1.3.4. Определение возвышения наружного рельса.

При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают дополнительные по сравнению с прямыми участками силы взаимодействия пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипажа; сила ветра, которая в отдельных случаях может оказывать значительное воздействие на путь и подвижной состав.

Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

• обеспечением равномерного вертикального износа обе­их рельсов;

• обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

• обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

1.3.4.1. Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного износа обеих рельсовых нитей

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и горизонтальных сил.

При движении экипажа по кривой (рис. 3.7) на него действует центробежная сила I, направленная по радиусу от центра кривой.

Величина этой силы

или

где m - масса экипажа;

V - скорость его движения;

G - вес экипажа;

g - ускорение силы тяжести;

R - радиус кривой.

При устройстве возвышения происходит наклон экипажа, вследствие чего появляется горизонтальная составляющая силы собственного веса, направленная внутрь кривой:

Возвышение наружного рельса должно быть таким, чтобы центробежная сила I_x (или, что практически то же, I) и центростремительная Н взаимно уравновесились, тогда равнодействующая будет направлена по оси пути и обе рельсовые нити будут нагружены одинаково.

Фактически же по одной и той же кривой идут поезда с разными скоростями, поэтому величину возвышения следует устанавливать из условия

, или

Рис. 3.7. Схема положения экипажа и действующих на него сил при движении по кривой

Отсюда величина возвышения h, мм, по первому условию определится формулой

(3.8)

где R - радиус кривой, м;

V²_{cp -} квадратическая средневзвешенная по тоннажу ско­рость движения поездов,

, (3,9)

где N_i - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых, пассажирских, грузовых и др.);

G_i - вес поезда соответствующей категории, m;

Vi - скорость движения соответствующих поездов, км/ч;

K - коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи. Коэффициент К принимается равным 1,2 при максимальных скоростях 161 - 200 км/ч, 1,1 - при скоростях 120 - 160 км/ч. При скоростях менее 120 км/ч K = 1.

,

V=105,03 км/ч

При радиусе кривой R= 2600 м h₁=63,64 м

1.3.4.2. Определение возвышения наружного рельса по условию обеспечения пассажиров от неприятных ощущений (по условию комфортабельности езды)

Наибольшие скорости движения поездов по существующим кривым в зависимости от структуры поездопотока устанавливаются исходя из непревышения:

непогашенного поперечного ускорения α_н = 0,7 м/с² для пассажирских поездов,

α_н = 0,3 м/с² для грузовых поездов;

скорости нарастания непогашенного поперечного ускорения не более 0, 6 м/с³

Минимальное расчетное возвышение наружного рельса в кривых , необходимое для пропуска пассажирских поездов, определяется из условия α_н = 0,7 м/с² по формуле:

(3.9)

где R – радиус кривой, м;

V_{max пасс} - максимальная скорость движения пассажирских поездов, км/ч;

Минимальное расчетное возвышение , необходимое для пропуска грузовых поездов, определяется из условия α_н = 0,3 м/с² по формуле:

(3.10)

где - максимальная скорость, установленная в данной кривой для грузовых поездов, км/ч

При определении возвышения рациональная работа пути, согласно [3], обеспечивается при скоростях движения потока грузовых поездов V_п.гр , находящихся в пределах

, (3.11)

что соответствует уровню непогашенных ускорений грузовых поездов

При радиусе кривой R= 2600 м h₂= -62 м h₃= - 32,69 м, условие (3.11) выполняется.