Проектирование колеи на участке сдвижки и участке поворота двухпутной линии

Курсовой проект

 

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

И СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА»

 

по дисциплине

«Железнодорожный путь»

 

 

Выполнил: студент гр. СЖД–3

 

 

Проверил: Замуховский А.В.

 

 

Москва 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………..3

1. Проектирование колеи на участке сдвижки и участке поворота двухпутной линии

1.1. Общие положения…………………………………………………………………………….............4

1.1.1. Рельсовая колея на прямых участках……………………………………………………………...4

1.1.2. Ширина рельсовой колеи в кривых……………………………………………………….............4

1.2. Расчет рельсовой колеи на участке сдвижки……………………………………………………….5

1.3. Расчет рельсовой колеи на участке поворота………………………………………………............8

2. Проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода

2.1. Общие положения……………………………………………………………………………..........14

2.2. Расчет стрелочного перевода………………………………………………………………………15

3. Расчет верхнего строения пути на прочность

3.1. Общие положения…………………………………………………………………………………...18

3.2. Расчет пути на прочность…………………………………………………………………………...18

3.3. Расчет прочности основной площадки земляного полотна………………………………………24

4. Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути

4.1. Общие положения…………………………………………………………………………………...26

4.2. Расчет устойчивости бесстыкового пути…………………………………………………………..26

Список использованной литературы…………………………………………………………………..29

 

Введение

 

Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенной для движения поездов (подвижного состава). Он состоит из верхнего строения (рельсошпальная решетка в балластной призме, стрелочных переводов), нижнего строения (земляное полотно) и искусственных сооружений (мосты, водопропускные трубы, тоннели и др.).

От технического состояния железнодорожного пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава.

В свою очередь работа железнодорожного пути характеризуется весьма сложными условиями его загружения динамическими нагрузками подвижного состава и воздействиями природных факторов (суточные и годовые изменения температур и влажности, атмосферные осадки в виде дождей и снега, промораживание и оттаивание балласта и земляного полотна и др.).

Проектирование колеи на участке сдвижки и участке поворота двухпутной линии

Общие положения

Рельсовая колея на прямых участках

Рельсовая колея характеризуется шириной S, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов, обусловленной коничностью 1:20 колес подвижного состава. Ширина колеи тесно связана с размерными параметрами колесной пары.

На прямых участках всегда имеется свободный зазор d=d₁+d₂ между внутренними гранями головок рельсов и гребнями колес подвижного состава, благодаря чему обеспечивается свободный проход подвижного состава при минимуме сил взаимодействия колес и рельса.

Шириной колесной пары q называют расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости. Последняя расположена на 13 мм ниже средних кругов катания. Здесь же измеряется и ширина колеи S.

Согласно ПТЭ для локомотивов и вагонов, обращающихся со скоростью до 120 км/ч включительно, Т=1440 ± 3 мм; толщина гребня h_max = 33 мм, h_min = 25мм. Ширина колеи S в прямых установлена равной 1520 мм с допуском по уширению +8 мм и по сужению -4 мм, а на участках, где ограничена скорость движения 50 км/ч и менее – по уширению +10 мм, а по сужению -4 мм.

 

 

Ширина рельсовой колеи в кривых

Ширина рельсовой колеи определяется из условия вписывания тележек подвижного состава (жесткой базы) в кривые соответствующего радиуса. Длиной жесткой базы L называется расстояние между крайними осями тележки или безтележечного экипажа, остающимися при движении взаимно параллельными.

В зависимости от соотношения размеров рельсовой колеи и сил, приложенных к жесткой базе экипажа, могут быть различные схемы вписывания экипажа в кривых.

При свободном вписывании наблюдается минимальное силовое взаимодействие ходовых частей подвижного состава и колеи, а, следовательно, имеют место минимальные износы рельсов и колес.

При заклиненном вписывании колесные пары жесткой базы тележек не имеют никакой поперечной свободы, вследствие чего создаются особо неблагоприятные условия взаимодействия подвижного состава и рельсовой колеи в кривой. Заклиненное вписывание в нормальных условиях эксплуатации не допускается.

Промежуточное положение жесткой базы тележки между заклиненным и свободным вписыванием характеризует принудительное вписывание, допускаемое в основном для локомотивов.

 

Рисунок1.1 Параметры сдвижки пути

1. Определим радиус R для сдвижки и возвышение наружных рельсов.

Найдем возвышение наружного рельса:

 

Проверим комфортабельность прохождения грузовых поездов по непогашенному поперечному ускорению:

 

расчет выполнен верно, т.к. для грузовых поездов непогашенное ускорение ограничивается величиной .

 

Принимаем радиус сдвижки R=1180м и возвышение h=60мм.

 

 

2.Определение основных параметров переходных кривых при R=1180м.

Длина переходной кривой

=128, i=0,68

 

Принимаем =90 м

Параметр переходной кривой

Угол поворота φ_о на протяжении переходной кривой

Проверим возможность применения в качестве переходной кривой уравнение кубической параболы:

Условие выполняется, но для разбивки кривой принимаем уравнение радиоидальной спирали.

Расстояние от начала переходной кривой до отнесенной точки тангенса:

Для возможности устройства переходных кривых угол поворота β должен быть

3. Определение основных параметров сдвижки.

Строительная вставка , U₁=100м, т.к. категория пути 1

Минимальная величина сдвижки равна

Так как по заданию E_o=135м, то такую сдвижку можно устроить.

Найдем фактический угол β:

Проверим правильность вычисления угла β:

Следовательно, расчет сделан правильно. Отметим, что угол β удовлетворяет условию , так как 0,26855 рад>0,10169 рад.

Определим величину длины сдвижки:

Общие положения

Соединения путей осуществляются стрелочными переводами - одиночными, двойными, перекрестными.

Одиночные стрелочные переводы, кроме обыкновенных, бывают несимметричные, имеющие два центра. В этих переводах основной путь разветвляется на разные стороны или на одну сторону; такие переводы называются разносторонними и односторонними. Двойные стрелочные переводы принципиально образуются совмещением двух одиночных с некоторым сдвигом их вдоль пути и соответствующим конструктивным оформлением. Двойные стрелочные переводы занимают несколько меньше мест, чем два обыкновенных, но конструктивно значительно сложнее и труднее в эксплуатации; они имеют три крестовины. Перекрестные стрелочные переводы получили большое распространение. Заменяя два обыкновенных, они занимают меньше места, что и является их единственным достоинством. Недостатки заключаются в том, что вместо четырех остряков эти переводы имеют восемь и вместо двух крестовин – четыре, причем две из них тупые – более сложные по конструкции и содержанию. Перекрестные стрелочные переводы весьма необходимы на тупиковых пассажирских станциях.

Подавляющая часть стрелочных переводов (порядка 80%) – одиночные обыкновенные стрелочные переводы, поэтому в данном курсовом проекте он принят за основу. Такой перевод состоит из четырех частей: стрелка с переводным механизмом; переводная кривая; крестовинная часть; комплект переводных брусьев (рис. 2.1.).

Рисунок 2.1 Одиночный обыкновенный стрелочный перевод

Стрелка I состоит из двух рамных рельсов 1 и двух остряков 3 с соответствующими корневыми устройствами и скреплениями.

Рамные рельсы изготавливают из обычных путевых рельсов, от которых они отличаются длиной, наличием дополнительных отверстий для упорных скоб, болтов и корневых устройств. Остряки имеют остроганную часть. Передний, острый, конец остряка называется острием 2, а задний корнем 4. Остряки бывают прямые и криволинейные. Последние, в свою очередь, делятся на остряки касательного и секущего типов. В данном курсовом проекте рассматривается остряк секущего типа, как наиболее часто используемый. В остряке секущего типа его рабочий кант пересекает рабочий кант рамного рельса (отсюда название остряка).

Корневое устройство служит для укрепления остряка в его корне. Оно должно: обеспечивать при переводе остряков из одного положения в другое свободный их поворот; препятствовать продольному перемещению остряка (его угону); создавать правильное и надежное примыкание остряка к рельсу соединительной части.

Крестовина III состоит из сердечника 6, двух усовиков 7 и контррельсов 8, осуществляющих направление колес на этом участке. В курсовом проекте рассматривается сборная крестовина с цельной отливкой сердечника с наиболее изнашиваемыми частями усовиков. Помимо этого существует еще ряд конструкций крестовин: сборнорельсовые, сборные с литым сердечником, цельнолитые.

Крестовина, принятая в курсовом проекте, в настоящее время получила наибольшее распространение.

Сердечник изготавливается из закаленной высокомарганцовистой стали аустенитной структуры. В той части крестовины, в пределах которой колесо перекатывается с усовика на сердечник, головку рельсового усовика частично сострагивают и заменяют соответствующей частью отливки. Эта отливка опирается на подошвы усовиков, передавая им вертикальное давление, воспринимаемое от колес подвижного состава.

Контррельсы служат для направления гребня движущегося колеса в соответствующий желоб крестовины. Для контррельсов применяют рельсы, как обычного профиля, так и специального.

Тангенс угла α крестовины называется маркой крестовины и стрелочного перевода и обозначается 1/N, где N – число марки.

Стрелочные переводы лежат на переводных брусьях. В зависимости от длины брусья делятся на группы, каждая из которых отличается от соседних на 25 см. Железобетонные брусья применены постоянного по длине сечения. Они выполнены из предварительно напряженного железобетона с высокопрочной проволокой периодического профиля диаметром 5 мм.

 

 

Расчет стрелочного перевода

1. Определение основных параметров стрелки.

Радиус кривизны начальной части остряка:

Радиус остальной части остряка и переводной кривой:

Начальный угол остряка:

Длина и угол строжки остряка:

 

2. Определение основных параметров крестовины.

Расчет марки стрелочного перевода:

1-е приближение: d=0

2-е приближение:

3-е приближение:

 

Принимаем марку стрелочного перевода N=13

Определение переднего и заднего вылета крестовины:

Принимаем длину остряка: =12,36м

3.Определение полного стрелочного угла:

4. Определение длин контррельсов и усовиков.

Контррельс:

 

Усовики:

Принимаем

5. Определение основных параметров стрелочного перевода и разбивочные размеры.

Теоретическая длина:

Полная длина:

Расстояние между центром Ц и математическим центром крестовины:

Расстояние между началом остряка и центром Ц:

 

Расстояние от математического центра до предельного столбика:

Определение ординат переводной кривой:

 

2м	0,045095	0,998983	0,389м
4м	0,050279	0,998735	0,484м
6м	0,055463	0,998461	0,590м
8м	0,060647	0,998159	0,707м
10м	0,065831	0,997831	0,833м
12м	0,071015	0,997475	0,970м
14м	0,076199	0,997093	1,118м

 

 

6.Длина рамного рельса:

Общие положения

 

Конструкция верхнего строения пути по прочности, устойчивости, состоянию должна обеспечить безопасное и плавное движение поезда с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. Это требование ПТЭ необходимо выполнять в условиях непрерывного действия различных динамических нагрузок и природных воздействий также с учетом накопления остаточных деформаций всех элементов пути

В основе требований, предъявляемых к конструкции верхнего строения пути, лежат условия обеспечения его прочности, устойчивости и экономич­ности. Расчетами на прочность определяется минимально необходимый тип верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации, а целесообраз­ный тип верхнего строения пути определяется технико-экономическими расчетами. Далее приведены расчеты пути на прочность и устойчивость.

Методика расчетов верхнего строения пути на прочность и устойчи­вость позволяет решать ряд задач:

• определение напряжений и деформаций в элементах верхнего строения пути в заданных условиях эксплуатации;

• оценка возможности повышения осевых нагрузок и скоростей движения при заданной конструкции пути;

• определение возможности работоспособности конструкции пути до очередного капитального ремонта;

• анализ причин потери прочности и устойчивости пути;

• проектирование новых конструкций.

Современная методика распространяется на конструкции верхнего стро­ения пути с рельсами длиной 12,5 м и 25,0 м, в т.ч. на рельсовые элементы стрелочного перевода (рамные рельсы, переводная кривая и др.).

 

Расчет пути на прочность

Расчеты прочности пути осно­ваны на положении, что его конструкция находится в исправном состоянии, соответствующем требованиям ПТЭ и действующим нормам. Гео­метрические параметры рельсовой колеи должны соответствовать удовлетворительному состоянию пути.

Важнейшими характеристиками упругих свойств верхнего строения пути являются модуль упругости рельсового основания и коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса.

Модуль упругости рельсового основания U численно равен равно­мерно распределенной реакции основания, возникающей на единицу длины рельса при упругой осадке основания, равной единице.

Коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса

где Е - модуль упругости рельсовой стали, Е = 2,1 * 10⁵ МПа;

I - момент инерции поперечного сечения рельса в вертикальном направлении, м .

Коэффициент относительной жесткости для типовых конструкций пути находится в пределах 0,9... 1,8 м , а модуль упругости основания летом 23...29,5 МПа при деревянных шпалах на щебеночном балласте и 110…167 МПа при железобетонных шпалах. Зимой модуль упругости увеличивается в 1,5...2,0 раза.

Расчетные характеристики подвижного состава. Динамически силы воздействуют на путь через колеса подвижного состава и рельс. В расчетах учитывают воздействия на путь одной тележки вагона или локомотива. Конструкция экипажной части различных типов подвижного состава должна находиться в исправном состоянии, соответствующем требованиям ПТЭ и техническим нормам.

Исходные данные: Расчетные локомотивы ЧС200 и ВЛ10, 4-осный грузовой вагон с тележками

ЦНИИ-ХЗ-0.Максимальная скорость движения пассажирских поездов в кривой составляет 112км/ч, в прямой-128 км/ч [п.1.3].Максимальная скорость движения грузовых поездов составляет 75 км/ч.

Характеристики пути: прямой участок и кривая радиусом R=600м

Конструкция пути: рельсы Р65, шпалы железобетонные, эпюра шпал в прямой 1840 шт/км и в кривой 2000 шт/км, скрепление КБ, балласт щебень, прокладки повышенной упругости.

В расчетах учтен приведенный износ рельсов 3 мм.

 

Расчетные характеристики пути:

Конструкция пути	Р65(6)(ЖБ)Щ
Время года	зима	лето
План	кривая	прямая	кривая	прямая
U, МПа
K, м^-1	1,573	1,536	1,421	1,338
F·10^-4,м^2	78,24	78,24	78,24	78,24
JГ·10^-8,м^4
JB·10^-8,м^4
W0	10^-6,м^3
W6
α0	0,403	0,403	0,433	0,433
ω·10^-4,м^2
Ωα,м^2	0,2975	0,2975	0,2975	0,2975
b	0,27	0,27	0,27	0,27
α*l	0,7	0,7	0,7	0,7
h, м	0,55	0,55	0,55	0,55

 

Расчетные характеристики подвижного состава:

Подвижная единица	P ст, кН	q к, кН	Ж р, МН/м	f ст	d,м	li	е0 ·10^-2, м	f	Vконстр м/с
в прямой	в кривой
ЧС200	97,5	16,25	0,91	0,197	1,25	3,20	0,047	1,16	1,26	55,5
ВЛ10		31,6	1,16	0,135	1,25	3, 0	0,047	1,25	1,33	27,7
ЦНИИ Х3		9,95	2,0	0,048	0,95	1,85	0,068	1,18	1,33	33,3

 

 

Общие положения

Бесстыковой путь - участки со сварными плетями, длиной равной длине перегона, блок-участков, а также и более короткие сварные плети 500-800м.

Основные преимущества бесстыкового пути:

1)повышение плавности движения

2) увеличение межремонтных сроков

3) снижение затрат на содержание пути

4) сокращение расходов на тягу поездов

5) уменьшение металлоемкости.

Основным недостатками бесстыкового пути являются значительные температурные напряжения, которые могут привести к потери устойчивости конструкции пути.

 

Курсовой проект

 

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ

И СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА»

 

по дисциплине

«Железнодорожный путь»

 

 

Выполнил: студент гр. СЖД–3

 

 

Проверил: Замуховский А.В.

 

 

Москва 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………..3

1. Проектирование колеи на участке сдвижки и участке поворота двухпутной линии

1.1. Общие положения…………………………………………………………………………….............4

1.1.1. Рельсовая колея на прямых участках……………………………………………………………...4

1.1.2. Ширина рельсовой колеи в кривых……………………………………………………….............4

1.2. Расчет рельсовой колеи на участке сдвижки……………………………………………………….5

1.3. Расчет рельсовой колеи на участке поворота………………………………………………............8

2. Проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода

2.1. Общие положения……………………………………………………………………………..........14

2.2. Расчет стрелочного перевода………………………………………………………………………15

3. Расчет верхнего строения пути на прочность

3.1. Общие положения…………………………………………………………………………………...18

3.2. Расчет пути на прочность…………………………………………………………………………...18

3.3. Расчет прочности основной площадки земляного полотна………………………………………24

4. Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути

4.1. Общие положения…………………………………………………………………………………...26

4.2. Расчет устойчивости бесстыкового пути…………………………………………………………..26

Список использованной литературы…………………………………………………………………..29

 

Введение

 

Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенной для движения поездов (подвижного состава). Он состоит из верхнего строения (рельсошпальная решетка в балластной призме, стрелочных переводов), нижнего строения (земляное полотно) и искусственных сооружений (мосты, водопропускные трубы, тоннели и др.).

От технического состояния железнодорожного пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава.

В свою очередь работа железнодорожного пути характеризуется весьма сложными условиями его загружения динамическими нагрузками подвижного состава и воздействиями природных факторов (суточные и годовые изменения температур и влажности, атмосферные осадки в виде дождей и снега, промораживание и оттаивание балласта и земляного полотна и др.).

Проектирование колеи на участке сдвижки и участке поворота двухпутной линии

Общие положения