|
||
удельной энергии при преодолении соответствующих сопротивлений движению, м эн. в.:
h |
осн |
w |
Lр 10 3 |
, |
(7.16) |
|
|
o |
|
|
где wo – среднее квадратичное отклонение величины основного удельного сопротивления движению, принимаемого для вагонов расчетной весовой категории16, кгс/тс; Lр – суммарная длина расчетных участков горки, м.
15 При этом должно учитываться условие технологического ограничения скорости входа vвх на эту тормозную позицию вагонов тяжелой весовой категории при скатывании их в благоприятных условиях.
16 См. табл. 4.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hcк |
0,34hcк . |
|
(7.17) |
|||
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
hсв |
|
wсв |
l |
i |
10 3 , |
(7.18) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
i 1 |
|
i |
|
|
|
|
где wсв – среднее |
квадратичное отклонение значений |
wcв для i-го |
|||||||
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расчетного участка, кгс/тс; li – длина i-го расчетного участка, м. |
|||||||||
Расчет |
wсв |
выполняется |
с использованием |
распределения |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
вероятностей (повторяемости) скорости ветра в каждом румбе:
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Pj,n |
|
|
||
|
|
|
|
|
wñâj,n wñâi |
|
|
|||||
|
|
|
wñâ |
|
j n |
|
|
|
|
|
, |
(7.19) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
P |
|
|
|||||
|
|
|
|
i |
|
|
j,n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
n |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||||
Расчет wсвi |
выполняется по формуле (7.9), причем значения wсв j,n и |
|||||||||||
Pj,n учитываются |
только в румбах |
направлений |
ветра, |
встречных |
||||||||
направлению скатывания.
За искомую расчетную высоту горки по условию докатывания вагонов Hр принимается большее значение из рассчитанных по формулам
(7.3) и (7.14).
Конструктивная высота ( Hк ) сортировочной горки в пределах расчетной длины в общем виде может быть определена как сумма трех профильных высот расчетных участков (рис. 7.5): головного участка (между вершиной горки и началом I ТП) h1, среднего участка (между началом I ТП и началом пучковой ТП) h2, нижнего участка (между началом пучковой ТП и РТ) h3.
Для сортировочных горок с одной тормозной позицией на спускной части высота горки определяется суммой профильных высот двух участков:
головного h1 и нижнего h3.
Рис. 7.5. Расчетная схема для определения величины Н к
Профильная высота головного участка горки h1 определяется с учетом наиболее полного использования допускаемой скорости входа vвх расчетного бегуна ОХ на замедлители I ТП при благоприятных условиях скатывания. В
этом случае:
max vâõ2 |
v02 |
|
|
|
h1 |
|
|
hîñí 1 hñê1 , |
(7.20) |
2g |
' |
|||
|
îõ |
|
|
|
где v0 – наибольшая начальная скорость скатывания ОХ (принимается 2,5
м/с); gох' – ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся
масс бегуна ОХ, м/с2; hосн1 , hск1 – потери удельной энергии при преодолении основного удельного сопротивления движению и сопротивления стрелок и
кривых в пределах головного участка l1, м. эн. в. |
|
|
|
|
|
||
Параметры расчетного бегуна |
при определении |
Hк выбираются в |
|||||
соответствии с табл. 7.3, /2/. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.3 |
|
Параметры расчетных бегунов для комплексного расчета высоты и |
|||||||
продольного профиля |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Числовые характеристики |
||||
Характеристики |
|
расчетных бегунов (вагонов) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОП |
|
П |
Х |
|
ОХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетный вес q, тс |
|
22 |
|
25 |
70 |
|
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Основное удельное сопротивление w0 , кгс/тс |
|
4,5 |
|
4,0 |
0,8 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариантные значения профильной высоты среднего участка h2 могут быть получены варьированием крутизны промежуточного элемента iпр (от конца I ТП до начала пучковой тормозной позиции) в допустимых пределах17.
Профильное значение величины h2 должно обеспечивать выполнение требований норм проектирования /2/ к мощности тормозных позиций и техническим условиям их эксплуатации, в частности:
скорость входа на замедлители должна быть допустимой;
суммарная мощность тормозных позиций спускной части должна обеспечивать остановку бегуна ОХ-100 при скатывании в благоприятных условиях (см. п. 8.2).
Начальное из числа возможных (см. рис. 7.5) значение профильной высоты среднего участка h2н определяется при минимальной крутизне промежуточного элемента продольного профиля7.
Проверка допустимой скорости входа на замедлители II ТП производится на основании анализа энергетической высоты расчетного бегуна ОХ-100 на рассматриваемом участке по расчетной схеме,
представленной на рис. 7.6. Использованы следующие условные обозначения:
hI Т П
вых – энергетическая высота, соответствующая скорости выхода РБ (ОХ-100) с I ТП, м. эн. в.;
hпр – профильная энергетическая высота рассматриваемого участка, м. эн. в.;
hw – энергетическая высота, соответствующая работе сил сопротивления на рассматриваемом участке, м. эн. в.;
hII Т П
вх – энергетическая высота, соответствующая скорости входа расчетного бегуна (ОХ-100) на II ТП, м. эн. в.
17 См. требования к уклонам элементов продольного профиля - п 7.2 данного раздела.