За счет чего устраивается возвышение наружного рельса в кривых

Возвышение наружного рельса

Возвышение наружного рельса в криволинейных участках пути — необходимо для уравновешивания центробежных сил, действующих на подвижной состав, предотвращения его опрокидывания, обеспечения одинакового вертикального износа рельсов обеих рельсовых нитей и снижения у пассажиров неприятных ощущений, возникающих при движении поезда по криволинейному участку пути.

Возвышение наружного рельса при известных ширине колеи и конструкции подвижного состава зависит главным образом от установленных скоростей движения поездов и радиуса кривой (на отечественных железных дорогах 4000 м и менее).

Для обеспечения одинаковых вертикальных износов и сроков службы рельсов обеих нитей необходимо, чтобы при возвышении h₀ (рис. 1) сумма нормальных давлений от всех поездов на наружную нить равнялась сумме нормальных давлений от тех же поездов на внутреннюю нить, а центростремительная сила (G·sin α) — центробежной силе (I·cos α). Максимальное значение возвышения наружного рельса на отечественных железных дорогах принято 150 мм. При изменении условий эксплуатации значение возвышения наружного рельса в кривой приводят в соответствие с расчётным значением. Изменение (отвод) возвышения наружного рельса от нуля на прямых до соответствующего размера на круговых кривых производится постепенно в пределах так называемых переходных кривых. Практически возвышение наружного рельса в пределах криволинейного участка обеспечивается большей толщиной балластного слоя под шпалами под наружной рельсовой нитью (рис. 2).

На мостах возвышение наружного рельса достигается:

при мостовом полотне на балласте — увеличением толщины балластного слоя с наружной стороны; при деревянных поперечинах — установкой пролётного строения с поперечным наклоном или в крайнем случае — укладкой под брусья деревянных прокладок; при металлических поперечинах и непосредственной укладке рельсов на железобетонную плиту делают специальный расчёт.

Источник

Методика определения возвышения наружного рельса в кривых участках пути

Приложение к указанию МПС России
от 17.03.S7 г. № С 333у

МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА
В КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ

Утверждаю
Начальник Департамента пути
и сооружений
___________________ С.А. Рабчук
«12» февраля 1997 г.

Допускаемые скорости движения поездов по сопряжениям кривых и стрелочным переводам, уложенным в кривых, устанавливаются в соответствии с приказом МПС № 2ЦЗ от 14 июля 1994 г.

Величина возвышения в круговой кривой определяется начальником дистанции пути и утверждается начальником железной дороги.

3. Величина возвышения в кривой в мм определяется по формулам:

— для пассажирского поезда

— для грузового поезда

— для потока поездов

где и — максимальные скорости соответственно пассажирского и грузового поезда, установленные в кривой по приказу Начальника дороги (км/ч);

— приведенная скорость поездопотока, определяемая согласно приложению 1 (км/ч);

Предварительный выбор формулы, дающей большее возвышение, может быть проведен по номограмме, приведенной в приложении 2.

4. Для многорадиусных кривых величина возвышения рассчитывается по минимальному радиусу, полученному после расчета выправки кривой. При этом для других радиусов должно обеспечиваться соблюдение нормативов по предельным непогашенным ускорениям в соответствии с Приказом 2ЦЗ от 14.7.1994 г.

Величина радиуса может быть определена по ленте путеизмерителя ЦНИИ-2 по приближенной формуле (для масштаба записи 1:2)

Соотношение величин R и £ представлено в табл. 1.

Источник

Возвышение наружного рельса

Возвышение наружного рельса в кривом участке пути, как его найти. Недостаток и увеличение возвышения наружного рельса, придельное возвышение.

Максимальная скорость движения поезда в кривой зависит от центробежных сил во взаимодействии подвижного состава и пути, которые в свою очередь определяют устойчивость подвижного состава против опрокидывания, поперечную нагрузку на путь, уровень комфорта для пассажиров и сохранность груза.

Первые два критерия непосредственно относятся к безопасности движения поездов, третий и четвертый — к качеству пассажирских и грузовых перевозок.

Для нейтрализации центробежной силы в кривых наружный рельс укладывают с некоторым возвышением относительно внутреннего. Это возвышение обычно измеряется в миллиметрах.

На практике для таких случаев в зависимости от степени компенсации центробежной силы используют понятия достаточного, недостаточного и избыточного возвышения, также выражаемого в миллиметрах.

Для колеи 1520 мм это возвышение(в мм) рассчитывается по формуле:

где: V — скорость движения (км/ч); R — радиус круговой кривой в метрах.

Недостаток возвышения наружного рельса

В силу различий между конструкциями подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта к последнему предъявляются менее строгие требования, благодаря чему автомобили могут двигаться по шоссе с большей скоростью, чем поезда по параллельной линии, что отрицательно сказывается на конкурентоспособности железнодорожного транспорта.

Для преодоления этих затруднений на ряде железных дорог в последнее время все шире внедряется подвижной состав, в конструкции которого заложена возможность компенсации недостатка возвышения наружного рельса в кривых. Такие поезда известны как состоящие из вагонов с наклоняемыми кузовами.

Концепция этих поездов основана на использовании разницы между предельными величинами указанного недостатка возвышения по комфорту (эта величина равна 150 мм) и по безопасности (эта величина определяется из условий предотвращения опрокидывания вагонов или поперечного смещения пути).

Для сохранения требуемого уровня комфорта кузов принудительно наклоняется внутрь кривой, тем самым давая пассажирам ощущение того, что возвышение наружного рельса больше, чем в действительности.

С применением технологии наклона кузовов вагонов поезда могут в обычной эксплуатации обращаться на линиях с кривыми, имеющими недостаток возвышения наружного рельса до 260 мм (на некоторых железных дорогах в опытном порядке и до 300 мм).

Технология наклона кузовов уже достаточно хорошо известна. Тем не менее следует отметить, что МСЖД недавно подготовил проект документа 518 по приемочным испытаниям поездов, в которых эта технология применена, и в настоящее время готовит документ по параметрам инфраструктуры линий, на которых предполагается пустить такие поезда в обращение.

Необходимо также иметь в виду, что при интенсивной работе систем наклона кузовов, т. е. на линиях с большим числом последовательно расположенных обратных кривых малого радиуса, недостаток возвышения наружного рельса может вызвать у некоторых пассажиров ощущение морской болезни.

Это явление объясняется частым попеременным поворотом кузова в разные стороны относительно продольной оси и особенно заметно при большой амплитуде (большом угле) наклона.

Помимо квазистатических ускорений, обусловленных некомпенсированными центробежными силами, имеют место динамические, обусловленные отклонениями в геометрии пути. При рассмотрении способов повышения уровня комфорта путем устранения причин динамических ускорений можно допустить некоторое увеличение статических.

Поэтому для повышения скорости движения поездов в кривых за счет указанного фактора железные дороги расширяют полигон применения бесстыкового пути, повышают качество подбивки балласта современными путевыми машинами и улучшают демпфирующие характеристики рессорного подвешивания подвижного состава.

Увеличение возвышения

Железные дороги, желающие применить технологию наклона кузовов вагонов, должны приобретать специализированный подвижной состав. Поскольку его цена выше, чем обычного, срок окупаемости может оказаться неприемлемым.

Для повышения скорости движения поездов с использованием обычного подвижного состава целесообразно рассмотреть возможность увеличения возвышения наружного рельса в кривых.

Предельная величина возвышения установлена равной 150 мм. Эта величина остается неизменной в сторону увеличения в течение длительного времени, поскольку необходимо обеспечить устойчивость вагонов поездов, движущихся в данной кривой с низкой скоростью или остановившихся в ней, и комфорт для находящихся в них пассажиров.

На линиях с преимущественным обращением грузовых поездов она может быть ограничена 130 мм. В то же время могут быть исключения.

Так, на железных дорогах Франции, где подход несколько иной, для линий, по которым обращаются обычные или высокоскоростные моторвагонные поезда, верхний предел допустимой величины возвышения поднят до 180 мм.

Поэтому при определении максимального возвышения наружного рельса в кривых необходимо убедиться, хотя бы теоретически, в том, что это не приведет к неблагоприятным последствиям для безопасности движения поездов, прежде всего в отношении схода подвижного состава с рельсов, что особенно важно для вагонов с жесткими рамами, более чувствительных к нарушениям геометрии пути. Естественно, при этом принимаются во внимание и экономические соображения.

Между прямой и следующей за ней круговой кривой устраивают переходную кривую, обычно имеющую форму клотоиды с постепенно уменьшающимся радиусом. В этой переходной кривой возвышение наружного рельса также постепенно увеличивается от нуля до установленной для данной круговой кривой величины.

Темп нарастания возвышения характеризуется постоянным для данной кривой градиентом, величина которого определяет интенсивность так называемого скручивания пути, также подлежащего проверке на устойчивость подвижного состава.

Это значит, что для увеличения возвышения наружного рельса круговой кривой с сохранением обеспечивающего безопасность движения поездов градиента его нарастания в переходной кривой необходимо увеличить длину последней. Однако это не всегда осуществимо, особенно если в пути имеют место следующие одна за другой с небольшими промежутками обратные кривые.

Для преодоления этого затруднения предложено сохранить длину переходных кривых, но отказаться от уменьшения их радиуса пропорционально алгебраической длине, т. е. допустить непостоянство градиента возвышения наружного рельса.

Увеличение возвышения наружного рельса при разных значениях градиента нарастания возвышения в переходной кривой:

зоны 1 и 2 — переходная кривая;

зона 3 — круговая кривая;

g 0 — постоянный градиент возвышения;

Соотношение между направляющей силой Y и нагрузкой от колеса Q является решающим фактором безопасности движения поезда по «скручивающемуся» пути. МСЖД определил критическую величину отношения Y/Q равной 1,2.

Однако в ходе ряда испытаний на железных дорогах Франции установлено, что допустима бóльшая величина этого отношения, в каждом отдельном случае зависящая от угла набегания колес на рельсы или, иначе говоря, от радиуса кривой.

Из этого следует, что для обеспечения безопасности в отношении схода подвижного состава допустимая степень скручивания пути в кривых большого радиуса может быть больше, чем в кривых малого радиуса.

Отсюда вытекает возможность устройства переходной кривой, в которой возвышение наружного рельса постепенно доходит до 180 мм (по крайней мере, в кривых радиусом более 420 м) при сохранении исходной длины данной переходной кривой.

Более того, согласно результатам исследований в кривых радиусом более 1000 м возвышение наружного рельса может быть доведено до 200 мм при условии, что градиент нарастания возвышения не превышает 2 мм/м.

Однако указанные допущения необходимо проверить на практике с точки зрения комфорта для пассажиров, сохранности грузов, а также проблем с укладкой и содержанием пути с меняющимся градиентом нарастания возвышения наружного рельса в переходных кривых.

Источник

Методика определения возвышения наружного рельса в кривых

Настоящая методика предназначена для расчета возвышения наружного рельса в кривых участках пути на железнодорожных путях со скоростями движения пассажирских поездов до 140 км/ч, грузовых – 90 км/ч включительно. Порядок установления возвышения на скоростных линиях определяется отдельным указанием.

Возвышение наружного рельса определяется, исходя из условий минимизации воздействия на путь грузовых поездов при обеспечении максимальных скоростей пассажирских для данных условий. Используемые при расчетах скорости не должны превышать допустимых по условиям безопасности движения поездов в соответствии с действующим приказом МПС России «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм» /51/.

Допускаемые скорости движения поездов в кривой и соответствующее им возвышение разрабатываются службой пути и устанавливаются приказом начальника железной дороги.

Возвышение наружного рельса устраивается в кривых радиусом 4000 м и менее. Согласно инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути ЦП-774 от 01.07.2000 г. /52/ возвышение с учетом допусков не должно превышать 150 мм.

На станционных путях возвышение устанавливается в соответствии с Инструкцией по текущему содержанию пути.

Возвышение наружного рельса в кривых пересчитывается в случаях:

– разработки проектов реконструкции, капитального и среднего ремонта пути;

– увеличения установленных скоростей движения;

– введения постоянных ограничений скорости;

– снятия ограничений скорости движения.

Изменение величины возвышения производится в ходе плановых ремонтных работ согласно утвержденной проектной документации.

По условиям обеспечения безопасности движения поездов номинальное значение максимального поперечного непогашенного ускорения, направленного наружу кривой (а_н), не должно превышать 0,7 м/с 2 на уровне буксы подвижного состава.

Непогашенное поперечное ускорение, как известно, определяется по формуле:

, (8.1)

где V – скорость движения; R – радиус кривой, м; g – ускорение силы тяжести; h – возвышение наружного рельса; S₀ – расстояние между осями рельсовых нитей (в расчетах обычно принимают S₀=1,6 м).

При подставке в формулу (8.1) V в км/ч и h в мм она примет вид:

, (8.2)

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение этого условия для самого скорого поезда, определяется по формуле:

(8.3)

В обычной практике по этой формуле определяется возвышение для самого скорого пассажирского поезда при скорости V_{max п}.

(8.4)

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению +0,3 м/с 2 определяется по формуле:

,

(8.5)

Возвышение наружного рельса кроме формулы (8.5) рассчитывают из условия одинакового вертикального воздействия колес подвижного состава на наружный и внутренний рельсы кривой. При этом предполагается, что средневзвешенная величина α_н = 0 в формуле (8.2).

, (8.6)

где V_ср – средневзвешенная скорость потока поездов по данной кривой радиуса R. Так как получить реальные данные о поездопотоке путейцам и особенно проектным организациям затруднительно, часто используют приближенные данные V_ср = 0,8 V_{max г}. Тогда формула (8.6) будет иметь вид

, (8.7)

Из полученных по формулам (8.3), (8.5) и (8.7) величин возвышения принимается большее и округляется до значения, кратного 5 в большую сторону.

Минимальная величина возвышения в кривых (кроме закрестовинных и на стрелочных переводах) должна быть не менее 15 мм.

При производстве работ по устройству возвышения рекомендуется полученную расчетом величину увеличивать на 5 мм с учетом последующих осадок наружной нити пути.

Расчетное значение радиуса кривой нужно откорректировать с учетом норм и допусков при текущем содержании колеи.

Отступления от номинальных значений колеи в плане ЦП-774 /52/ определяются разностью смежных стрел, измеренных от середины хорды длиной 20 м. В диапазоне скоростей движения пассажирских поездов 81-140 км/ч и грузовых в диапазоне 71-90 км/ч эти отступления ограничиваются величиной 10 мм.

Как известно, стрела f между дугой и хордой длиной 2λ = 20 м определяется по формуле f = λ 2 /2R и f = f_н+Δf. Здесь f и R – фактические значения стрелы и радиуса кривой, Δf – отступление от номинального значения стрелы f_н. Из этих выражений определяется фактическое значение радиуса кривой R через номинальное R_н.

. (8.8)

Согласно ЦПТ-53 /53/ в ходе приемки работ после ремонта пути отклонение фактического среднего радиуса круговой кривой не должно превышать 8% при скоростях движения поездов 100-140 км/ч и 10% при скоростях менее 100 км/ч.

Следовательно нормативный радиус из паспорта кривой при расчете возвышения наружного рельса нужно уменьшить на эти величины.

Если величина превышает 150 мм, то в кривой завышена максимальная установленная скорость движения и не соблюдается ограничение по непогашенному ускорению.

Если превышает 150 мм, то нужно принять согласно /53/ h_у =140 мм и ограничить допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов по формулам /54/:

;

(8.9)

.

(8.10)

с округлением в меньшую сторону до величины, кратной 5 км/ч.

Если на участке указанной протяженности встречаются кривые с разными величинами возможной максимальной скорости, то необходимо установить по ним одинаковую скорость и после этого рассчитать новые значения возвышений наружного рельса. При этом следует проверить соблюдение нормативов допускаемых непогашенных ускорений во всех кривых.

Для многорадиусных кривых расчет величины возвышения проводится, начиная с кривой минимального радиуса. При этом сначала следует уточнить длину участка с минимальным радиусом (при близких значения стрел изгиба). Если длина этого участка меньше 50 м и он появился в результате плохого содержания кривой по направлению в плане, производится расчет и выправка кривой и только после уточнения минимального радиуса определяется возвышение.

При этом длины переходных кривых устанавливаются из условий отвода возвышения (разницы возвышений), скорости нарастания поперечного непогашенного ускорения и скорости подъема колеса по отводу для соответствующей максимальной скорости движения.

Если при этом разница между расчетными возвышениями на отдельных участках составной кривой менее 20 мм, в границах всей кривой может устанавливаться одинаковое возвышение, обеспечивающее соблюдение норм допускаемых непогашенных ускорений на всем ее протяжении. При большей разнице, расчет возвышения ведется отдельно для каждого радиуса кривой с устройством переходных кривых и соответствующих отводов возвышения.

Дата добавления: 2016-03-05 ; просмотров: 10796 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Общие положения. Расчет возвышения наружного рельса в кривых

Расчет возвышения наружного рельса в кривых

Устройство возвышения наружного рельса в кривых необходимо для обеспечения безопасности движения поездов, комфортабельности езды пассажиров и минимизации сил взаимодействия пути и подвижного состава.

При расчете возвышения наружного рельса в кривых участках пути должно быть обеспечено движение грузовых поездов в установленном диапазоне непогашенных ускорений и оптимизация взаимоувязанных соотношений установленных скоростей грузовых и пассажирских поездов.

Возвышение наружного рельса определяется, исходя из условий минимизации воздействия на путь грузовых поездов при обеспечении максимальных скоростей пассажирских для данных условий. Используемые при расчетах скорости не должны превышать допустимых по условиям безопасности движения поездов в соответствии с действующим приказом МПС России «Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм» [6] и максимальных скоростей, полученных по тяговому расчету для самого скорого поезда в данной кривой.

По условиям обеспечения безопасности движения поездов значение максимального поперечного непогашенного ускорения, направленного наружу кривой (а_нп), не должно превышать 0,7 м/с 2 на уровне буксы подвижного состава.

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение этого условия для самого скорого поезда, определяется по формуле:

(3.1).

В обычной практике по этой формуле определяется возвышение для самого скорого пассажирского поезда при скорости V_{max пасс}.

Для скоростного подвижного состава с улучшенными динамическими характеристиками величина а_нп может быть составлять до 0,8-1,5 м/с 2 [7,8].

В таких случаях величина возвышения наружного рельса может быть определена по формуле:

(3.2)

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению +0,3 м/с 2 определяется по формуле:

, (мм)

(3.3)

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению −0,3 м/с 2 при минимальной скорости движения грузовых поездов определяется по формуле:

, (мм)

(3.4)

, (мм)

(3.5)

За максимальную скорость, установленную приказом начальника железной дороги для расчета возвышения, принимается кусочно-линейная аппроксимация кривой скорости, получаемой по тяговому расчету для самого скорого графикового пассажирского и грузового поезда [9]. Расчет производится на основе допускаемых скоростей движения обращающегося на участке подвижного состава с учетом всех постоянно действующих и длительных ограничений по стандартной программе тяговых расчетов. Завышение максимальной установленной скорости не допускается.

Минимальная установленная скорость грузовых поездов определяется:

— на затяжных подъемах как расчетно-минимальная скорость по тяговому расчету;

— по заложенному в график времени хода на перегоне грузовых поездов унифицированного веса;

— на участках перед крупными станциями, где большинство поездов отклоняется на боковой путь – по скорости отклонения;

— в исключительных случаях, на участках, где вследствие высокой плотности поездопотока движение устойчиво происходит со скоростями ниже графиковых, разрешается определять минимальную скорость грузовых поездов по выборочному анализу скоростемерных лент по методике, изложенной в приложении 1;

Установленную скорость одной величины рекомендуется назначать с учетом возможности ее реализации поездами на участке достаточного протяжения:

при скорости 140 км/ч − длиной 15-20 км;

при скорости 120 км/ч − длиной 10-15 км;

при скорости 100 км/ч − длиной 7-10 км;

при скорости 90 км/ч − длиной 5 км;

при скорости 80 км/ч и менее − длиной 3 км.

Проверка возможности реализации установленной скорости осуществляется тяговыми расчетами.

Если на участке указанной протяженности встречаются кривые с разными величинами возможной максимальной скорости, то необходимо установить по ним одинаковую наименьшую скорость и после этого рассчитать новые значения возвышений наружного рельса. При этом следует проверить соблюдение нормативов допускаемых непогашенных ускорений во всех кривых.

Для многорадиусных кривых расчет величины возвышения проводится, начиная с кривой минимального радиуса. При этом сначала следует уточнить длину участка с минимальным радиусом (при близких значения стрел изгиба). Если длина этого участка меньше 50 м и он появился в результате плохого содержания кривой по направлению в плане, производится расчет и выправка кривой и только после уточнения минимального радиуса определяется возвышение. При этом длины переходных кривых устанавливаются из условий отвода возвышения (разницы возвышений), скорости нарастания поперечного непогашенного ускорения и скорости подъема колеса по отводу для соответствующей максимальной скорости движения.

Если при этом разница между расчетными возвышениями на отдельных участках составной кривой менее 20 мм, в границах всей кривой может устанавливаться одинаковое возвышение, обеспечивающее соблюдение норм допускаемых непогашенных ускорений на всем ее протяжении. При большей разнице, расчет возвышения ведется отдельно для каждого радиуса кривой с устройством переходных кривых и соответствующих отводов возвышения.

При окончательном выборе величины возвышения наружного рельса необходимо проверить возможность его отвода в пределах переходной кривой уклоном установленной крутизны, а также длину прямой вставки между сопряженными кривыми. Уклоны отвода возвышения в зависимости от максимальной скорости движения приведены в табл. 3.1.

Минимальная величина возвышения в кривых (кроме закрестовинных и на стрелочных переводах) должна быть не менее 15 мм.

В пологих кривых с расчетным непогашенным ускорением менее 0,3 м/с 2 возвышение может не устраиваться.

Полученные в результате расчета возвышения округляются до величин, кратных 5 мм в большую сторону при использовании формулы (3.1) и в меньшую сторону при использовании формул (3.4.) и (3.5.).

Таблица 3.1- Уклоны отвода возвышения наружного рельса в зависимости от допускаемых скоростей движения

Примечание. Уклон устраивается на всей длине переходной кривой. Допускается до проведения планового ремонта пути сохранение приведенных в табл. уклонов на ее отрезках длиной не менее 30 м.

Если уклон превышает допустимый, необходимо рассмотреть возможность удлинения переходной кривой или, в крайнем случае, понизить допускаемую скорость движения для уменьшения величины возвышения.

При производстве работ по устройству возвышения рекомендуется полученную расчетом величину увеличивать на 5 мм с учетом последующих осадок пути, если наружная нить является полевой и возвышение определяется по формуле (3.1.).

При проектировании переходных кривых рекомендуется принимать величину уклона отвода возвышения на 0,1- 0,2 мм/м меньше максимальной. Во всех случаях проверяется величина непогашенного ускорения по формуле:

,

(3.6.)

В формулах, приведенных выше, принята следующая размерность: возвышение наружного рельса в кривой − мм, радиус кривой − м, скорость движения поездов − км/ч.

Источник