МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра "Железнодорожный путь"

РАСЧЕТ ВЫПРАВКИ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КРИВЫХ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Санкт-Петербург

1998

Изложены вопросы контроля, расчета и собственно выправки кривых участков железнодорожного пути в плане. Рассмотрены графоаналитический метод расчета инж. Поликарпова, а также наиболее простой и распространенный регулировочный метод. Оба метода лежат в основе многих программ, позволяющих рассчитывать необходимые сдвижки точек в кривых с помощью ЭВМ.

Приведены краткие данные о современных машинах, производящих выправку пути в плане, технические принципы их работы.

Предназначены для студентов специальности "Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство" Строительного факультета, при выполнении практических работ по дисциплине "Технология, механизация и автоматизация путевых работ". Могут быть полезны также для инженерно-технических работников дистанций пути.

Разработали доценты П.С.ПУШКИН, В.П.БЕЛЬТЮКОВ, А.А.БЕКИШ.

Введение

Воздействие подвижного состава на путь в кривых значительно интенсивнее, чем на прямых участках. Причина этого – появление на кривых дополнительных горизонтальных сил, не уравновешенных поднятым наружным рельсом. Величина превышения наружного рельса определяется в зависимости от среднеквадратического значения скорости проходящих поездов. В связи с этим каждый поезд, следующий по кривой с определенной скоростью, отличной от среднеквадратической, будет воздействовать на путь, создавая большие или меньшие непогашенные горизонтальные силы.

Величина этих сил и влияние на работу и деформации пути в значительной степени обуславливаются состоянием кривых в плане.

Как бы идеально правильно ни была уложена в плане кривая, после прохождения определенного количества поездов ее геометрические очертания будут неизбежно нарушены или, как говорят, "кривая будет сбита". В первую очередь это относится к кривым с малыми радиусами, а также к кривым, имеющим непостоянный радиус. При этом кривые наиболее нарушены в условиях повышенных скоростей движения, слабых балластов и рельсошпальной решетки, когда путь недостаточно устойчив, а воздействие подвижного состава на него велико.

Работы по выправке кривых заключаются в отрихтовывании их в геометрически правильное положение, возможно и отличное от первоначального проектного, и связаны со специальным расчетом.

Целью расчета является определение удовлетворяющих условиям задачи сдвигов, или рихтовок, в ряде точек кривой, необходимых для придания кривой правильного положения.

Под правильным положением кривой в плане следует понимать соблюдение плавности переходных кривых и постоянства радиуса кругового участка. Если кривая составлена из участков различных радиусов, должен быть обеспечен плавный переход от одного радиуса к другому.

Весь комплекс работ по выправке расстроенных кривых состоит из следующих основных этапов: съемки существующей натурной кривой, расчета рихтовок, или сдвигов, подготовки и производства самой рихтовки или постановки кривой в проектное положение.

При выполнении лабораторной работы студенты должны по заданным натурным стрелам произвести расчет выправки кривой графоаналитическим способом инж. Поликарпова, а также регулировочным способом и сравнить результаты.

1. Съемка кривой

Исходными материалами для расчета выправки кривой являются данные, полученные при съемке кривой. Процесс съемки заключается в измерении в определенных местах кривой так называемых стрел прогиба. Для этого вся кривая делится на равные участки длиной по 10 м при радиусе кривой R  400 м или 5 м при R < 400 м.

Для замера стрел прогиба в каждой точке деления кривой две соседние с ней точки деления соединяются шнуром, являющимся хордой 20-метровой длины (так называемой хордой-двадцаткой). Затем в данной точке измеряется расстояние между рабочей гранью наружного рельса и шнуром-хордой. Это расстояние и есть стрела прогиба.

Замеры начинают и заканчивают на четко выраженных прямых, то есть в точках, где стрелы прогиба равны нулю. Для этого на каждом из смежных с кривой прямых участках дополнительно отмечаются не менее чем три - четыре точки деления (рис.1).

Рис. 1. Разбивка кривой

При измерении стрел прогиба измеряют также допустимые величины сдвижек пути в каждом направлении (справа, слева по ходу пикетажа) в зависимости от местных ограничивающих условий. Возможными препятствиями для сдвига являются искусственные сооружения: мосты, тоннели, трубы, стоящие вблизи здания, а также путевые знаки, недостаточная ширина обочины (менее 0,20 м) и т.д.

Замеры для контроля производятся дважды, и окончательный результат заносится в журнал съемки кривой (табл.1).

Таблица 1

ЖУРНАЛ СЪЕМКИ КРИВОЙ
№ точки деления	Измеренные стрелы, мм	Допустимая сдвижка по ширине обочины, мм		Расстояние между осями путей, мм		Отметки: а) об увязке нулевой точки с пикетажем; б) об ограничивающих сдвижках в местах препятствий
		в сторону наружной бровки	в сторону внутренней бровки
1	2	3	4		5		6

Примечание. Допустимую сдвижку по ширине обочины (графы 3, 4) можно измерять через четыре - пять делений.

Для выполнения лабораторной работы ведомость натурных стрел для некоторой кривой выдается индивидуально каждому студенту.

Величина f стрелы прогиба кривой зависит от ее радиуса, что видно из рис.2, откуда:

f a / 2 —— = ———— . a / 2 2 R - f

Так как значение f много меньше 2 R, им можно пренебречь, тогда:

a² f = ———— 8R

или, если выразить f в миллиметрах, а хорду a и радиус R в метрах, то

a² f = 125 ———— . R

Рис.2. Определение зависимости между радиусом и стрелой прогиба

Стрелы прогиба кривых основных радиусов приведены в табл.2.

Таблица 2

Радиус, м	200	300	400	500	600	700
Стрела прогиба, мм, при а = 10 м	62	48
Стрела прогиба, мм, при а = 20 м			125	100	83	71
Радиус, м	800	900	1000	1500	2000
Стрела прогиба, мм, при а = 20 м	62	55	50	33	25

Геометрически правильная кривая, имеющая переходные кривые, характеризуется закономерностью распределения стрел прогиба (рис.3), напоминающей трапецию. На круговом участке все стрелы прогиба равны; на переходных кривых разность между стрелами в смежных точках является постоянной величиной. Исключение составляют точки деления в начале и конце переходных кривых, где рост стрел меньше. Это иллюстрируется графиками стрел для случаев, когда начало и конец переходной кривой совпадают и не совпадают с точками деления кривой. В случае несовпадения точек деления с началом и концом переходной кривой на графике стрел выделяются три участка, имеющие наклон, отличный от постоянного: OB, BC и CD в начале переходной кривой (НПК), (рис.4) и CD, DE и EF – в конце переходной кривой (КПК), (рис.5).

Рис. 3. График стрел прогиба геометрически правильной кривой

Рис. 4. График стрел прогиба в случае несовпадения точек деления с началом переходной кривой

Если точки НПК и КПК совпадают с точками деления кривой, то в каждом случае будет два участка с разным наклоном, и точка перелома между ними будет точкой НПК или КПК (рис.6 и 7).

Рис. 5. График стрел прогиба в случае несовпадения точек деления с концом переходной кривой

В случае подобного совпадения стрелы в НПК и КПК определяются по формулам проф. Козийчука:

F в НПК f = ——— ; 6 n

Рис. 6. График стрел прогиба в случае совпадения точек деления с началом переходной кривой

 1  в КПК f = F 1 - ——  ,  6 n 

где F – стрела круговой кривой;

n – число делений в переходной кривой.

На практике с некоторым приближением принимают, что на графике в местах, соответствующих НПК и КПК, имеется по одному переходному участку от горизонтального к наклонному и обратно. Между крайними точками этих переходных участков лежат НПК и КПК.

Чем больше разность соседних стрел на круговой кривой и отклонение от равномерного роста стрел на переходных кривых, тем сильнее сбита, расстроена кривая.

По действующей инструкции [2] состояние кривых участков пути в плане считается удовлетворительным, если разность стрел в смежных точках деления при хорде 20 м на круговых и отклонение от равномерного роста стрел на переходных кривых не превышают величин, приведенных в табл.3.

Рис. 7. График стрел прогиба в случае несовпадения точек деления с концом переходной кривой

Таблица 3

Скорость движения, км/ч	Разность смежных стрел прогиба, измеренных от 20-метровой хорды, мм				Отклонение от равномерного нарастания смежных стрел при 20-метровой хорде, мм
	прямые	круговые кривые радиусом R, м
до 140	8	8	10	12	6
более 140	4	6	–	–	5