4.2. Комплексное проектирование высоты и продольного профиля спускной части горки

Высота сортировочной горки в пределах расчетной длины может быть определена как сумма трех профильных высот расчетных участков:

-головного участка - между УВГ и началом 1ТП;

-среднего участка - между началом 1ТП и началом пучковой ТП;

-нижнего участка - между началом пучковой ТП и РТ. Расчетная схема продольного профиля горки представлена на рисунке 15.

Рисунок 15 – Расчетная схема продольного профиля горки.

Профильная высота головного участка горок повышенной, большой и средней мощности определяется с учетом наиболее полного использования допускаемой скорости входа расчетного очень хорошего бегуна (ОХ) на замедлители 1ТП при благоприятных условиях скатывания h₁^max, м, определяется по формуле (19), согласно [5], с.21

_{( 19 )}

где V₀ - наибольшая начальная скорость скатывания ОХ , м/с (V₀= 2.5);

V_вх - допустимая скорость входа в замедлитель, м/с (V_вх=7);

g - ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс бегуна ОХ. м/с²; (ОХ - 4-осный полувагон, массой 85 тс);

h_осн1 - потери удельной энергии при преодолении основного удельного сопротивления движению

h_ск1 - потери удельной энергии при преодолении стрелок и кривых.

С целью определения длин элементов профиля необходимо наметить точки перелома профиля.

На вертикальной кривой, сопрягающей смежные элементы профиля, нельзя располагать замедлители, остряки и крестовины стрелочных переводов. Поэтому расстояния от точек перелома профиля до замедлителей, остряков и крестовин должно быть не менее длины тангенса вертикальной кривой. Переломы профиля можно делать в любом месте горизонтальной кривой, а также внутри стрелочного перевода между остряками и крестовиной. Для этого точка перелома профиля отодвигается на 2-3 метра от центра стрелочного перевода в сторону крестовины. Последовательность проектирования продольного профиля спускной части горки зависит от того, что является первым разделительным элементом (стрелочный перевод или замедлитель).

Так как первым разделительным элементом спускной части горки является стрелочный перевод, то порядок проектирования продольного профиля выглядит следующим образом.

Профильная высота нижнего участка H₃, м, определяется по формуле (20), согласно [5], с.24

H₃=[ i_сп*l_сп+i_ПТП*l_ПТП+i_cз*l_сз+i_2ТП*(l_2ТП-l_ЕК)]*10^-3 ( 20 )

где l_ЕК – расстояние от точки перелома профиля между промежуточным уклоном и уклоном 2 ТП до начала балок замедлителя второй позиции.

Определяем максимальную профильную высоту головного участка. После чего устанавливаем крутизну уклона 1ТП, м, которая определяется по формуле (21), согласно [5], с.24

I_1ТП=h₂*10³-(i_2ТП*l_ЕК+i_пром*l_пром)/(l_1ТП-l_ВС), ( 21 )

где l_ВС – расстояние от точки перелома профиля между скоростным уклоном и уклоном 1ТП до начала балок замедлителя первой тормозной позиции

П осле этого переходим к расчету величин первого и второго скоростных уклонов :

i^’_ск*l^’_cк+i^’’_ск*l^’’_ск=h_гол

i^’_ск-i^’’_ск=25 ( 22 )

где l^’_ск – длина первого скоростного участка;

l^’’_ск – длины второго скоростных участка.

i^’_ск, – величина первого скоростного уклона.

i^’’_ск – величины второго скоростного уклона.

Расчёт продольного профиля сортировочной горки большой мощности.

Развертка трудного пути представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 – Развертка трудного пути.

Дополнительные данные для расчета:

-расчетная высота горки H_p=3,344 м.эн.в.

-длины расчетных участков:

l₁= 73,86

l₂= 78,74

l₃= 181,28

l₄= 66,1

Длины элементов профиля:

-1-й скоростной уклон:

i^’_ск=40,33

-2-й скоростной уклон:

i^’’_ск=15,22

-уклон 1 ТП:

l_1ТП=38,45

-межпозиционный (промежуточный) уклон:

I_пром=7

-уклон 2-й ТП:

l_2ТП=31,95

-уклон стрелочной зоны:

L_сз=150,33

-уклон ПТП

l_ПТП=20,1

-уклон путей сортировочного парка:

l_сп=48,0

Далее определяем профильную высоту головного участка:

Принимаем V_вх = 7 м/с; V₀ = 2.5 м/с; h_cki= 0.017

g^’_ox= 9.81 / (1 + 0.42 * 4 / 85) = 9.62 м/с²

h_осн1=0.5 * 73.86 * 10^-3 = 0.037 м.э.в.

h₁^max = (7² – 2.5²) / (2 * 9.62) + 0.037 + 0.017 = 2.276

Затем вычисляем профильные высоты нижнего и среднего участков.

Принимаем: i_cn = 0.6; i_ПТП = i_сз = 2; i_2ТП = i_пром = 7

Расстояние от точки перелома профиля между промежуточным уклоном 2ТП до начала балок замедлителя 2ТП согласно развертке (рисунок 16) составит

l_EK = 1.5 м,

Тогда профильная высота нижнего участка составит:

h₃ = [0.6 * 48 + 2 * 20.1 + 2 * 150.33 + 7 * ( 31.95 – 1.5 )] * 10^-3 = 0,582

Профильная высота среднего участка h₂, м, определяется по формуле (23) согласно [5], с.

_{( 23 )}

_{h2 = 3.344 – 2.276 – 0.582 = 0.486}

Д алее вычисляем величины уклонов 1-го и 2-го скоростных элементов, решая следующую систему уравнений:

i^’_ск*39,26+ i^’’_ск*25,1=1817,76

i ^’_ск=25+ i^’”_ск

(25+i^”_ck)*39,26+25,1 i^”_ck=1,818

39,26 i^”_ck +25,1 i^”_ck =1,818-981,5

64,36 i^”_ck =-979,682

i^”_ck =15.22

i^’’_ск=25+9,72

i^’_ск=25+15,22=40,22

Так как i^’_ск < 50% и i^’’_ск > i_1ТП , то величины этих уклонов не нуждаются в корректировке.

5 Построение кривых потерь энергетических высот

5.1 Расчет и построение кривых потерь энергетических высот при свободном скатывании

Для проверки работоспособности запроектированной горки выполняется графическое моделирование процесса роспуска составов с горки. Расчеты по проверке профиля горки, размещению и установлению мощности тормозных средств должны определять возможность обеспечения расчетной скорости роспуска при скатывании бегунов в неблагоприятном их сочетании (табл.1 приложения). ОП(П) скатывается на трудный путь, а ОХ(Х) (в зависимости от мощности горки) скатывается на смежный с трудным путь. В качестве СП принимается 4-осный полувагон (п/в) весом 22тс. В качестве ОХ - 4-осный п/в весом 85. Проверки производятся для неблагоприятных условий скатывания (зима, встречный ветер).

При проверке наличия достаточных интервалов между скатывающимися отцепами и выполнении других технологических расчетов в качестве расчетной скорости ветра принимается для неблагоприятных условий ее средневзвешенное значение в румбе наибольшего значения удельной работы сил сопротивления воздушной среды и ветра в расчетном месяце.

Данные расчетов сводим в таблицы 4 и 5

Таблица 4 – Расчет данных для построения кривых энергетических высот

№ Уч-ка	Длина Расч.уч-ка. м	ОП, п/в, q=22тс, w0оп=4,5 кгс/тс, S=8,5м2, расч.румб- С B=300, t=-260C
		Vв, м/с		Сх	Vi, м/с	Vот2, м/с	wсв, кгс/тс	hсв	hосн	hск	hwОП
1	73,86	3,16	1,758	1,39	4,2	51,5	1,99	0,147	0,332	0,037	0,516
2	78,74	3,16	1,266	2,19	5,5	71,5	4,36	0,343	0,354	0,026	1,239
3	181,28	3,16	1,427	1,94	5,0	63,43	3,43	0,622	0,816	0,064	2,747
4	66,1	3,16	3,571	0,68	2,0	25,37	0,48	0,032	0,297	0,003	3,074

Относительная (результирующая скорость) вагона (отцепа) с учётом направления ветра, _от, м/с, определяется по формуле (24) согласно [5], с.15

_от = _{( 24 )}

_{где ν – средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с;}

_{νв – скорость ветра, м/с;}

_{β – угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон (отцеп).}

ν_от1=4,2²+3,16²+2*4,2*3.16*cos30⁰=17,64+9,99+2*4,2*3,16*0,9=51,5 м/с

ν_от2=5,5²+3,16²+2*5,5*3,16*0,9=30,25+9,99+31,28=71,5 м/с

ν_от3=5²+3,16²+2*5*3,16*0,9=25+9,99+28,44=63,43 м/с

ν_от4=2²+3,16²+2*2*3,16*0,9=25,37 м/с

Угол α, определяется по формуле (25) согласно [5], с.15

α = arsin ( ) ( 25 )

_{где νв – скорость ветра, м/с;}

_{νот – относительная скорость вагона с учетом направления ветра, м/с.}

α ₁= arsin(3,16*sin30⁰/51,5)=arsin0,03067=1,758

α₂=arsin(3,16*0,5/71,5)=arsin0,02209=1,266

α₃=arsin(3,16*0,5/63,43)=arsin0,024909=1,427

α ₄=arsin(3,16*0,5/25,37)=arsin0,06228=3,571

Приведённый коэффициент воздушного сопротивления (для одиночных вагонов) С, определяется по формуле (26) согласно [5], с.14

с = 17,8с_хS / (273 + t) * q ( 26 )

где с_х – коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона в отцепе;

S – площадь поперечного сечения соответственно одиночного (или первого) вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м²;

t – температура наружного воздуха, ⁰С;

q – вес вагона, тс.

с₁ = = 0,0387021

с₂ = = 0,0609766

с₃ = = 0,0540158

C₄ = = 0,0189334

Среднее значение сопротивления от среды и ветра W_св, кгс/тс, определяется по формуле (27) согласно [5], с.14

W_св = C * V_от² ( 27 )

где С – приведенный коэффициент воздушного сопротивления;