3.2 Расчет пути на прочность

Расчеты прочности пути осно­ваны на положении, что его конструкция находится в исправном состоянии, соответствующем требованиям ПТЭ и действующим нормам. Гео­метрические параметры рельсовой колеи должны соответствовать удовлетворительному состоянию пути.

Важнейшими характеристиками упругих свойств верхнего строения пути являются модуль упругости рельсового основания и коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса.

Модуль упругости рельсового основания U численно равен равно­мерно распределенной реакции основания, возникающей на единицу длины рельса при упругой осадке основания, равной единице.

Коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса

где Е - модуль упругости рельсовой стали, Е = 2,1 * 10⁵ МПа;

I - момент инерции поперечного сечения рельса в вертикальном направлении, м .

Коэффициент относительной жесткости для типовых конструкций пути находится в пределах 0,9... 1,8 м , а модуль упругости основания летом 23...29,5 МПа при деревянных шпалах на щебеночном балласте и 110…167 МПа при железобетонных шпалах. Зимой модуль упругости увеличивается в 1,5. ..2,0 раза.

Расчетные характеристики подвижного состава. Динамически силы воздействуют на путь через колеса подвижного состава и рельс. В расчетах учитывают воздействия на путь одной тележки вагона или локомотива. Конструкция экипажной части различных типов подвижного состава должна находиться в исправном состоянии, соответствующем требованиям ПТЭ и техническим нормам.

Исходные данные: Расчетные локомотивы ЧС200 и ВЛ10, 4-осный грузовой вагон с тележками

ЦНИИ-ХЗ-0.Максимальная скорость движения пассажирских поездов в кривой составляет 112км/ч, в прямой-128 км/ч [п.1.3].Максимальная скорость движения грузовых поездов составляет 75 км/ч.

Характеристики пути: прямой участок и кривая радиусом R=600м

Конструкция пути: рельсы Р65, шпалы железобетонные, эпюра шпал в прямой 1840 шт/км и в кривой 2000 шт/км, скрепление КБ, балласт щебень, прокладки повышенной упругости.

В расчетах учтен приведенный износ рельсов 3 мм.

Расчетные характеристики пути:

Конструкция пути		Р65(6)(ЖБ)Щ
Время года		зима		лето
План		кривая	прямая		кривая	прямая
U, МПа		165	150		110	100
K, м-1		1,573	1,536		1,421	1,338
F·10-4,м2		78,24	78,24		78,24	78,24
JГ·10-8,м4		550	550		550	550
JB·10-8,м4		3208	3208		3208	3208
W0	10-6,м3	435	435		435	435
W6		417	417		417	417
α0		0,403	0,403		0,433	0,433
ω·10-4,м2		518	518		518	518
Ωα,м2		0,2975	0,2975		0,2975	0,2975
b		0,27	0,27		0,27	0,27
α*l		0,7	0,7		0,7	0,7
h, м		0,55	0,55		0,55	0,55

Расчетные характеристики подвижного состава:

Подвижная единица	Pст, кН	qк, кН	Жр, МН/м	fст	d,м	li	е0·10-2, м	f		Vконстр м/с
								в прямой	в кривой
ЧС200	97,5	16,25	0,91	0,197	1,25	3,20	0,047	1,16	1,26	55,5
ВЛ10	115	31,6	1,16	0,135	1,25	3, 0	0,047	1,25	1,33	27,7
ЦНИИ Х3	115	9,95	2,0	0,048	0,95	1,85	0,068	1,18	1,33	33,3