2. Проектирование рельсовой колеи в кривой

2.1 Определение возвышения наружного рельса в кривой

Рельсовая колея определяется своей шириной, положением рельсовых нитей по уровню и под уклонкой рельсов. При движении железнодорожного подвижного состава по кривой появляется центробежная сила J (Рисунок 4). Она создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем, рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои рельсовых нитей, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.

Чтобы компенсировать действие силы J и ограничить центробежное ускорение на кривых вводят возвышение наружного рельса h.

При проектировании железнодорожных линий возвышение h определяется по формуле:

где: К – коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, учитывающий смещение центра тяжести экипажа в наружную сторону по отношению к оси пути (К=1 при скорости движения до 120 км/ч, при скоростях >120 км/ч К=1,2);

V_ср – средневзвешенная по тоннажу скорость, км/ч;

R – радиус кривой, м.

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения возвышения наружного рельса в кривых

где h – возвышение наружного рельса в кривой радиуса R, мм;

S₀ – расстояние между осями рельсов (S₀ =1600 мм);

G – вес экипажа, кг;

J – центробежная сила, кг с;

N, T – составляющие веса экипажа G;

α – угол наклона полотна пути, градусы.

Значение определяется по зависимости

где Q_i – масса поезда данного (i-го) вида (пассажирского, грузового, скорого, пригородного), т брутто;

n_i – суточное число поездов i-го вида;

V_i – средняя скорость движения поездов i-го вида на рассматриваемой кривой, определяемая по локомотивным скоростемерным лентам, км/ч.

В курсовом проекте задается эксплуатируемый участок, поэтому h определятся по формуле:

где ∆h – добавочное возвышение, учитывающее отклонение центра тяжести экипажа от оси колеи при радиусах кривых 1200 м и менее.

При скоростях движения от 121 до 140 км/ч значение ∆h=20мм, при скоростях движения от 141 до 160 км/ч значение ∆h=30мм.

Округляем h = 55 мм.

Расчетное возвышение должно быть проверено из условия обеспечения комфортабельности езды пассажиров для максимальной скорости пассажирских поездов V_{мах.пасс} по формуле:

где = 0,7 м/с² – допускаемая величина непогашенного центробежного ускорения.

Из полученных по формулам (2.3) и (2.4) величин возвышения принимается большее и округляется до значения кратного 5 мм в большую сторону

Значит, принимаем возвышение наружного рельса: h = 55 мм.

2.2 Расчет основных элементов для разбивки переходной кривой

Для обеспечения плавного перехода подвижного состава из прямой в круговую кривую устраиваются переходные кривые. В пределах переходных кривых выполняется отвод кривизны, возвышения и уширения колеи, если это требуется (в зависимости от радиуса).

2.2.1. Назначение переходных кривых

Длина переходной кривой определяется тремя условиями [3]:

1. Не превышая допускаемой величины уклона отвода возвышения:

L_пк = , м (2.5)

При скорости движения V_max=80 км/ч принимаем значения , f < 42,2 мм/с.

L_пк = м.

2. Из условия не превышения нормативного значения скорости изменения непогашенного ускорения:

L_пк= , м (2.6)

где Ψ = 0,4 – 0,6 м/с – допустимое изменение непогашенного ускорения.

L_пк= м.

3. Из условия не превышения вертикальной скорости подъема колеса по головке рельса:

L_пк= , м (2.7)

где f – вертикальная скорость подъема колеса по головке рельса.

Из полученных длин переходных кривых по трем условиям необходимо выбрать наибольшее значение переходной кривой и округлить её в большую сторону кратно 10м. Принимаем значение длины переходной кривой, равной 40м.

При этом длина переходной кривой должна быть не менее

– при R (3000–1500) ≥ 30 м;

– при R (1499–1000) ≥ 40 м;

– при R (999–710) ≥ 50 м;

– при R (709 и менее) ≥ 60 м.