Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка по ЖДП 1

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
615.1 Кб
Скачать

Значение Vср2 определяется по зависимости

V

2

=

ni Qi vi2

2

2

,

(2.2)

 

ni Qi

, км

ср

 

 

 

 

 

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

ni — суточное число поездов i-го вида;

Vi — средняя скорость движения поездов i-го вида на рассматриваемой кривой, определяемая по локомотивным скоростемерным лентам, км/ч. Необходимые для расчета данные приведены в задании.

Формулы по определению возвышения h для проектируемых новых линий (2.1) и для линий находящихся в эксплуатиции отличаются. В курсовом проекте задается эксплуатируемый участок, поэтому возвышение h определяется по формуле

 

 

V 2

 

 

h =

12,5К

ср

+ h , мм ,

(2.3)

 

 

 

 

 

R

 

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 =20 мм, при ско-

ростях от 141 до 160 км/ч значение

h =30 мм.

 

 

Расчетное возвышение должно быть проверено из условия обеспечения

комфортабельности езды пассажиров для максимальной скорости пассажирских поездов Vмах.пасс по формуле

 

V2

 

 

h min =12,5

мах.пасс

163α

нп , мм ,

(2.4)

 

 

R

 

 

где αнп = 0,7 м/с2 – допускаемая величина непогашенного центробежного ус-

корения.

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

Согласно ПТЭ [5] на отечественных железных дорогах максимальное возвышение принято ограничивать величиной hmax = 150 мм. Если по расчету окажется, что h > hmax = 150 мм, следует на вновь строящихся линиях увеличить радиус кривой, а на эксплуатируемых линиях ограничивают скорость движения пассажирских поездов из условия αнп = 0,7 м/с2 при h = 150 мм по

формуле

Vmax = 4,6 R , км/ч.

(2.5)

Подробно об определении возвышения наружного рельса в кривой стр.52 – 54 [6].

10

Пример. Дано: nгр = 25пп/ сут, ; nпс =15пп/ сут, nск =1пп/ сут,

Q

гр

=3500т; Q

=1000т, Q

=620т,V гр

= 75 ,V пс = 95

V скор =135

км/ч,

 

пс

 

ск

 

max

 

max

 

max

 

R=1450. Для данного значения радиуса

h=0 мм. По формуле 2.2

 

 

 

V 2

=

25·3500·752 +15·1000·952

+1·620·1352

= 6195.3 (км/ ч)2

 

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

25·3500 +15·1000 +1 620

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h =12,5·1,2·

6195.3

 

+ 0 = 64.902

мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1450

 

 

 

 

 

Из условия обеспечения комфортабельности езды пассажиров для максимальной скорости поездов по формуле 2.4:

135

2

163·0,7 = 43.01 мм.

hmin =12,5·

 

1450

 

Значение возвышения наружного рельса принимаем: h=65 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. Устройство переходных кривых

Форма переходной кривой должна обеспечивать плавное изменение кривизны, возникающих инерционных сил и соответствующих им ускорений. Теоретически правильная переходная кривая, отвечающая всем условиям, имеет форму радиоидальной спирали (клотоиды), уравнение которой имеет вид

 

С

 

(2.6)

lx = ρ,

 

где lx – длина дуги переходной кривой от начала координат;

 

ρ – переменный радиус переходной кривой;

 

С – параметр переходной кривой, который равен:

 

С = l0 R,

(2.7)

где l0 -полная длина переходной кривой.

В декартовой системе координат уравнение радиоидальной спирали выражается в виде ряда:

y =

x3

(1+

2x 4

 

+

293x3

 

+...)

(2.8)

6C

35C

2

237000C

4

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

Для практических целей удобнее, если координаты радиоидальной спирали выражены через длину lx и параметр С:

x = lx (1

 

l4x

 

 

+

 

 

293x3

 

 

...).

40C

2

 

 

3456C

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

l3x

(

1

 

 

 

l4x

 

 

 

+

 

l3x

 

 

...)

2C

3

168C

2

21120C

4

 

 

 

 

 

(2.9)

(2.10)

Однако разбивка на местности такой кривой и содержание ее весьма затруднительно. Поэтому на практике вместо радиоидальной спирали пользуются кубической параболой. При кубической параболе кривизна К меняется пропорционально не длине кривой lx, а пропорционально абсциссе x (см. рис. 2.2). Для определения элементов разбивки переходной кривой (см. рис.2.3) применяются упрощенные формулы при известном радиусе кривой R и принятой длине переходной кривой l0:

- угол поворота переходной кривой φ0:

ϕ

 

 

=

l0

 

 

,

(2.11)

0

2R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- абцисса конца переходной кривой x0:

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 = l0

 

 

l04

 

 

,

(2.12)

 

40C

2

 

 

 

 

 

 

 

 

- ордината конца переходной кривой у0:

 

 

 

 

 

 

 

 

y0 =

 

l3

,

 

 

 

(2.13)

 

6C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- расстояние от начала переходной кривой до проекции центра кривой на прямую m:

m=x0 – Rsinφ0 .

(2.14)

12

Уровень головки наружного рельс

 

 

hx

h

Профиль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уровень головки внутреннего рельса

 

x

 

 

 

 

НПК

 

 

 

 

lx

 

lo

φо

 

 

 

 

ρх

yo

План

 

 

 

КПК

ρ=R

R

Рис. 2.2. Переходная кривая

Рис. 2.3. Разбивка переходной кривой способом сдвижки круговой кривой внутрь

13

- величина сдвижки круговой кривой относительно прямой при устройстве переходной кривой p:

p =

l

0 .

(2.15)

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

24R

 

Возможность устройства переходных кривых проверяется из условия:

R(α −2ϕ0 ) Lmin ,

(2.16)

где α - угол поворота кривой, рад;

Lmin -минимально допустимая длина круговой кривой.

Рекомендуемые значения Lmin=30 м, в сложных условиях Lmin =15 м, или даже Lmin=0.

2.2.2. Назначение длины переходных кривых

Длина переходной кривой l0 зависит от многих условий: принятого уклона отвода возвышения i, скорости движения V, допустимой величины нарастания горизонтальных ускорений ψ, допустимой скорости подъема колеса по наружному рельсу и т.д.

Длина переходной кривой устанавливается:

1) из условия непревышения допустимого уклона i при прямолинейном отводе возвышения наружного рельса:

l0

=

h

,

(2.17)

i

 

 

 

 

где i - уклон отвода возвышения наружного рельса в тысячных.

На участках железных дорог со скоростями до 120 км/ч величина уклона отвода возвышения принимается i=0,001 (1 мм на 1,0 м пути), при скоростях от до 121 до 160 км/ч значение i=0,00067 (1 мм на 1,5 м пути).

Длина переходных кривых в метрах должна быть, как правило, не меньше, чем определенные зависимости:

- при скоростях движения до 100 км/ч:

l0 = h

(2.18)

- при скоростях движения 101-120 км/ч:

l0 =1,2 h

(2.19)

- при скоростях движения 121-160 км/ч:

14

l0 =1,5 h

(2.20)

Здесь h – возвышение наружного рельса в кривой в мм.

2) из условия ограничения величины нарастания непогашенного поперечного ускорения ψ:

l0 =

V 3

,

 

 

 

мах

(2.21)

3.6

3

ψ R

 

 

 

 

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

3) из условия ограничения вертикальной скорости f подъема колеса по наружному рельсу:

l0

=

hVмах

(2.22)

f

 

 

 

При f = 110 км/ч и величине возвышения h в мм, длина переходной кривой в метрах будет определяться по формуле

l0 = 0,01 h Vмах .

(2.23)

За окончательное значение длины переходной кривой l0 принимается наибольшая из величин, полученных по формулам 2.18 – 2.23 округленное до 10 м в большую сторону.

При этом длина переходной кривой должна быть не менее:

-при радиусе круговой кривой от 3000 до 1500 м – 30 м;

-при радиусе круговой кривой от 1499 до 1000 м – 40 м;

- при радиусе круговой кривой от 999 до 710 м

– 50 м;

- при радиусе круговой кривой 709 м и менее

– 60 м.

После того как принято значение l 0 , по зависимости 2.11 определяется

угол поворота переходной кривой φ0 в радианах и проверяется возможность устройства переходных кривых по зависимости 2.16. Здесь необходимо учесть, что значение угла поворота кривой α проставляется также в радианах.

Если условие выполняется, то по зависимостям 2.12 – 2.15 определяются все параметры, необходимые для разбивки кривой на местности.

Если условие по зависимости 2.16 не выполняется, то устанавливается длина переходной кривой l0 при Lmin =0, то есть при α=2φ0:

15

l0=R·α. (2.24)

Значение l0 округляют до одного метра в меньшую сторону и принимают за расчетное. Затем уточняют значение φ0 и определяют все параметры для разбивки переходной кривой, вычерчивают "Схему разбивки переходной кривой" в соответствии с рис. 2.3 с указанием всех расчетных параметров. После этого подсчитываются координаты х и у промежуточных точек через каждые 10 м длины переходной кривой по формулам:

х = l

 

l4

 

 

1

x

,

(2.25)

40C2

 

 

х

 

 

 

y =

l3x

 

1

l4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(2.26)

2C

3

168C

 

 

 

 

2

 

Вычисления выполняют в табличной форме, по примеру табл. 2.1.

 

 

 

 

 

Таблица 2.1

l

0

10

20

….

l0=…

х

0

 

 

 

 

у

0

 

 

 

 

16

2.3. Укладка укороченных рельсов

На железных дорогах Российской Федерации принята укладка рельсов по "наугольнику", то есть стыки по обеим рельсовым нитям должны находиться в одном створе. Допускается забег стыка одной рельсовой нити относительно стыка другой рельсовой нити не более половины стандартного укорочения рельса. Стыки рельсов должны располагаться в середине шпального ящика симметрично относительно стыковых шпал.

В кривых внутренняя рельсовая нить короче, чем наружная, так как имеет меньший радиус на величину расстояний между осями рельсовых нитей S1. Для выполнения требования ПТЭ [5] относительно расположения стыков по внутренней нити кривой укладываются так называемые укороченные рельсы. С целью унификации типоразмеров для отечественных железных дорог принято четыре типа укорочения рельсов. Для рельсов с нормальной длиной 25,0 м стандартное укорочение К принято равным 80 и 160 мм, то есть укладываются укороченные рельсы по внутренней нити длиной 24,92 м или 24,84 м. Для рельсов с нормальной длиной 12,5 м стандарт укорочения принят трех типов; 40,80

и120 мм.

Вкривых несовпадение стыков допускается на величину не более половины стандартного укорочения К.

2.3.1. Расчет укорочения рельсов

Укорочение внутренней рельсовой нити ε по отношению к наружной в любом стыке кривой определяется по зависимости

ε =S1 ϕ,

(2.27)

где S1 =1600 мм - расстояние между осями рельсов; φ - угол поворота кривой в данной точке, в рад.

Общая величина укорочения внутренней нити в пределах всей кривой по сравнению с наружной, следовательно, определится по зависимости

ε = S1 α ,

(2.28)

где α - угол поворота кривой, в рад, В пределах переходной кривой угол поворота φ зависит от длины дуги

переходной кривой от начала координат lx и равен

ϕ =

l2х

,

(2.29)

2C

 

 

 

17

Укорочения в пределах

 

переходной кривой εпк-х в

любой

точке будет равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

= S

l2x

 

 

 

(2.30)

пкх

2C

 

 

 

1

 

Полное укорочение в пределах переходной кривой εпк равно

 

 

ε

 

= S

 

l02

.

 

(2.31)

 

 

 

 

 

 

пк

 

1

 

2C

 

Полное укорочение в пределах круговой кривой εКК имеющей длину Lkk

определяется по зависимости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

= S

 

Lkk

.

(2.32)

 

 

кк

 

 

 

 

 

1

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если переходные кривые имеют одинаковую длину l0, то полное укорочение внутренней нити кривой на всем протяжении будет равно

ε = εkk + 2εпк .

(2.33)

2.3.2 Расчет количества и порядка укладки укороченных рельсов

При известных значениях угла поворота кривой α и радиусе кривой R;

принятых значениях длин переходных кривых l0

и соответствующих им зна-

чений углов поворота φо, определяют длину круговой кривой Lkk

по формуле

Lkk = R(α−2ϕ0 ) .

(2.34)

Общая длина кривой L будет равна

 

 

L = Lkk +2l0 .

 

(2.35)

При одинаковых длинах переходных кривых

l0 правильность вычисле-

ний можно проверить по зависимости

 

 

L = Rα+l0 .

 

(2.36)

Для дальнейших расчетов большое значение имеет правильность принятия величины стандартного укорочения К одного рельса. В первом приближении можно определить по зависимости

18

K S

 

lp

,

(2.37)

R

 

1

 

 

 

где lp – нормальная длина рельса (25 м или 12,5 м).

Значение полного укорочения внутренней нити ε определяют по формуле (2.27); а полную длину кривой L по зависимости (2.36).

Общее количество укороченных рельсов N, требующихся для укладки во

внутреннюю, рельсовую нить, равно

ε

 

 

N =

.

(2.38)

 

 

K

 

Расчет и размещение укороченных рельсов производится путем составления таблицы 2.2. Порядок ее составления приводится ниже.

1. Устанавливают положение первого стыка относительно начала переходной кривой а1 (см. рис. 2.4). В курсовом проекте величина а1 задана и она находится в пределах прямой, что и указывается в таблице.

Рис. 2.4. Схема укладки укороченных рельсов

19