Выбор типа верхнего строения пути

Определение класса путей

Согласно исходным данным V _гр=40км/ч, V _ск=120км/ч, V _пас=85км/ч, двухпутный участок; выбор типа верхнего строения пути (ВСП) зависит от следующих факторов: грузонапряжённости, нагрузки от колёсных пар подвижного состава на рельсы, скорости движения поездов, характеристики перевозимых грузов, экономичности конструкции и т.д.

Грузонапряженность определяется по формуле:

 

Г=365*(Q_гр*n_гр+Q_пас*n_пас+Q_ск*n_ск)α*10^-6, (1.1)

 

где Q_гр, Q_пас, Q_ск – масса грузового, пассажирского, скорого поездов соответственно;

n_гр, n_пас, n_ск – количество грузового, пассажирского, скорого поездов, пропущенных в среднем за сутки;

α – коэффициент, равный 1,1.

 

Г= 365(2700*4+1200*10+400*21)*1,1*10^-6=12,5 млн т/км брутто в год.

Согласно приказу №450Н класс пути устанавливают по таблице (таблица 2).

 

Таблица 1.1 Классификация верхнего строения пути в зависимости от грузонапряженности и скорости движения подвижного состава.

Группа пути	Грузона-пряжен-ность	Категория пути
Скорости движения поездов (пассажирские – числитель; грузовые – знаменатель)
121 – 140/>80	101 – 120/>70	81 – 100/>60	61 – 80/>50	41 – 60/>40	40 и менее	станции-онные
А	>80
Б	50 – 80
В	25 – 50
Г	10 – 25
Д	<10

 

Исходя из расчетной грузонапряженности и скоростей движения поездов, по таблице 1.1 назначаем 2-ой класс верхнего строения пути.

На основании выбранного класса пути назначим его конструкцию.

1.2 Назначение типа верхнего строения пути на двухпутном участке

 

Для второго класса пути:

1. Конструкция верхнего строения пути: бесстыковой путь на железобетонных шпалах;

2. Типы и характеристики верхнего строения пути:

1) рельсы Р65, новые;

2) скрепления новые, типа КБ, СБ – 3;

3) шпалы новые железобетонные;

4) эпюра шпал: в прямых и кривых R>1200 м – 1840 шт/км, в кривых R<1200 м – 2000 шт/км;

5) балласт щебёночный, с толщиной слоя под железобетонными шпалами 35см

 

Рисунок 1.1 – Поперечные профили балластной призмы на двухпутном участке

в прямых и кривых на железобетонных шпалах

 

 

Проектирование рельсовой колеи

 

2.1 Определение ширины колеи в кривой и характера вписывания в неё заданного локомотива

Определение оптимальной ширины колеи

Рисунок 1.2 Схема свободного вписывания экипажа с трёхосной жёсткой базой с поперечными разбегами осей.

 

Для экипажей с трехосной жесткой базой, имеющих поперечные разбеги осей оптимальная ширина колеи

 

S_опт =q_max+f_н+4 мм–∑η≤S_max, (1.2)

Где q_max – максимальная ширина колесной пары;

S_max – максимальная ширина рельсовой колеи в кривых, 1535 мм;

∑η – сумма поперечных разбегов осей, мм; ∑η=1,5 мм;

f_н – наружная стрела изгиба рельсовой нити, отсчитываемая от хорды, проведенной от точки касания набегающего колеса по линии рабочих граней гребней колес, мм;

4 мм – допуск на сужение рельсовой колеи.

Максимальная ширина колесной пары определяется по формуле:

 

q_max= T_max+2*μ+2*h_max, (2.2)

 

где T – насадка колес, мм; согласно ПТЭ для локомотивов и вагонов, обращающихся со скоростью до 120км/ч, T=(1400±3) мм, а для поездов со

 

 

скоростью от 121 до 140км/ч Т=1440_-2⁺³мм;

h – толщина гребня, мм; согласно ПТЭ h_max=33 мм;

μ – утолщение гребня выше расчетной плоскости, равное для локомотивных колес нулю.

q_max=1443+2*0+2*33=1509мм

Стрела изгиба наружной рельсовой нити

 

f_н = (λ+b_н)²/2R, (3.2)

 

где R – радиус кривой, мм;

λ – расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса, мм; λ=L₀=1850+1850=3700мм;

L₀ – длина жесткой базы, мм;

b_н – расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с наружным рельсом, мм.

Находим расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом по формуле:

 

b_н=λ*(r+t)*tg τ/R+(S₀/2)–(r+t)*tg τ, (4.2)

 

где r – радиус катания колеса, мм;

t – расстояние от поверхности среднего круга катания головки рельса до точки прижатия гребня к рельсу, принимаемое равным 10мм;

τ – угол наклона внутренней образующей гребня к горизонту, принимаемое равным для локомотива 70˚, tg 70˚=2,747.

Величины b_н и f_н определяем по выражениям (3.2) и (4.2):

 

b_н=3700*(525+10)*2,747/780000+(1520/2)–(525+10)*2,747=7 мм

f_н=(3700+7)²/2*780000=9 мм

 

Найдем требуемую оптимальную ширину колеи по выражению (1.2):

 

S_опт=(1443+2*0+2*33)+9+4-1,5=1520,5мм< S_max=1535 мм

 

Таким образом, требуемая ширина колеи в кривой R=780м, полученная расчетом для пропуска данного экипажа, примерно такая же, какая должна применятся по ПТЭ.