2.3 Возвышение наружного рельса в кривых

Возвышение наружного рельса в кривых устраиваются для компенсации центробежной силы, стремящейся опрокинуть экипаж наружу колеи.

Эта сила создает:

- дополнительное давление на наружную рельсовую нить, что приводит к более быстрому износу и возникновению дефектов в рельсах этой нити

- большие поперечные силы вызывают:

раскантовку рельсов;

уширение рельсовой колеи;

расстройство положения пути в плане;

- неблагоприятно действуют на пассажиров, нарушая комфортабельность их езды.

2.3.1 Расчет возвышения наружного рельса в кривых

Расчет возвышения наружного рельса в кривых (рис. 2.4) производят по следующим критериям:

- обеспечение одинакового вертикального износа и срока службы обоих рельсовых нитей, что достигается равенством давлений колес на наружный и внутренний рельс;

- обеспечения комфортабельности езды пассажиров- ограждение пассажиров от воздействия чрезмерных поперечных ускорений;

- ограничение бокового воздействия экипажа на путь ( повышенное боковое воздействие приводит к интенсификации бокового износа рельсов в кривых. к контактным повреждениям и поперечному смещению рельсов).

Рис 2.4 Расчетная схема для определения возвышения наружного рельса в кривых

По первому критерию:

Чтобы обеспечить равномерный износ поверхности катания рельсов (вертикальный износ) величина непогашенного поперечного ускорения равна нулю (а_нп=0).

Тогда

h=

Последняя формула применяется для определения возвышения наружного рельса при движении поездов различных категорий – поток поездов.

Формула принимает вид:

h =

где средневзвешенная по тоннажу скорость движения потока поездов определяется как

V_прив =

где Qi –масса поезд данного (i) вида;

Ni – суточное число поездов данного (i) вида;

Vi – средняя скорость движения поездов данного (i) вида.

По второму критерию:

Величина непогашенного ускорения нормируется и составляет для пассажирских поездов а_нп=0.7 м/с² (для высоко скоростного движения 200 км/ч принимают а_нп=0.4 м/с²)

Таким образом, для того чтобы при движении экипажа в кривой величина непогашенного центробежного ускорения действующего на пассажира, не превышала допустимого значения, возвышение наружного рельса должно быть меньше величины ( при скорости менее 200 км/ч) :

h≥

это так называемое условие комфортабельности пассажира.

По третьему критерию:

Чтобы при движении экипажа в кривой обеспечить равномерный боковой износ рельсов, величина непогашенного центробежного ускорения не должна превышать величины а_нп=± 0.3 м/с².

Возвышение наружного рельса в этом случае должно определятся из выражений:

h=

h=

В настоящие время практический расчет возвышения наружного рельса в кривых производится по критериям:

- обеспечения комфортабельности езды пассажиров;

- ограничения бокового воздействия экипажа.

Окончательный выбор величины возвышения осуществляется с учетом конкретных эксплуатационных условий для данного участка пути: радиуса данной кривой, максимальной скорости пассажирских и грузовых поездов, минимальные скорости грузовых поездов.

Возвышение наружного рельса устраивают в кривых радиусом менее 4000 м.

Максимальная величина возвышения на отечественных дорогах принята равной 150 мм.

Если рассчитанные значения возвышений превышают 150 мм или в соответствии с таблицей «Определения установленного возвышения» необходимо ограничить скорость пассажирских или грузовых поездов, то ограничения скоростей вычисляются по формулам:

для пассажирских поездов: V_{max пас} = 0.283

для грузовых поездов: V_{max гр} = 0.283

Расчетные формулы для определения возвышения наружного рельса в кривых:

мм

мм

мм

т.к. h_{v min гр} < h_{v max п}

h_{v min гр} < h_{v max гр}

h_{v max пас} > h_{v max гр},

следовательно, h = h_{v min гр} = 75.5 мм

Необходимо ограничение скорости движения пассажирских поездов:

км/ч

И грузовых:

км/ч

Вывод: величина возвышения наружного рельса принимается равной h =75,5 мм для кривой R=600 м, а ограничение по скорости на кривом участке принимаем для пассажирских поездов равной км/ч, а для грузовых - км/ч.