Лекція №6

"Встановлення підвищення зовнішньої рейки в кривих ділянках колії"

Підвищення зовнішньої рейки. Мета та способи влаштування підвищення зовнішньої рейки.

В основному на прямих ділянках від дії рухомого складу обидві рейкові нитки завантажені вертикальними силами однаково. В аналогічних умовах при русі залізничного екіпажу на кривій ділянці колії з'являється відцентрова сила, яка створює додаткову дію коліс на зовнішню рейкову нитку.

Переміщення екіпажу в кривій складається з двох рухів: поступового та обертового навколо центру повороту екіпажа. Поворот екіпажу можливий тільки при ковзані коліс по рейкам, що викликає їх підвищений знос.

При неперервному повороті екіпажа в кривій виникає поперечне прискорення

1()

Відцентрова сила визначається за формулою:

(2)

де

т - маса екіпажу;

V - швидкість руху екіпажу;

R - радіус кривої;

G - вага екіпажу;

g - прискорення сили тяжіння.

Ця сила притискує екіпаж до зовнішньої нитки, ускладнює його поворот і тим самим збільшує направляючу силу і як наслідок боковий знос зовнішньої рейки.

Відцентрова сила як інерційна сила викликає не тільки зміщення в сторону зовнішньої рейкової нитки, але й крен кузова на ресорах. Внаслідок цього зміщується центр тяжіння підресорного і надресорної будівель. Тому може виникнути перевантаження зовнішньої рейкової нитки, як від безпосередньої дії відцентрової сили, що створює перекидний момент, так і за рахунок ваги екіпажу, лінія дії якого відхиляється від осі колії.

При гальмуванні виникають повздовжні сили, поперечні складові яких, також збільшують направляючі сили.

Якщо в кривій обидві рейкові нитки будуть знаходитись в одному рівні (в одній площині), то рівнодіюча відцентрової сили та сили ваги екіпажу буде відхилятись до зовнішньої рейки та перевантажувати її, відповідно при цьому буде розвантажуватись внутрішня рейка. Для того, щоб знизити бокову дію коліс на рейки зовнішньої рейкової нитки, зменшити перевантаження рейок зовнішньої нитки, отримати рівномірний знос рейок обох ниток і забезпечити пасажирам комфортабельність їзди, в кривих ділянках колії влаштовують підвищення зовнішньої рейкової нитки h (рис.1 ). В цьому випадку рейковий екіпаж нахиляється до горизонту і відцентрова сила І зменшується на величину горизонтальної складової Н сили ваги екіпажу.

Із рис. 1 видно, що

(3)

де h - підвищення зовнішньої рейкової нитки;

S₁ - відстань між осями рейок (приблизно дорівнює відстані між середніми

кругами катання коліс), в розрахунках рейкової колії приймають S₁ = 1.6 м.

Рівність відцентрової сили І та сили Н і є основою для розрахунків підвищення зовнішньої рейкової нитки в кривих ділянках колії, що встановлюється на період експлуатації залізниці.

Рис. 1. Сили, що діють на одиницю рухомого складу в кривій при підвищенні зовнішньої рейки.

Методика розрахунку

В кривих ділянках колії при радіусах 4000 м і менше зовнішня рейкова нитка повинна утримуватись вище внутрішньої. Підвищення зовнішньої рейкової нитки із техніко-економічних міркувань встановлюється за двома умовами:

перша - рейки зовнішньої та внутрішньої ниток повинні працювати в оптимальних умовах;

друга - пасажири не повинні випробувати неприємних відчуттів і порушень комфортабельності їзди.

Підвищення зовнішньої рейкової нитки в кривій визначається за умови забезпечення однакової вертикальної дії на обидві рейкові нитки від сумарного потоку поїздів за формулою:

(4)

де h_p - розраховане підвищення, мм;

12.5 - перехідний коефіцієнт, що дозволяє отримати підвищення в мм при

підстановці значень швидкості в км/год і радіуса в м;

R - радіус кривої, м;

V_cp - середньовиважена квадратична швидкість руху потоку поїздів (км/год), визначається за фактичною швидкістю всіх графікових поїздів, що рухаються по даній кривій.

Середньовиважена квадратична швидкість потоку поїздів визначається за фактичними швидкостями руху поїздів, які встановлюються на підставі опрацювання швидкостемірних стрічок локомотивів. При цьому середньовиважена швидкість визначається за формулою:

(5)

де п - порядковий номер поїзда у вибірці;

N - обсяг вибірки;

Q_n, V_n - фактичні відповідно маса, т; швидкість, км/год, n -го поїзда.

Методика опрацювання швидкостемірних стрічок і приклад розрахунку середньовиваженої швидкості приведені в Правилах.

Розрахунки середньовиваженої швидкості за формулою (5) рекомендується проводити у випадках перевірки і уточнення підвищення зовнішньої рейкової нитки, а у випадках встановлення підвищення при збільшенні допустимих швидкостей руху чи змінах структури поїздопотоку середньовиважена швидкість розраховується з використанням даних про швидкості поїздів, що одержані при тягових розрахунках. В цьому випадку середньовиважена швидкість поїздів при тягових розрахунках V_сер визначається за формулою:

(6)

де n_i; - добова кількість поїздів і - тої категорії;

i - кількість категорій поїздів;

Q_і, V_і - маса, т, і швидкість, км/год, поїзда відповідної категорії при тягових розрахунках.

Швидкості пасажирських і вантажних поїздів, що проходять по кривій, визначаються за даними швидкостемірів або за тяговими розрахунками, відкоригованими для наближення їх до фактичних швидкостей.

Відкоригована середньозважена швидкість визначається за формулою:

(7)

де k₁ - поправочний коефіцієнт, що являє собою показник використання максимальних можливих за тяговими розрахунками швидкостей сукупністю всіх поїздів. Розмір коефіцієнта k₁ залежить від місця розташування кривої, плану і профілю колії, тягових характеристик локомотивів, раціональної організації руху поїздів. В табл. 2.1 приведені вірогідні значення коефіцієнта k₁ для різноманітних експлуатаційних умов.

Таблиця 2.1.

Значення коефіцієнтів k₁, і k₂ для визначення середньовиваженої і мінімальної швидкостей з використанням даних тягових розрахунків

Найменування частин дільниці лінії та їх	Коефіцієнти
стисла характеристика	K1	K2
Перегони з крутими затяжними спусками
(перевальні дільниці):
- при швидкостях руху не більше 60 км/год	0,75...0,80	0,75
- при швидкостях руху від 60 до 100 км/год	0,80...0,85	0,65...0,80
Перегони з крутими затяжними підйомами	0,65...0,75	0,65...0,80
Перегони з різними по крутизні перемінними
уклонами, рівнинні дільниці:
- при швидкостях до 70 км/год	0,70...0,80	0,65...0,85
- при швидкостях від 70 до 100 км/год
на вантажному ходу;	0,65...0,75	0,60...0,75
- при швидкостях до 100 км/год
на пасажирському ходу	0,65...0,75	0,70...0,80
Проміжні станції, по яких основна частина
поїздів слідує без зупинок, підходи до них	0,70...0,80	0,65...0,75
Станції, з встановленою по ним швидкістю
40 км/год, по яких більшість поїздів
слідує без зупинки	0,70...0,75	0,45...0,50
Проміжні станції, на яких більша частина
вантажних поїздів зупиняється або
істотно знижує швидкість, підходи до них	0,50...0,65	0,40...0,60
Значні станції 3 підходами до них	0,40...0,60	0,40...0,60

Підвищення округляється до величини, кратної 5 мм, у ближчий бік.