книги из ГПНТБ / Проектирование и расчет железнодорожного пути с учетом военных требований учебник

но так как G = mg, то

Выражение в скобках — ускорение, которое сообщает пассажи­ ру силу (I—Н). Оно должно быть меньше допустимого непогашен­ ного ускорения ан

В связи с тем, что часть поездов будет двигаться со скоростя­ ми большими или меньшими среднеквадратической скорости v cp, проф. Г. М. Шахунянцем предложено следующее условие, кото­ рому должно удовлетворять возвышение наружного рельса

Ha восстанавливаемых линиях такой расчет возвышения на­ ружного рельса не производится.

Несмотря на значительно пониженные требования к скоростям движения поездов по временно восстановленным участкам, по сравнению с капитальными магистральными линиями, в настоя­ щее время нормы содержания пути в кривых для капитального и временного пути установлены практически одинаковыми. В свя­ зи с малыми скоростями движения поездов по обходам отклоне­ ние от норм содержания колеи по уровню можно облегчить. Этот вопрос в настоящее время исследуется.

91

Переходные кривые

Переходные кривые (рис. 3.8) устраиваются между прямыми участками пути и круговыми кривыми для обеспечения плавности движения поездов и уменьшения расстройств верхнего строения

димости, постепенно увеличивается ширина колеи от нормы ее со­ держания в прямом участке пути до нормы содержания в круго­ вой кривой.

Теоретически, для, обеспечения наибольшей плавности движе­ ния поездов, на протяжении переходных кривых должны выпол­ няться три нижеследующие условия:

1. Центробежная сила, действующая на подвижной состав и имеющая постоянную величину в круговой кривой, должна по­ степенно возрастать до этой величины в конце переходной кривой, начиная с нуля в ее начале. Эта сила, зависящая от радиуса кри­ визны пути, должна в любой точке переходной кривой уравнове­ шиваться центростремительной силой, создаваемой постепенным возвышением наружного рельса, так же, как она уравновешивается в круговой кривой. Для этого требуется, чтобы форма переходной кривой в плане была строго согласована с формой линии посте­ пенного возвышения наружного рельса в профиле.

2. Скорость подъема подвижного состава на возвышение на­ ружного рельса и скорость происходящего при этом поворота (на­ клона) подвижного состава вокруг его продольной оси не должны превышать допустимых величин. Чтобы выполнить это условие, переходная кривая должна иметь достаточную длину.

3. Подъем и поворот подвижного состава, происходящие при въезде на возвышение наружного рельса, в начале переходной кривой должны начинаться плавно и также плавно заканчиваться в ее конце. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы' постепенное возвышение наружного рельса в пределах" переходной кривой устраивалось без переломов в продольном профиле, а в на­ чале и в конце ее имело плавные закругления (рис. 3.9).

Отыскание оптимальной формы линии возвышения наружного' рельса в профиле и оптимальной формы переходной кривой в пла­ не, удовлетворяющих ряду противоречивых требований, представ­

S2

ляет собой сложную задачу, и разные авторы предлагают решать ее по-разному, чему посвящена довольно обширная специальная литература. *

На практике, при проектировании переходных кривых, допу­ скают устройство возвышения наружного рельса на протяжении всей переходной кривой по наклонной прямой, т. е. пренебрегают выполнением третьего условия. Однако рельс обладает определен­ ной гибкостью и поэтому подвижной состав при своем движении постепенно превращает имеющиеся на пути в вертикальной и го­ ризонтальной плоскостях углы в плавные кривые. На самом деле,

ружного рельса по наклонной прямой без закруглений по концам облегчает в основном только расчеты и разбивку кривых.

Возвышение наружного рельса hj е любой точке переходной кривой пропорционально расстоянию /,■ от ее начала и происхо­ дит по наклонной прямой, имеющей уклон i

и,- i/•

При рассмотрении вопроса о величине возвышения наружного рельса в круговых кривых было показано, что центростремитель­ ная сила Н, в зависимости от веса экипажа G, возвышения наруж­ ного рельса h и расстояния между осями рельсов Si выражается формулой

H = G % .

•Ъ,

Из этой формулы видно, что центростремительная сила Н про­ порциональна возвышению наружного рельса К а из предыдущей, что возвышение пропорционально расстоянию от начала переход­ ной кривой I. Следовательно, центростремительная сила, так же как и центробежная сила, должна быть пропорциональна расстоя­

93

где т — масса экипажа;

v — его скорость, м'сек;

Р— радиус кривизны пути, м.

В этой формуле переменным, в пределах переходной кривой, может быть только радиус кривизны и поэтому именно он, при линейной форме постепенного возвышения наружного рельса, дол­ жен изменяться пропорционально расстоянию от начала переход­ ной кривой.

Заменяя в этой формуле массу экипажа его весом G, поделен­ ным на ускорение силы тяжести g, и приравнивая центростреми­ тельную силу центробежной, получим

Это второе выражение параметра переходной кривой, из ко­ торого видно, что его размерность — м2. Первое выражение пара­ метра называют его физической, а второе — геометрической интер­ претацией.

Кривая, у которой радиус кривизны изменяется обратно про­ порционально ее длине, называется радиоидальной спиралью или клотоидой и уравнение ее в прямоугольных координатах имеет вид

Если выразить координаты х и у в зависимости от длины пере­ ходной кривой /, то получим ее уравнение в параметрическом виде

94

шой крутизны, в результате чего могут возникнуть следующие не­

допустимые явления:

— сход колес с рельсов;

— превышение допустимых величин давления колес на путь и вертикальных усилий, возникающих в .подвижном составе в на­ чале переходной кривой, и резкое их уменьшение в ее конце;

— большая скорость нарастания непогашенного горизонталь­ ного (бокового) ускорения.

При высоте подъема колеса над рельсом, равной свесу гребня, появится вероятность наезда нижней части гребня на верх голов­ ки рельса внутренней нити и, как следствие этого, возникнет опас­ ность схода с пути передней оси в сторону внутренней нити. Эта опасность имеет место на протяжении всей переходной кривой и только в круговой кривой, при сохранении параллельности меж­ ду обеими осями, все четыре колеса придут в нормальное сопри­ косновение с обеими рельсовыми нитями.

Свес реборд у вагонных колес равен 28 мм, а расстояние меж­ ду осями двухосного вагона равно 3810 мм. На высоту 28 мм

96

колесо может подняться при уклоне возвышения наружного рельса

28

i 0,0075. 3810

При таком уклоне опасность схода будет очень велика и поэто­ му уклоны i делают не круче 0,003, оставляя несколько больше по­ ловины свеса гребня колеса в зацеплении с головкой внутреннего рельса.

Таким образом, для того, чтобы устранить опасность схода подвижного состава с рельсов, длина переходных кривых I должна

быть

. _h _ h

~ 7 ~ ' 0,003 ’

где h — возвышение наружного рельса в круговой кривой.

Рассмотрим теперь вопрос об опасности превышения допусти­ мых вертикальных нагрузок на наружную рельсовую нить и реак­ тивных нагрузок на подвижной состав. Экспериментальным путем установлено, что предельно допустимые нагрузки возникают при вертикальной скорости подъема подвижного состава на возвыше­ ние наружного рельса v„, равной 4,3 см!сек (0,155 км/ч). Для ■обеспечения нормальных условий работы пути и подвижного сос­ тава предельно допустимую скорость вертикального подъема уменьшили до 2,8 см!сек (0,1 км/ч).

Обозначая время прохода колесной парой переходной кривой через t и максимальную скорость движения поездов через нгаах, можно написать:

Чтобы избежать появления опасных вертикальных усилий в пу­ ти и подвижном составе, длина переходных кривых, выраженная

вметрах, должна быть не менее величины

/= 10 h “Ушах,

где h должно быть выражено в метрах, а ншах — в км/ч.

Например, при/г = 0,15 м и t w = 300 км/ч длина переход' ной кривой должна быть

1 = 10.0,15 • 100= 150 м,

а уклон возвышения наружного рельса

°И5

0, 001.

150

1 % о, а в трудных условиях— не более 2%0, при скоростях движе­ ния поездов до 100 км/ч и 0,5%о — при скоростях, больших

100 км/ч.

На восстанавливаемых линиях переходные кривые устраива­ ются только на тех участках, на которых они были до разруше-. ния и по которым движение поездов будет происходить с обычны-' ми скоростями. На участках с верхним строением, восстановлен­ ным после полного его разрушения с ограничением скоростей дви­ жения поездов до 30 км/ч, переходные кривые точно, с помощью

При постройке временных обходов, на которых скорость дви­ жения поездов будет не более 30 км/ч, и на краткосрочных обходах переходные кривые разрешается не устраивать.

Расчет укороченных рельсов и порядок их укладки

На отечественных железных дорогах, как это указывалось ра­ нее, стыки противоположных рельсовых нитей принято распола­ гать по наугольнику. Это условие легко выполняется на прямых участках пути. Для этого при укладке рельсов их подбирают па­ рами одинаковой длины, так как допуски в длине рельсов при их изготовлении составляют + 6 мм.

В кривых участках, где внутренняя рельсовая нить короче на­ ружной, укладываются укороченные рельсы, которые, как правило, чередуются с рельсами нормальной длины, и тем самым обеспе­ чивается минимальное несовпадение стыков наружной и внутрен­ ней рельсовых нитей. Несовпадение стыков может доходить до

сколько внутренняя рельсовая нить короче наружной. Эту величи­ ну можно определить расчетом (рис. 3.13).