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/с² 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/с² [7,8].

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

(3.2)

По избежание расстройств и износов элементов пути грузовые поезда должны следовать по кривым со скоростями, соответствующими диапазону непогашенных ускорений ±0,3 м/с².

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению +0,3 м/с² определяется по формуле:

, (мм)

(3.3)

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению −0,3 м/с² при минимальной скорости движения грузовых поездов определяется по формуле:

, (мм)

(3.4)

В исключительных случаях в отдельных кривых, когда из-за низких минимальных скоростей движения грузовых поездов возвышение, полученное по формуле (3.4) требует ограничения максимальных скоростей пассажирских или грузовых поездов, величина возвышения может быть определена из условия а _нп= − 0,4 м/с². Величина возвышения, соответствующая этому непогашенному ускорению, определяется по формуле:

, (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/с² 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

Допускаемая скорость движения поездов, км/ч	Максимальная допустимая величина уклона отвода, мм/м
	0,7
	1,0
	1,2
	1,4
	1,6
	1,7
	1,9
	2,1
	2,3
	2,5
	2,7
	2,9
	3,0
	3,1
	3,2
Закрытие движения	>3,2

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.