Проектирование ж.д. пути на обходе

Радиус переходной кривой меняется от бесконечности до радиуса круговой кривой.
Схема переходной кривой в увязке с отводом возвышения наружной рельсовой нити и изменением центробежной силы представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Схема переходной кривой:а – изменение возвышения наружной рельсовой нити над внутренней; б – план участка пути с переходной кривой (по оси пути); в – изменение центробежной силы.
При расчете элементов переходной кривой прежде всего необходимо определить длину переходной кривой l0, м, по следующей формуле:
, (3.4)
где h – возвышение наружного рельса;
i – уклон отвода возвышения.
В соответствии с [5, таблица 2.1] для vmax п = 100 км/ч i = 1,0 :

Полученное значение округляем до величины кратной 10, принимаем .
Этой переходной кривой при R=1000м будет соответствовать параметр:

Угол поворота на протяжении переходной кривой:
, (3.5)

Проверим возможность разбивки кривой по зависимостям:
и .
Угол поворота кривой трасс:ы
.
Длина круговой кривой:
.
Проверка выполняется:
;
;
Разбивка переходных кривых возможна.
Определим вид переходной кривой и координаты для ее разбивки в прямоугольной системе.
Проверим возможность применения в качестве переходной кривой кубической параболы

Численное значение правой части выражения

Условия не выполняются 15601653м, поэтому для разбивки переходной кривой принимаем радиальную спираль с определением координат по формулам:
, (3.6)
, (3.7)
Расчет представим в табличной форме (таблица 3.1) с шагом .
Таблица 2.1. Координаты переходной кривой по радиоидальной спирали
li , м , м 10 10,000 0,003 20 20,000 0,026 30 30,000 0,090 40 40,000 0,213 50 49,995 0,416 60 59,994 0,719 70 69,986 1,143 80 79,968 1,706 90 89,937 2,428 100 99,900 3,331 По результатам расчетов построим график (рисунок 3.3) в масштабе 1:100.

Рисунок 3.3. Координаты переходной кривой.
Определим элементы переходной кривой, необходимые для разбивки ее на местности. Сдвижка р, м, круговой кривой внутрь определяется по формуле:
p = yк− R·(1−cosφ0) (3.8)
где yк – координата у конца переходной кривой, м.
p = 3,331−1000·(1−cos 5о) = 2,662 м.
Расстояние m0, м, от начала переходной кривой до первоначального положения тангенсного столбика определяется по формуле:
, (3.9)
где m – расстояние от начала переходной кривой до нового положения тангенсного столбика, м, определяемое по формуле:
m = xк−Rsinφ0, (3.10)
где xк – координата х конца переходной кривой, м.
Тогда:
m = 99,900−1000·sin 5о = 112,80м;

Полная длинна кривой Lкр, м, (с переходными кривыми) определяется по формуле:
Lкр = 2l0+R(β−2φ0); (3.11)
Lкр = 2·100+1000(0,54−2·0,1) = 740м.
Суммарный тангенс новой кривой , м, определяется по формуле:
; (3.12)
м.
Суммарная биссектриса Б, м, определяется по следующей формуле
; (3.13)

3.4. Расчет числа укороченных рельсов на внутренних нитях кривых
В связи с тем, что в пределах кривых радиус внутренней рельсовой нити несколько меньше (на величину S0 = 1600 мм) радиуса наружной рельсовой нити, длина внутренней нити меньше наружней.
Для компенсации этой разницы и обеспечения укладки рельсовых нитей с положением стыков по одной нормали к продольной оси пути по внутренней нити кривой укладываются укороченные рельсы.
Полное укорочение на двух переходных кривых и круговой кривой будет равно:
, (3.14)
где укорочение на переходной кривой; укорочение на круговой кривой; S0 – расстояние между осями рельсов (S0 =1600 мм); длина переходной кривой; длина круговой кривой
м
Ввиду невозможности обеспечить точное расположение «по наугольнику» стыков, во внутренней и наружной нитям допускается забег их на величину не более принятого укорочения.
Число укороченных рельсов необходимых для укладки на внутренней нити кривой определим как:
, (3.15)
где Ki – типовое укорочение рельсов (для R=1000 м Ki =80 мм).

Принимаем Ny=11шт.

4 Расчет и проектирование обыкновенного стрелочного перевода
4.1 Принципиальная схема обыкновенного стрелочного перевода
К основным элементам одиночного стрелочного обыкновенного перевода представленного на рисунке 4.1 относят: стрелку, комплект крестовиной части, соединительные пути и переводные брусья или другое подрельсовое основание.

Рисунок 4.1. Одиночный обыкновенный стрелочный перевод (основные части):рамные рельсы; 2- остряки; 3-переводной механизм; 4- контррельсы; 5-усовики; 6- сердечник; 7- переводные брусья.
4.2 Расчетная геометрическая схема обыкновенного стрелочного перевода
Основными характеристиками обыкновенного стрелочного перевода (рисунок 4.2) являются:
угол между рабочими гранями крестовины; -марка крестовины;
ЦП – центр стрелочного перевода ( точка пересечения осей прямого и бокового путей);
МЦ – математический центр крестовины (точка пересечения рабочих граней сердечника);
начальный угол криволинейного остряка; полный стрелочный угол;
практическая (полная) длина перевода;
теоретическая длина перевода;
большие полуоси перевода;
малые полуоси перевода;
радиус переходной кривой;
радиус криволинейного остряка;
длина криволинейного остряка;
длина прямолинейного остряка;
передний вылет рамного рельса;
длина рамного рельса;
задний вылет рамного рельса;
ордината в корне остряка;
передний вылет крестовины;
задний вылет крестовины;
длина прямой вставки;
ширина колеи в стрелочном переводе.
Для проектирования стрелочного перевода необходимо решить ряд задач:
определить основных геометрических параметров перевода в целом и его разбивочных размеров;
рассчитать геометрические размеры стрелки;
определить геометрические размеры крестовины.

Рисунок 4.2. Расчетная геометрическая схема обыкновенного стрелочного перевода.
4.3 Исходные данные
Основными исходными данными при проектировании стрелочного перевода являются:
тип верхнего строения пути;
скорость на ответвление (30 км/ч);
марка стрелочного перевода 1/9;
допустимое значение ускорения J0=0,33 м/с2;
допустимое значение постоянно действующего не погашенного ускорения γ0=0,43 м/с2;
ордината в корне остряка у0=0,18 м.
4.4 Основные параметры стрелки
4.4.1 Начальный стрелочный угол, радиусы остряка и переводной кривой, полный стрелочный угол
К основным геометрическим параметрам стрелки относятся:
βн – начальный угол криволинейного остряка;
– радиус перевода кривой;
R0 – радиус остряка;
β – полный стрелочный угол;
Начальный угол остряка зависит от наибольшей скорости движения на боковой путь, допустимого угла удара, зазора, с которым колесо подходит к остряку, и допустимого центробежного ускорения в начале остряка:
, (4.1)
где скорость движения на боковой путь, по условию ;
допустимый параметр потери кинематической энергии при ударе, ;
максимальный вероятный зазор между гребнем колеса и рамным рельсом, для колеи 1520;
допустимая величина внезапно появляющегося поперечного ускорения, по условию ;

Зная синус угла определим его значение:
βн= arcsin 0,0196=0,0196 рад (107/23//).
Так как величина начального угла βн оказалась больше 18 минут (условие прочности), то радиус кривизны начальной части остряка, где центробежное ускорение возникает внезапно, определяется из выражения:
, (4.2)
а радиус остальной части остряка и переводной кривой:
, (4.3)
где – постоянное действующее ускорение, по условию =0,43 м/с2.
Тогда по формулам (4.2) и (4.3) получено:
=210,77м;
м.
Полный стрелочный угол:
(4.4)
.
Для безопасного прохождения гребней колес по желобу его величина должна быть:
, (4.5)
где ширина колеи по прямому пути в корне остряка, принимаем 1521 мм;
минимальная насадка колес, принимаемая 1437 мм;
минимальная толщина гребня колеса, принимаемая 25 мм;
сумма допусков на уширение (сужение)
При указанных выше значениях для рельсов типа Р65 по формуле (4.5):
.
4.4.2 Длина криволинейного остряка и рамных рельсов
Длина остряка определяется из выражения:
, (4.6)
.
Длину рамного рельса определим проекцией остряка на рамный рельс и величиной переднего и заднего вылетов рамного рельса:
(4.7)
Передний вылет рамного рельса (рисунок 4.3) определено зависимостью:
,
где С – расстояние между осями стыковых брусьев, 420 мм;
число пролетов между осями, 5шт;
смещение начала остряка относительно переводного бруса, 41 мм; а- пролет между осями, 500мм;
.

Рисунок 4.3. Схема к определению длины переднего вылета рамного рельса.
Задний вылет рамного рельса определено типом корневого крепления и конструкцией стыка:
, (4.8)
где число пролетов в пределах заднего вылета рамного рельса, 2шт;
.
Проекция криволинейного остряка на прямом направлении рамного рельса:
(4.9)

По формуле вычислено (4.7) значение длины рамного рельса:

4.5 Геометрические характеристики крестовины
4.5.1 Основные параметры жесткой крестовины
К основным параметрам крестовины относится:
угол крестовины ;
ее марка 1/N=tg;
передний вылет крестовины n;
задний вылет крестовины m.
4.5.2 Угол крестовины и длина прямой вставки перед ее математическим центром
Угол крестовины определен по заданной марке крестовины N=9:
; (4.9)

Величина прямой вставки d перед математическим центром крестовины определен:
(4.10)
м
4.5.3 Минимальная длина сборной крестовины с литым сердечником
Крестовина (рисунок 4.4) состоит из передней (усовой) и хвостовой части.

Рисунок 4.4. Схема к определению длины сборной крестовины.
Длина крестовины определяется из выражения:
, (4.11)
где m – длина хвостовой части крестовины; n-длина передней части крестовины.
Для рельсов типа Р65 принимают B=150 мм; b=75 мм; 2V=175 мм;lн = 800 мм; X1=80 мм;
(4.12)
мм =2,570 м.
Длина хвостовой части при и ранее указанных данных формула имеет вид:
(4.13)
мм =2,070м
По формуле (4.11) длина крестовины:
.
4.6 Определение основных параметров стрелочного перевода
4.6.1 Теоретическая и практическая длина стрелочного перевода
К основным параметрам эпюры стрелочного перевода относятся: теоритическая и практическая длинна стрелочного перевода, большие и малые полуоси.
Теоретическая длина стрелочного перевода это расстояние от начала остряка до математического центра крестовины. Практическая длина стрелочного перевода (рисунок 4.5) равна:
, (4.14)
где передний вылет рамного рельса;

Рисунок 4.5. Основные геометрические параметры стрелочного перевода.
(4.15)


4.6.2 Малые и большие полуоси стрелочного перевода
Расстояние от центра стрелочного перевода до математического центра крестовины
, (4.16)
м
Расстояние от стрелочного перевода до начала остряка:
LT-b0 (4.17)

Расстояние от центра стрелочного перевода до оси зазора переднего стыка рамного рельса:
(4.18)

Расстояние от центра стрелочного перевода до оси зазора в хвосте крестовины
(4.19)

4.7 Ординаты для разбивки переводной кривой
Определение ординат переводной кривой можно производить различными способами. Наиболее распространенный способ состоит в следующем. За начало прямоугольной системы координат принимают точку А, лежащую на рабочей грани рамного рельса против корня остряка (рисунок 4.6). Абсциссы Хn принимают равными последовательно 1, 4, 6, 8, 10 и т.д., а конечную абсциссу Xn определяют:

Рисунок 4.6. Схема к определению ординат переводной кривой.
(4.20)
Текущие ординаты определим по формуле:
(4.21)
где
Расчет ординат приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Расчет ординат переводной кривой
, м sinγi cosγi Yi, м 0 0 0,032855 0,0468 0,18 2 0,0123 0,0592 0,0713 0,268 4 0,0247 0,0716 0,0963 0,353 6 0,0372 0,0841 0,1213 0,457 8 0,0494 0,0963 0,1457 0,698 10 0,0617 0,1086 0,1703 0,856 12 0,0623 0,1099 0,1723 0,925 14 0,0636 0,1109 0,1738 0,987 16 0,0639 0,1110 0,1740 0,999 18 0,0640 0,1110 0,1745 1,010 18,40 0,0642 0,1111 0,1753 1,068 4.8 Установление ширины колеи
Ширину колеи устанавливают в следующих ответственных местах стрелочного перевода (рисунок 4.7):
в переднем стыке рамного рельса – Sрр;
у начала остряков – S0;
в корне остряков по прямому и боковому путям стрелочного перевода –
в середине переводной кривой – Sпк;
в крестовине – Sк.
Из условия вписывания ходовой тележки локомотива и взаимодействия колес с элементами стрелочного перевода нормальная ширина колеи на обыкновенном стрелочном переводе 1520 мм. Ширина колеи принимается согласно таблице 4.2 принимается по типовым эпюрам.

Рисунок 4.7. Ширина колеи в ответственных местах стрелочного перевода.
Таблица 4.2. Ширина колеи в ответственных местах стрелочного перевода для колеи 1520 мм.
Марка
крестовины Тип стрелочного перевода Ширина колеи, мм в перед-
нем стыке
рамного
рельса, Sрр у начала
остря-
ков, S0 в корне остряка в середине
перевод-
ной кри-
вой, Sпк в кре-
стовине,Sк по прямо-
му пути, по боко-
вому пути, 1/9 Р65 1520 1524 1521 1520 1524 1520 Таблица 4.3. Допуски на уширение и сужение рельсовой колеи.
Допуск Уширение Сужение Ширина колеи в переднем стыке рамного рельса 4 2 У начала остряков 4 2 В корне остряка 4 2 В середине переводной кривой 10 2 В районе крестовины 3 2 4.9 Определение длин рельсовых нитей стрелочного перевода
Стрелочный перевод состоит из рамных рельсов, остряков, крестовин, контррельсов и рельсовых нитей. Длины рамных рельсов, остряков, крестовин были определены ранее. Определению подлежат длины рельсовых нитей l1, l2, l3, l4 (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8. Схема к определению длин рельсовых нитей стрелочного перевода.
Длины рельсовых нитей определены по формулам:
, (4.22)
, (4.23)
, (4.24)
, (4.25)
где стыковой зазор в переднем стыке рамного рельса , принимают равным 8мм;
расчетный стыковой зазор в корне остряка, принимают равным 5мм; стыковой зазор на заднем вылете рамного рельса, принимают равным 0 мм.
По формулам (4.22), (4.23), (4.24) и (4.25) определены длины рельсовых нитей:


















Список использованных источников
Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утв. Приказом Минтранса России от 21.12.2010 г. М.: Трансинфо ЛТД, 2011. 256 с.
Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» от 29 дек. 2012 г. в 2?91р. М.: ОАО РЖД», 2012. 234 с.
Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» 18.01.2013 г. № 75р. М.: ОАО «РЖД», 2013. 222 с.
Железнодорожный путь: Учеб. / Под ред. Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт, 1999. 405 с.
Расчеты и проектирование железнодорожного пути: Учеб. пособие для студентов вузов ж.-д. трансп. / В.В. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др.; Под ред. ВВ. Виноградова и А.М. Никонова. М.: Маршрут, 2003. 486 с.
Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги колеи 1520 мм. СТИ Ц-01-95. М.: Транспорт, 1995. 199 с.
Альбом соединения и пересечения путей железных дорог колеи 1520 мм МНС. (Т. 1. Кн. 2. Переводы стрелочные). Изд. ПТКБ главного управления пути МПС. 1981. 101 с.
Руководство по ведению стрелочного хозяйства. Утп. ЦП «РЖД» 28.12.2007 г. М.: ВНИИЖТ, 2007. 249 с.








57