Заметили в тексте ошибку? Выделите ошибку мышью и нажмите, пожалуйста, Ctrl+Enter Спасибо!
Описание железнодорожного пути. Устройства кривых. Возвышение наружного рельса в кривой
Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар
подвижного состава. Колесная пара состоит из стальной оси, на которую наглухо насажены
колеса, имеющие для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни. Поверхность
катания колес подвижного состава в средней части имеет коничность 1/20, которая
обеспечивает более равномерный износ, большее сопротивление горизонтальным силам,
направленным поперек пути, меньшую чувствительность к неисправностям его и препятствует
появлению желоба на поверхности катания, затрудняющего прохождение колесных пар
по стрелочным переводам. В соответствии с этим и рельсы устанавливаются также с
подуклонкой 1/20, что при деревянных шпалах достигается за счет клинчатых подкладок,
а при железобетонных — соответствующим наклоном поверхности шпал в зоне опирания
рельсов.
Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи.
Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 + 3 мм), двух толщин
гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного
прохождения колесных пар. Ширина нормальной (широкой) колеи в прямых и кривых участках
пути с радиусом более 349 м принята в СССР 1520 мм с допусками в сторону уширения
б мм и в сторону сужения 4 мм. До 1972 г. нормальной на наших дорогах считалась
ширина колеи 1524 мм; сужение ее до 1520 мм принято для уменьшения зазора между
колесами и рельсами, что при возросших скоростях движения способствует уменьшению
расстройств пути.
В соответствии с ПТЭ верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен
быть в одном уровне Разрешается на прямых участках пути на всей протяженности каждого
из них содержать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой.
При сооружении пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против
другого по па-угольнику, что по сравнению с расположением стыков вразбежку уменьшает
число ударов колесных пар о рельсы, а также позволяет заготавливать и менять рельсошпальную
решетку целыми звеньями с помощью путеукладчиков.
Для того чтобы каждая колесная пара не могла поворачиваться вокруг вертикальной
оси, колесные пары вагона или локомотива соединяют по две и более жесткой рамой.
Расстояние между крайними осями, соединенными рамой, называется жесткой базой, а
между крайними осями вагона или локомотива — полной колесной базой. Жесткое соединение
колесных пар обеспечивает устойчивое положение их на рельсах, но в то же время затрудняет
прохождение в кривых малого радиуса, где возможно их заклинивание. Для облегчения
вписывания в кривые современный подвижной состав выпускают на отдельных тележках
с небольшими жесткими базами.
Жесткая и полная колесные базы: а — электровоза ВЛ8, б — одной секции тепловоза ТЭЗ, в
— паровоза серии ФД, г — четырехосного полувагона
Особенности устройства пути в кривых
В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются:
возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение
колеи при малых радиусах, укладка укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити,
усиление пути, увеличение расстояния между осями путей на двух- и многопутных линиях. Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и
менее для того, чтобы нагрузка на каждую рельсовую нить была примерно одинаковой
с учетом действия центробежной силы, для равномерного износа наружного и внутреннего
рельсов, а также погашения центробежного ускорения, отрицательно влияющего на комфортность
езды пассажиров. Размер возвышения зависит от скорости движения поездов и радиуса
кривой и обычно не превышает 180 мм (в России - 150 мм).
Известно, что при следовании подвижного состава по кривой радиусом R возникает
центробежная сила
где m - масса единицы подвижного состава;
G- вес единицы подвижного состава;
g - ускорение силы тяжести
При возвышении наружного рельса на величину h появляется составляющая сила
веса Н, направленная внутрь кривой.
Схема сил, действующих на подвижной состав в кривой при возвышении наружного
рельса<
Из рисунка понятно, что отношение H/G равно отношению h/s1. Следовательно
Н = Gh/s1.
Для одинакового давления на рельсовые нити необходимо, чтобы Н уравновешивала
I, тогда равнодействующая N будет перпендикулярна наклонной плоскости пути.
Учитывая, что угол α мал и при максимальном допускаемом
возвышении наружного рельса 150 мм cos α = 0,996, можно
принять, что Н=I.
Тогда
Откуда
Подставляя s1=1,6м, g=9,81 м/с2 и выражая
скорость v в км/ч, а радиус R в метрах, получим возвышение в мм
h=12,5v2/R
Поскольку в реальных условиях по кривым проходят поезда разной массы Qi,
и с различными скоростями Vi, то для равномерного износа рельсов
в приведенную формулу подставляют среднюю квадратическую скорость
При h=2,5vср2/R в поездах, следующих со скоростями
выше vср, на пассажиров и грузы будет действовать непогашенное ускорение,
равное разнице между центробежным ускорением v2/R и направленным
к центру кривой ускорением gh/s1
На дорогах бывшего СССР допускаемое непогашенное ускорение составляет 0,7 м/с2
и лишь в исключительных случаях 0,9 м/с2. При движении поездов со скоростью
менее vср нагрузка на внутренний рельс будет больше, чем на наружный.
Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава круговые кривые сопрягаются
с прямыми участками с помощью переходных кривых. Между смежными кривыми на железной
дороге предусматриваются прямые вставки минимальной величиной от 30 до 150 м в зависимости
от категории линии и направления кривых (в одну или в разные стороны).
Устройства переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения
кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле. Переходная кривая в плане
представляет собой кривую переменного радиуса, уменьшающегося от ∞ (бесконечно
большого) до R — радиуса круговой кривой с уменьшением кривизны пропорционально
изменению длины. Кривая, обладающая таким свойством, представляет собой радиоидальную
спираль, уравнение которой выражается в виде ряда
где С — параметр переходной кривой (С=lR)
В связи с тем что длина переходной кривой l мала по сравнению, с С,
практически достаточно ограничиться двумя первыми членами ряда приведенной формулы.
В профиле переходная кривая в обычных условиях представляет собой наклонную линию
с однообразным уклоном i = h/l.
План и профиль переходной кривой. НПК - начало переходной кривой.
КПК — конец переходной кривой
Уширение колеи производится для обеспечения вписывания
подвижного состава в кривые. Поскольку колесные пары закреплены в раме тележки таким
образом, что в пределах жесткой базы они всегда параллельны между собой, в кривой
только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные будут находиться
под углом Это вызывает необходимость увеличения зазора между гребнями колес и рельсами
во избежание заклинивания колесных пар. Для свободного вписывания двухосной тележки
в кривую необходимая ширина колеи:
Sc=qmax+fн+4
где fн— стрела изгиба кривой по наружной нити при хорде 2λ;
qmax — максимальное расстояние между наружными гранями гребней колес;
4 — допуск по сужению колеи, мм.
Схема свободного вписывания в кривую двухосной тележки
Установлены следующие нормы ширины колеи в кривых:
при R≥ 350 м — 1520 мм;
при R = 349-300 м- 1530 мм,
при R≤ 299 м —1535 мм.
Укладка укороченных рельсов во внутреннюю нить необходима для исключения
разбежки стыков. Поскольку внутренняя рельсовая нить в кривой короче наружной, то
укладка, в нее рельсов той же длины, что и в наружную, вызовет забегание стыков
вперед на внутренней нити. Для устранения разбежки стыков при каждом радиусе кривой
необходимо иметь свою величину укорочения рельса. В целях унификации
применяют стандартные укорочения рельсовых звеньев длиной
25 м на 80 и 160 мм. Общее число укороченных рельсов
n, требующихся для укладки в кривой,
n = e/k,
где e — общее укорочение, k — стандартное укорочение одного рельса
Укладку укороченных рельсов во внутренней нити чередуют с укладкой рельсов нормальной
длины так, чтобы забег стыков не превышал половины укорочения, т. е. 40; 80 мм. Усиление пути в кривых производится при R<1200 м для обеспечения необходимой
равнопрочности с примыкающими прямыми. Для этого увеличивают число шпал на километр,
уширяют балластную призму с наружной стороны кривой, ставят несимметричные подкладки
с большим плечом в наружную сторону, отбирают наиболее твердые рельсы. В круговых
кривых на двух- и многопутных линиях увеличивается расстояние между осями путей
в соответствии с требованиями габарита, что достигается в пределах переходной кривой
внутреннего пути за счет изменения ее параметра С.
Выписка из Правил технической
эксплуатации железных дорог Российской Федерации
Глава III. Сооружения и устройства путевого хозяйства. План и профиль пути 3.4. Железнодорожный путь в отношении радиусов кривых, сопряжения прямых
и кривых, крутизны уклонов должен соответствовать утвержденному плану и профилю
линии. 3.5. Станции, разъезды и обгонные пункты, как правило, должны располагаться
на горизонтальной площадке; в отдельных случаях допускается расположение их на уклонах,
не превышающих 0,0015; в трудных условиях допускается увеличение уклонов, но, как
правило, не более чем до 0,0025.
В особо трудных условиях на разъездах и обгонных пунктах продольного или полупродольного
типа, а с разрешения МПС и на промежуточных станциях, на которых не предусматривается
маневров и отцепки локомотива или вагонов от состава, допускаются уклоны более 0,0025
в пределах станционной площадки. Допускаются также в особо трудных условиях с разрешения
МПС уклоны более 0,0025 при удлинении приемо-отправочных путей на существующих станциях,
при условии принятия мер против самопроизвольного ухода вагонов или составов (без
локомотивов).
Для предотвращения самопроизвольного ухода вагонов или составов (без локомотива)
на станциях, разъездах и обгонных пунктах вновь построенные и реконструированные
приемо-отправочные пути, на которых предусматривается отцепка локомотивов от вагонов
и производство маневровых операций, должны иметь, как правило, продольный профиль
с противоуклонами в сторону ограничивающих стрелок и соответствовать нормативам
на его проектирование.
В необходимых случаях для предупреждения самопроизвольного выхода вагонов на другие
пути должно предусматриваться устройство предохранительных тупиков, охранных стрелок,
сбрасывающих башмаков или стрелок.
Во всех случаях расположения станций, разъездов и обгонных пунктов на уклонах должны
быть обеспечены условия трогания с места поездов установленной весовой нормы.
3.6. Станции, разъезды и обгонные пункты, а также отдельные парки и вытяжные
пути должны располагаться на прямых участках. В трудных условиях допускается размещение
их на кривых радиусом не менее 1500 м.
В особо трудных условиях допускается уменьшение радиуса кривой до 600 м, а в горных
условиях - до 500 м. 3.7. План и профиль главных и станционных путей, а также подъездных путей,
принадлежащих железной дороге, должны подвергаться периодической инструментальной
проверке.
Организация работ по инструментальной проверке плана и профиля путей, изготовлению
соответствующей технической документации, а также составлению масштабных и схематических
планов станций возлагается на службы пути железных дорог с привлечением для выполнения
этих работ проектных институтов, проектно-изыскательских и проектно-сметных групп.
Дистанции пути должны иметь:
чертежи и описания всех имеющихся на дистанции сооружений и устройств путевого
хозяйства, а также соответствующие стандарты и нормы;
масштабные и схематические планы станций, продольные профили всех главных
и станционных путей, сортировочных горок, а также подъездных путей, где обращаются
локомотивы дороги.
Продольные профили сортировочных горок, подгорочных и вытяжных путей на сортировочных,
участковых и грузовых станциях проверяются не реже одного раза в три года, на остальном
протяжении станционных путей профиль проверяется не реже одного раза в 10 лет. Продольный
профиль главных путей на перегонах проверяется в период проведения капитального
и среднего ремонта путей. По результатам проверок устанавливаются конкретные сроки
производства работ по выправке профилей. Участки, на которых производится реконструкция
пути и другие работы, вызывающие изменения плана и профиля, проверяются исполнителями
работ после их окончания с представлением в дистанцию пути, а на станциях и начальнику
станции соответствующей документации.
При возведении на территории станции новых объектов, расширении или переносе существующих
любая организация, выполняющая такие работы, должна незамедлительно передавать начальнику
дистанции пути и начальнику станции исполнительную документацию, определяющую привязку
объекта к существующему развитию станции.
Рекомендовать эту статью
Код для вставки на Ваш сайт или блог