3.2 Проектирование плана горочной горловины

_{План горочной горловины сортировочного парка (СП) следует про­ектировать с использованием типовых решений и с учетом плана (схемы) сортировочного комплекта. Горочную горловину в пределах от первой разделительной стрелки до предельных столбиков необходимо проектировать короткой, обеспечи­вать наименьшую длину маршрута следования для большинства отцепов и наименьшую сумму углов поворота кривых на маршрутах скатывания. В этих целях следует:}

_{- группировать пути СП со стороны горки в пучки, содержащие от 3 до 8 путей в каждом, крайние пучки путей могут быть неполными;}

_{- применять симметричные стрелочные переводы с крестовинами мар­ки 1/6}^С _;

_{- расстояние между центрами стрелочных переводов с крестовинами марки 1/6}^С _{при их попутной укладке принимать минимально возможное, но не менее 23.97 м;}

_{- выход с крайних пучков или 3-4 крайних путей СП в обход горки предусматривать укладкой симметричных стрелочных переводов с кресто­винами марки 1 /6}^С_.

_{Междупутья в пучках следует принимать 5.3 м, а между пучками 6.5 м. Допускается :}

_{- уменьшать междупутья между пучками в начале путей до 4.8 м;}

_{- кривые начинать непосредственно за хвостом крестовины;}

_{- проектировать круговые кривые радиусом не менее 200 м, кривые за крестовинами последних разделительных стрелочных переводов пучков путей - не менее 180 м, а в горловинах с числом путей более 32 при обосно­вании - не менее 150 м. В горловине горок любой мощности следует предусматривать прямые участки пути для установки вагонных замедлителей. Длина этих участков определяется в зависимости от числа и типа замедлителей на каждой пози­ции. На ГПМ, ГБМ, четырехпучковых ГСМ длина этих участков должна быть достаточной для установки двух замедлителей на первой тормозной позиции (1ТП) и двух или трех на пучковой. Длина изолированных участков замедлителей устанавливается в за­висимости от применяемых устройств автоматики. Длина предстрелочного участка (от изостыков до начала остряков) должна быть не менее 6 м.}

3.3 Составление разверток трудного по условиям скатывания пути и смежного с ним

_{На основании плана головы СП составляем развертку самого трудного пути по условиям скатывания отцепов. Трудным является путь, который имеет максимальное сопротивление движению отцепов от стрелок и кривых. Развертка строится от условной вершины горки (УВГ) до рас­четной точки (РТ). УВГ находится от фактической вершины горки (ФВГ) на расстоянии тангенса вертикальной кривой. РТ находится на расстоянии 50 м от конца парковой тормозной позиции (ПТП). Построение развертки пути, смежного с трудным, начинают от последней разделительной стрелки. Расстояние от УВГ до изостыка первого разделительного элемента устанавливается заданием. В случае, если первым разделительным элементом является стрелочный перевод, это расстояние должно быть около 25 м (для возможности размещения измерительных участков). Если первым разделительным элементом является замедлитель, то расстояние от УВГ до изостыка следует принимать 45-50 м. На рисунке 6 показано положение изостыка 1-го разделительного элемента относительно УВГ.}

_{Рисунок 6 - Положение изостыка 1–го разделительного элемента относительно УВГ а) разделительный элемент-замедлитель; б) разделительный элемент - стрелочный перевод.}

_{Положение изостыка разделительной стрелки определяется исходя из расчетной схемы (рисунок 7).}

_{Рисунок 7 - Определение положения изостыка разделительной стрелки}

_{На развертке следует показать все элементы плана (прямые участки, кривые, стрелочные переводы, замедлители) с указанием их параметров (размеров).}

_{Примеры построения разверток представлены на рисунке 8.}

_{Рисунок 8 - Пример построения развертки (первый разделительный эле­мент - стрелочный перевод)}

_{Пример определения положения ПС и ПТП приведены на рисунке 9.}

_{Рисунок 9 – Определение положения предельного столбика и ПТП}

_{Рассмотрим построение развертки трудного пути N46. Расстояние от ЦП 46 до начала ПТП составит 8.755+51.00=59.755м. Длина кривой до замедлителя составит 57.09 – 10.56=46.53м. Расстояние от конца ПТП до РТ должно быть 50 м. Определяем длину участка кривой, начиная от конца ПТП: 78.50-51.00-16.10=11.40. Длина прямого участка от конца кривой до РТ составит 38.60 м. Развертку смежного с трудным путем следует строить, начиная с последней разделительной стрелки, ведущей на эти два пути. При выборе трудного пути можно поступать следующим образом: если пучок является полным (т.е. в пучке 8 путей), то в качестве трудного пути следует принимать крайний путь; если пучок является неполным (менее 8 путей), то трудным может являться и предпоследний путь в пучке.}

_{Рисунок 10 - Фрагмент плана горочной горловины}

_{Рисунок 11 - План горочной горловины}

_{На развертке следует указать координаты начала и конца всех ее элементов ( рисунок 12 ).}

_{Рисунок 12 - Развертка трудного пути N46}

_{Разбиваем трудный путь на 4 участка:}

_{-от УВГ до начала IТП;}

_{-от начала I ТП до начала II ТП;}

_{-от начала II ТП до начала ПТП:}

_{-от начала ПТП до РТ.}

_{Для каждого участка определяем его длину, сумму углов поворотов (с учетом стрелочных углов) и количества стрелок:}

_{I участок.}

_{l1 = 25.00 + 5.26 + 17,51 + 8.08 + 17.51 + 0.50 = 73.86м; Σα1 = 1.51 + 2 * 4.73 = 10.97; n1 = 3;}

_{II участок.}

_{l2= 12.475 + 1.00 + 12.475 + 1.50 + 21.81 + 17.51 + 10.47 + 1.50 = 78.74}

_{Σα2 = 6.25 + 1 * 4.73 + 3 = 13.98; n2 = 1 (с учетом глухого пересечения).}

_{III участок.}

_{l3 = 12.475 + 1.00 + 12.475 + 16.11 + 17.51 + 5.26 + 17.51 + 6.46 + 17.51 + 6.46 + 17.51+ 51.00 = 181.28 м;}

_{Σα3 = 4 * 4,73 + 1.50 + 1.85 = 38.57; n3 = 4.}

_{IV участок.}

_{l4 = 16.10 + 11.40 + 38.60 = 66.1 м;}

_{Σα4 = 8.76; n4 = 0}

_{3.4 Определение расчетной высоты горки}

_{Высотой горки называют разность отметок головок рельсов путей на вершине горки и в расчетной точке. Высота горки должна обеспечивать добегание расчетного бегуна при неблагоприятных условиях (зимой и при встречном ветре) по наиболее трудному пути до расчетной точки. При такой высоте горки основная масса бегунов будет проходить в глубь сортировоч­ного парка, освобождая стрелки горочной горловины для прохода отцепов на другие пути.}

_{За расчетный бегун принимают 4-осный крытый вагон на роликовых подшипниках весом 25 тс.}

_{Расчетная высота горки ГБМ, ГТШ и ГСМ, Нр, м, определяется по формуле ( 5 ), согласно [5], c.13}

_{Нр = 1.75 ·(Σhосн i + Σhсвi + Σhcк i ) + hсм - h0 ( 5 )}

_{где 1.75 – мера отклонения расчетного значения суммы}

_{Σhосн I - основное значение потерь энергии при преодолении сопротивлений движению}

_{Σhсвi - значение потерь энергии от среды и ветра}

_{Σhcк I - значение потерь энергии от стрелок и кривых}

_{hcи - потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея, м.э.в.;}

_{hо - удельная энергия соответствующая скорости роспуска}

_{Расчет элементов для расчета высоты горки выполняется по формулам:}

_{Основное значение потерь энергии Σhосн I , м, определяется по формуле (6), согласно [5], с.13}

_{Σhосн i =Σw0 ·li ·10}^-3_{, ( 6 )}

_{где li – длина i-го расчетного участка, м;}

_{w0 – основное удельное сопротивление движению расчетного бегуна, кгс/тс.}

_{Значение потерь энергии от среды и ветра Σhсвi, , определяется по форму-}

_{ле (7), согласно [5], с.13}

_{Σhсвi = Σwсв i ·li ·10}^-3_{, ( 7 )}

_{где wсв i – удельное сопротивление движению расчетного бегуна от воз-}

_{душной среды и ветра на i-ом расчетном участке, кгс/тс.}

_{Значение потерь энергии от стрелок и кривых Σhcк I, , определяется по формуле (8) согласно [5], с.13}

_{Σhcк i =Σ(0,56·ni +0,23·Σαi ) ·Vi} ² _·10^-3_{, ( 8 )}

_{где ni – число стрелочных переводов;}

_{Σαi – сумма углов поворота в градусах;}

_{Vi – средняя скорость движения расчетного бегуна, м/с.}

_{Потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея hси, определяется по формуле (9) согласно [5], с.13, м.э.в.;}

_{hси = wси · lси ·10}^-3_{, ( 9 )}

_{где wси - удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея, кгс/тс;}

_{lcи - длина зоны действия сопротивления от снега и инея, м}

_{Длина зоны действия снега и инея устанавливается по развернутому плану расчетного маршрута от конца II ТП до РТ.}

_{Среднее значение сопротивления от среды и ветра wсв I, определяется по формуле (10), согласно [5], с.14}

W_свi = ∑w_{св ij} * P_j / ∑ P_j, ( 10 )

_{где wсв ij - удельное сопротивление движению от воздушной среды и ветра, соответствующее средней скорости ветра j -го румба на i- ом расчетном участке, кгс/тс;}

_{Рj - повторяемость ветра j -го румба.}

_{Значение wсв ij определяют с учетом направления скатывания расчетного бегуна и скорости его движения на i-м расчетном участке.}

_{При определении wсв ij к расчету принимаются все встречные направления ветра, действующие по одну сторон плоскости, перпендикулярной направлению скатывания. Направление скатывания принимается по оси спускной части горочной горловины.}

_{wсв ij определяют по формуле (11) , согласно [5], с.14}

_{wсв ij = C * Vот}² _{( 11 )}

_{где C - приведенный коэффициент воздушного сопротивления;}

_{Vот - относительная (результирующая) скорость вагона (отцепа) с учетом направления ветра, м/с.}

_{Значение коэффициента С для одиночных вагонов определяется по формуле (12), согласно [5], с.14}

_{С= 17.8 * Cх * S / ( 273 + t ) * q ( 12 )}

_{где Сх - коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов;}

_{S - площадь поперечного сечения одиночного вагона, м}²_;

_{q- вес вагона, тс;}

_{t - температура наружного воздуха.}

_{Коэффициент Сх принимается в зависимости от рода вагона и угла α (угол между результирующим вектором относительной скорости Vот и направлением скатывания отцепа).}

_{Скорость Vот, м/с, определяется по формуле (13), согласно [5], с.15}

_{Vот = V}² _{+ Vв}² _{+ 2 * V * Vв * cosβ ( 13 )}

_{где V - средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с;}

_{Vв - скорость ветра , м/с;}

_{β - угол между направлением ветра и осью участка пути, по которо­му движется вагон.}

_{На основании исходных данных вычерчивается роза ветров, определяющая основные направления сопротивления воздушных масс от среды и ветра:}

_{Таблица 1 – Значения скорости ветра по румбам расчетного месяца в неблагоприятных условиях.}

№ п/п	Наименование румбов	Средняя скорость м/с	Повторяемость, %
1	Север	2.7	10
2	Северо-Вос.	2.2	12
3	Восток	5.3	16
4	Юго-Восток	3.6	14
5	Юг	5.2	12
6	Юго-Запад	2.7	16
7	Запад	2.2	18
8	Северо-Запад	2.8	2

_{Азимут направления роспуска 360 градусов.}

_{Расчетная температура для зимних условий =-26°С.}

_{На рисунке 13 приведена роза ветров и направление роспуска.}

_{На схему наносят средние скорости ветра по каждому румбу. От се­верного направления по часовой стрелке откладывают азимут направле­ния роспуска и наносят его на схему, проводят перпендикулярно ему линию, тем самым отделяют встречные направления ветра от попутных. Встреч­ными являются следующие направления: С,СВ,В,ЮВ,З,СЗ. Затем определяют углы βi которые составляют 1-й румб с заданным направлением роспуска.}

_{Углы βi для этих румбов составляют:}

_{С-β = 90}⁰ _{; СВ– β = 45}⁰ _{; В – β = 0}⁰ _{; З – β = 85}⁰ _{; СЗ – β = 45}⁰_.

_{Рисунок 13 – Роза ветров}

_{Румбы участвующие в расчете wсв i : С,СВ,В,ЮВ,З,СЗ.}

_{Расчет wсв i приведен для северного румба для 1-го расчетного участка горки:}

_{V1 = 4.2 м / с; Vв = 2.2 м/с; q = 25 тс; t = - 26 ; β = 90}⁰

_{Отностительная скорость на первом участке рассчитывается по формуле (9)}

_Vот² _{= 4.2}² _{+ 2.2}² _{+ 2 * 4.2 * 2.2 * cos 90}⁰ _{= 22.12 м/с}

_{Угол α рассчитывается по формуле (14), согласно [5], с.15}

_{α = arsin ( Vв * sin β / √Vот ) (14)}

_{α = arsin 2.2 * 1 / √22.12 = 27.911}

_{Коэффициент воздушного сопротивления C х определяется по формуле (15), согласно [5], с.16}

_{При угле α1 = 20}⁰ _{- C х = 1.64 , а при угле α2 = 30}⁰ _{- C х = 1.58.}

_{C х = C х1 + (C х2 - C х1) / (α2 - α1) ( 15 )}

_{C х = 1.64 + 1.58 – 1.64 / 30 -20 * (27.9 – 20 ) = 1.59}

_{Площадь поперечного сечения для вагона принимается S =9.7 м}² _{, тогда приведенный коэффициент воздушного со­противления составит:}

_{С = = 0,00444582}

_{св ij = 0,00444582 * 22.12 = 0,98}

Для остальных румбов расчет производим аналогично, результаты вычислений заносим в таблицу 2.

Расчет удельных работ сил сопротивления движению приведен в таблицу 3.

Таблица 3 - Определение величин удельных работ сил сопротивления движению расчетного бегуна

№ участка	Длина участка, м	Крытый 4-х осный, q = 25тс, w0 = 1,75 кгс/тс, V0 = 1,7 м/с, t = -26 0С
		w0, кгс/тс	hосн, м.э.в.	Wсв, кгс/тс	hсв, м.э.в.	Vр, м/с	n	∑αi	hск, м.э.в.
1	73.86	1.75	0.129	1.39	0.102	4.2	3	10.97	0.074
2	78.74	1.75	0.138	2.19	0.172	5.5	1	13.98	0.114
3	181.28	1.75	0.317	1.94	0.351	5.0	4	38.57	0.277
4	66.1	1.75	0.116	0.68	0.044	2.0	-	8.76	0.081

Зона действия инея и снега l_сн, м, определяется по формуле (16) согласно [5], с.18

l_сн = l₃ + l₄ - l_2ТП ( 16 )

l_сн = 181.28 + 66.1-(12.475+ 1.0+ 12.475) = 221.43 м.

Удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея принимается: при t = -20°С w_си = 0.30 кгс/гс ; при t=-30°С w_сц = 0.50кгс/гс.

Удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея при t = -26°С составит:

w_си = 0.30 + 0.50 – 0.30 / -30 – (-20) * ( -26 – (-20)) = 0.42

Удельная работа сил сопротивления движению от снега и инея рассчитывается по формуле (5)

h_си = 0.42 * 221.43 * 10^-3 = 0.093

Удельная энергия h₀, м, соответствующая установленной скорости роспуска, определяется по формуле (17), согласно [5], с.19

h₀ = v²₀ / 2g^' ( 17 )

Скорость роспуска определяем в зависимости от типа сортировочного устройства. Для ГБМ V₀ равна 1.7 м/с.

Ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс g^', м/с², определяется по формуле (18) согласно [5], с.19

g^' = g / 1 + 0.42 * n_осей / q ( 18 )

где g – ускорение свободного падения, g=9.81 м/с²;

n_осей – количество осей отцепа;

q – масса отцепа.

Для расчетного бегуна ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся колесных пар составит:

g^' = 9.81 / 1 + 0.42 * 4 / 25 = 9.19 м/с²

Удельная энергия рассчитывается по формуле (13):

h₀ = 1.7² / 2 * 9.19 = 0.157

Таким образом высота горки определится по формуле (1)

Н_р = 1.75 * (0.7 + 0.669 + 0.546) + 0.093 - 0.157 = 3.344 м.э.в.

3 Определение параметров сортировочных устройств

3.1 Типы сортировочных устройств

Для сортировки вагонов на станции проектируются основные и вспомога- тельные сортировочные устройства следующих типов:

Горочные - сортировочные горки повышенной (ГПМ), большой (ГБМ), средней (ГСМ) и малой (ГММ) мощности, где для скатывания вагонов используется в основном сила их тяжести;

Безгорочные - вытяжные пути со стрелочными горловинами на уклоне, используется сила тяги локомотива и сила тяжести вагонов; на горизонтальных вытяжных путях и стрелочных горловинах используется только сила тяги локомотивов.

К основным сортировочным устройствам относятся: ГПМ, ГБМ, ГСМ и ГММ, к вспомогательным устройствам - ГСМ, ГММ и безгорочные устройства вместе с сортировочными (группировочными) парками.

Параметры сортировочных устройств приведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Классификация сортировочных горок

Тип сорт. устр.	Суточ. пере-раб. спос.	Число путей				Число ТП
		сортиро-вочных	надвига	спускных	обход-ных	На спускной части	На путях (парков)
ГПМ	более 5500	более 40	≥ 3	2÷3/4	2	2	1/2
ГБМ	3500-5500	30-40	2-3	2	1÷2	2	1/2
ГСМ	1500-3500	17-29	1-2	1÷2	1÷2	1÷2	1/2
ГММ	250-1500	4-16	1-2	1	0÷2	0÷2	1

_{Тип сортировочного устройства выбирается в зависимости от коли­чества перерабатываемых вагонов - N и числа путей в сортировочном парке - mСП. При mСП =30 путей и N=4200 вагонов проектируемое сор­тировочное устройство является горкой большой мощности.}