Установление класса пути и конструкции верхнего строения пути

Введение

Железнодорожный путь – инженерное сооружение, предназначенное для безопасного и бесперебойного движения поездов с заданными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и перспективными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения. На безопасность движения поездов влияет множество факторов, одним из которых является состояние железнодорожного пути. Поэтому элементы пути требуют определённого расчёта.

Железные дороги России имеют самую высокую интенсивность использования железнодорожного пути. Основная задача железнодорожного транспорта: максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства и общества в перевозке грузов и пассажиров с высоким комфортом, большей скоростью при обеспечении безопасности указанных перевозок.

Одним из важнейших условий безопасности движения поездов с установленными скоростями является правильное назначение норм устройства и содержание рельсовой колеи. Нормы и допуски могут быть приняты только на основе исследований в области взаимодействия пути и подвижного состава.

Одной из главных характеристик является ширина колеи, от которой зависят не только расходы на эксплуатацию пути и размеры подвижного состава, но и объемы земляных работ.

При определении возвышения учитывают не только технико-экономические соображения, но и условие комфортабельности езды пассажиров, которое выражается недопущением у них неприятных ощущений и утомляемости. С величиной возвышения непосредственно связано назначение длин переходных кривых для плавного изменения центробежных сил и ускорений. Необходимость укладки укороченных рельсов на внутреннюю рельсовую нить, прежде всего, связана с требованием расположения стыков правой и левой рельсовой нити по наугольнику.

Установление расчетной ширины колеи зависит от расположения ходовых частей в рельсовой колее в зависимости от их характеристик и размеров, вида вписывания.

Соединение путей осуществляются стрелочными переводами – одиночными, двойными и перекрёстными. Геометрические параметры конструкций соединения путей должны быть такими, чтобы обеспечивать безопасное и бесперебойное движение поездов с установленными скоростями движения и нагрузками на оси подвижного состава. Проектируемые конструкции должны быть экономически рациональными, а их длины минимальными.

При проектировании соединений путей должны быть строго выполнены требования Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.

Исходные данные

Вариант
Грузонапряженность, млн. т км брутто на км в год
Максимальная скорость движения пассажирских поездов Vmax, км/ч
Радиус кривой R, м
Скорость движения поездов по кривой, Vj, км/ч	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Масса поездов, Qj, т.	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Суточное число поездов, nj, поездов / сутки	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Угол поворота линии α, ^0
Тип подвижного состава	4-х осн. Грузовой
Наибольшая скорость движения на боковой путь Vб.п.^max, км/ч	60 км/ч = 16,66 м/c
Допустимое значение потери кинетической энергии при соударении колеса и остряка W0, м/c	0,23
Допускаемое значение ускорения , м/c^2	0,33
Допускаемое значение ускорения , м/c^2	0,41
Длина криволинейного остряка bостр ., м

Установление класса пути

Система ведения путевого хозяйства основана на классификации путей в зависимости от грузонапряженности и скоростей движения поездов – главных факторов, влияющих на перевозочный процесс и работу пути.

Класс пути устанавливается в соответствии с эксплуатационными условиями, приведенными в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Классы путей

Группа пути	Грузонапряженность млн.ткм брутто/км в год	Категории пути - допускаемые скорости движения поездов (числитель – пассажирские поезда, знаменатель – грузовые поезда)
С
141-200 ––––– до 140	121-140 ––––– до 100	101-120 ––––– до 90	81-100 ––––– до 80	61-80 ––––– до 60	41-60 ––––– до 60	40 и менее
Главные пути
А	Более 80
Б	51-80
В	26-50
Г	11-25
Д	6-10
Е	5 и менее	-	-	-

 

По грузонапряженности все пути разделяются на 6 групп, а по допускаемым скоростям – на 7 категорий, обозначенных буквами и цифрами. Классы путей обозначены цифрами.

При заданной грузонапряженности 20 млн. т км брутто на км в год и максимальной скорости движения скорых поездов 80 км/ч получаем путь 3Г3 – 3 класс, группа Г, 3 категория.

Укладка укороченных рельсов

В кривых внутренняя рельсовая нить короче, чем наружная, т.к. имеет меньший радиус на величину расстояний между осями рельсовых нитей S₁. Для выполнения требования ПТЭ относительно расположения стыков по внутренней нити кривой укладываются так называемые укороченные рельсы. С целью унификации типоразмеров для отечественных железных дорог принято четыре типа укорочения рельсов. Для рельсов с нормальной длиной 25,0 м стандартное укорочение (К) принято равным 80 и 160 мм, т.е. укладываются укороченные рельсы по внутренней нити длиной 24,92 м или 24,84 м. Для рельсов с нормальной длинной 12,5 м стандарт укорочения принят трёх типов: 40, 80 и 120 мм.

В кривых несовпадение стыков допускается на величину не более половины стандартного укорочения (К).

Расчет укорочения рельсов

Укорочение внутренней рельсовой нити ε по отношению к наружной в любом стыке кривой определяется по зависимости:

 

 

где = 1600 мм – расстояние между осями рельсов;

φ – угол поворота кривой в данной точке, в рад.

Общая величина укорочения внутренней нити в пределах всей кривой по сравнению с наружной, определяется по зависимости:

 

 

где – угол поворота линии, рад. ( = 0,384);

В пределах переходной кривой угол поворота φ зависит от длины дуги переходной кривой от начала координат l_x и равен:

Укорочение в пределах переходной кривой ε _пк-х в любой точке будет равно:

 

 

Полное укорочение в пределах переходной кривой ε_пк равно:

 

 

Полное укорочение в пределах круговой кривой ε_кк, имеющей длину L_кк, определяется по зависимости:

 

Если переходные кривые имеют одинаковую длину l₀, то полное укорочение внутренней нити кривой на всем протяжении будет равно:

 

 

Основные параметры стрелки

Расчет длины рамного рельса

 

 

Рисунок 13- Схема определения длины рамного рельса

 

Длина рамного рельса l_pp в стрелочных переводах с двойной кривизной определяется по формуле:

Передний вылет рамного рельса m₁ находится из условия рациональной раскладки переводных брусьев:

 

где С – нормальный стыковой пролёт (420 мм);

δ – нормальный стыковой зазор, принимается равным 8 мм;

b – промежуточный пролёт между осями брусьев под стрелкой, принимается равным 500 мм;

m_о – расстояние от оси первого флюгарочного бруса до острия остряка (m_o = 41 мм);

n₁ – число промежуточных пролетов под передним вылетом рамного рельса, n₁ =9.

Задний выступ рамного рельса m₂ устанавливается исходя из возможности и удобства монтажа корневого крепления остряка и стыкового скрепления рамного рельса:

где C_k – расстояние между осями в корне остряка, мм; принимается равным С;

δ_k – стыковой зазор в корне остряка, принимается равным 4 – 6 мм и при гибких остряках δ_k = 5;

n₂ – количество промежуточных пролётов под задним вылетом рамного рельса. В курсовом проекте n₂ = 2;

b – промежуточный пролёт между осями переводных брусьев. b = 500 мм.

Проекция криволинейного остряка на рабочую грань рамного рельса определяется по формуле:

при этом:

Причем разница между и должна быть несколько миллиметров.

 

Размеры усовиков

Геометрические размеры усовиков устанавливают исходя из взаимосвязи с размерами крестовины и возможности стыкования типовыми элементами (накладками), особенно в хвосте крестовины.

 

Рисунок 16 - Размеры усовиков

 

Проекция отрезка усовика в пределах «вредного» пространства равна:

 

где t_г – расстояние между рабочими гранями усовиков в месте их первого изгиба (горло крестовины). Для стрелочных переводов с шириной колеи 1520 мм желоб t_г = 62 мм.

Обозначим через γ угол удара колеса в усовик крестовины при движении экипажа по прямому пути в противошерстном движении. Величина этого угла может быть определена по зависимости:

где – ширина жёлоба в крестовине.

Ширина жёлоба в крестовине устанавливается из условия обеспечения безопасности прохождения колёсных пар подвижного состава. Критерием безопасности служит предотвращение заклинивания колёсных пар между рабочими гранями контррельса и усовика, т.е. – величина нормируемая. В расчётах принимаем = 45 мм.

Длина участка х_y1 устанавливается из условия, что ширина жёлоба, равная 45 мм, сохраняется от математического центра крестовины до точки сердечника, где его ширина b_с равна 50 мм.

 

На участке x_y2 производится отвод усовиков под углом удара . На основании опыта эксплуатации принимают: . При принятом значении длина участка x_y2 определяется по формуле:

где t_y2 – ширина жёлоба в конце участка направляющей части, нормируется в пределах 64 – 68 мм; в расчётах принимаем t_y2 = 64 мм.

Длина улавливающей (раструбной) части усовика х_у3 равна 150 ÷ 200 мм, а ширина жёлоба t_y3 = 86 ÷ 90 мм. В расчётах принимаем x_у3 = 150 мм; t_y3 = 86 мм.

Возможность установки типовых накладок в хвосте крестовины определяется условием К ≥ 0,5 l_н. Величину К можно установить из соотношения:

 

Размеры контррельса

Контррельсы направляют колёса подвижного состава в соответствующий жёлоб и предохраняют сердечник у острия от горизонтальных давлений и ударов. Размеры контррельсов также связаны с размерами отдельных частей крестовины.

 

Рисунок 17 - Размеры контррельса

 

Расчетная схема для определения размеров контррельса составлена исходя из соблюдения следующих условий:

– прямолинейная часть контррельса должна перекрывать расстояние от горла крестовины t_г до сечения сердечника, имеющего ширину b_с = 40 мм запасом в каждую сторону 150–300 мм;

– направляющая часть контррельса должна иметь угол удара;

– возможность стыкования контррельса с путевым рельсом типовыми скреплениями.

Ширина желоба t_к1 на прямолинейном участке x_к1 устанавливается из условия ненабегания гребня колеса на рабочую часть сердечника крестовины, является величиной нормированной и равняется 44 мм.

Длина прямолинейного участка согласно расчётной схеме определяется по формуле:

 

Принимая t_г = 62 мм, b_c = 40 мм, , получим:

 

 

Длина отводов контррельса на участке x_к2 будет равна:

 

 

где t_k2 – ширина жёлоба в конце участка направляющей контррельса, принимается такой же, как и в усовиках, 64 ÷ 68 мм.

Величина γ_к для типовых конструкций стрелочных переводов принята на основе экспериментальных исследований в зависимости от скорости движения и рекомендуется:

– при скорости движения по прямому пути до 140 км/ч значение γ_к = 0^о56^’36^’’;

– при скорости движения по прямому пути до 160 км/ч значение γ_к = 0^о34^’13^’’;

Размеры улавливающей части контррельса принимаются:

х_к3 = 150 мм; t_к3 = 86 мм.

Принятые разбивочные размеры необходимо проверить на соответствие конструктивным соображениям, а именно: чтобы длина контррельса от раструбной части до стыка К была бы не меньше половины типовой двухголовой накладки, т.е. К ≥ 0,5∙l_н. Величину К можно определить по формуле:

 

4,139

где p – длина хвостовой части крестовины, p = мм;

∆ – забег стыка по рельсовой нити прямого пути по сравнению со стыком хвоста крестовины из-за того, что переводные брусья размещаются по нормали к биссектрисе угла крестовины .

 

где S_n – 1520 мм – ширина колеи по прямому пути;

V_o – 73 мм – ширина головки рельса Р65;

 

Расчет длины рельсов

При определении длин рельсов в пределах стрелочного перевода необходимо руководствоваться следующими общими требованиями:

- следует стремиться к возможно большему числу рельсов нормальной длины (12,5 или 25,0 м);

- длина рельсовых рубок должна быть не менее 4,5 м;

- стыковые зазоры по рельсовым нитям внешнего и внутреннего контуров должны располагаться «по наугольнику» (в одном сечении) в середине шпального ящика;

- на стрелочных переводах, включаемых в централизованное управление, забег стыков посередине переводной кривой по наружному и внутреннему контуру не должен превышать 1,5 м. Это связано с постановкой изолирующих стыков в пределах соединительных путей;

- стыковые зазоры в пределах соединительных путей устанавливаются в пределах 6–8 мм;

Длина и количество рельсов зависит от геометрических размеров стрелочного перевода. В курсовом проекте можно также руководствоваться следующими рекомендациями:

- длина рамного рельса бокового направления принимается равной длине рамного рельса прямого направления;

- в централизованное управление включаются стрелочные переводы марки 1/9 и положе;

- путевые рельсы и контррельсы (приконтррельсового рельса) как по прямому, так и по боковому пути l_к принимаются кратными 6,25 из условия, что:

 

Список литературы

1. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. Введен 01.07.2014 г.

2. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. Утверждено распоряжением ОАО "РЖД" от 18 января 2013 г. N 75р.

3. Положение по оценке фактических параметров устройства кривых участков пути вагонами-путеизмерителями, расчету рациональных параметров устройства кривых для их паспортизации. ЦПТ – 46/2. Утверждено ОАО «РЖД» 19 марта 2009г.

4. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 29 декабря 2012 г. № 2788р.

5. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование основных параметров рельсовой колеи. Екатеринбург: УрГУПС, 2006.

6. О.В. Голубев, А.К. Гавриленко. Железнодорожный путь. Расчет и проектирование обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Екатеринбург: УрГУПС, 2006.

7. Шахунянц.Г.М. Железнодорожный путь: Учебник для вузов ж.-д. трансп. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1987. – 479с.

Введение

Железнодорожный путь – инженерное сооружение, предназначенное для безопасного и бесперебойного движения поездов с заданными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и перспективными нагрузками от колёсных пар подвижного состава на рельсы и скоростями движения. На безопасность движения поездов влияет множество факторов, одним из которых является состояние железнодорожного пути. Поэтому элементы пути требуют определённого расчёта.

Железные дороги России имеют самую высокую интенсивность использования железнодорожного пути. Основная задача железнодорожного транспорта: максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства и общества в перевозке грузов и пассажиров с высоким комфортом, большей скоростью при обеспечении безопасности указанных перевозок.

Одним из важнейших условий безопасности движения поездов с установленными скоростями является правильное назначение норм устройства и содержание рельсовой колеи. Нормы и допуски могут быть приняты только на основе исследований в области взаимодействия пути и подвижного состава.

Одной из главных характеристик является ширина колеи, от которой зависят не только расходы на эксплуатацию пути и размеры подвижного состава, но и объемы земляных работ.

При определении возвышения учитывают не только технико-экономические соображения, но и условие комфортабельности езды пассажиров, которое выражается недопущением у них неприятных ощущений и утомляемости. С величиной возвышения непосредственно связано назначение длин переходных кривых для плавного изменения центробежных сил и ускорений. Необходимость укладки укороченных рельсов на внутреннюю рельсовую нить, прежде всего, связана с требованием расположения стыков правой и левой рельсовой нити по наугольнику.

Установление расчетной ширины колеи зависит от расположения ходовых частей в рельсовой колее в зависимости от их характеристик и размеров, вида вписывания.

Соединение путей осуществляются стрелочными переводами – одиночными, двойными и перекрёстными. Геометрические параметры конструкций соединения путей должны быть такими, чтобы обеспечивать безопасное и бесперебойное движение поездов с установленными скоростями движения и нагрузками на оси подвижного состава. Проектируемые конструкции должны быть экономически рациональными, а их длины минимальными.

При проектировании соединений путей должны быть строго выполнены требования Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.

Исходные данные

Вариант
Грузонапряженность, млн. т км брутто на км в год
Максимальная скорость движения пассажирских поездов Vmax, км/ч
Радиус кривой R, м
Скорость движения поездов по кривой, Vj, км/ч	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Масса поездов, Qj, т.	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Суточное число поездов, nj, поездов / сутки	Грузовые
Пассажирские
Скорые
Угол поворота линии α, ^0
Тип подвижного состава	4-х осн. Грузовой
Наибольшая скорость движения на боковой путь Vб.п.^max, км/ч	60 км/ч = 16,66 м/c
Допустимое значение потери кинетической энергии при соударении колеса и остряка W0, м/c	0,23
Допускаемое значение ускорения , м/c^2	0,33
Допускаемое значение ускорения , м/c^2	0,41
Длина криволинейного остряка bостр ., м

Установление класса пути и конструкции верхнего строения пути

Установление класса пути

Система ведения путевого хозяйства основана на классификации путей в зависимости от грузонапряженности и скоростей движения поездов – главных факторов, влияющих на перевозочный процесс и работу пути.

Класс пути устанавливается в соответствии с эксплуатационными условиями, приведенными в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Классы путей

Группа пути	Грузонапряженность млн.ткм брутто/км в год	Категории пути - допускаемые скорости движения поездов (числитель – пассажирские поезда, знаменатель – грузовые поезда)
С
141-200 ––––– до 140	121-140 ––––– до 100	101-120 ––––– до 90	81-100 ––––– до 80	61-80 ––––– до 60	41-60 ––––– до 60	40 и менее
Главные пути
А	Более 80
Б	51-80
В	26-50
Г	11-25
Д	6-10
Е	5 и менее	-	-	-

 

По грузонапряженности все пути разделяются на 6 групп, а по допускаемым скоростям – на 7 категорий, обозначенных буквами и цифрами. Классы путей обозначены цифрами.

При заданной грузонапряженности 20 млн. т км брутто на км в год и максимальной скорости движения скорых поездов 80 км/ч получаем путь 3Г3 – 3 класс, группа Г, 3 категория.