Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Железнодорожный путь и путевое хозяйство Минимаркер Ширина колеи

Ширина колеи

Страница 3 из 10

Для начала ознакомимся с номинальными размерами ширины колеи, указанными в ПТЭ (приказ от 21 декабря 2010 года № 286):

Номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более – 1520 мм. Ширина колеи на более крутых кривых должна быть:

  • при радиусе от 349 до 300 м – 1530 мм;
  • при радиусе от 299 м и менее – 1535 мм.

На участках железнодорожных линий и железнодорожных путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, до их реконструкции допускается на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи – 1524 мм. В этих случаях на более крутых кривых ширина колеи принимается:

  • при радиусе от 650 до 450 м – 1530 мм;
  • при радиусе от 449 до 350 м – 1535 мм;
  • при радиусе от 349 м и менее – 1540 мм.

Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее, - по сужению -4 мм, а по уширению +10 мм.

Порядок устранения отклонений, превышающих указанные значения, устанавливается, соответственно, владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей не общего пользования.

Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается. Нахождение и курсирование железнодорожного подвижного состава, предназначенного для использования на железнодорожных путях общего пользования, по железнодорожным путям, не соответствующим указанным нормам, не допускается.

На железнодорожных путях не общего пользования допускается сохранять до переустройства:

  • номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на участках с деревянными шпалами на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более – 1524 мм;
  • ширину колеи на более крутых кривых:
    • при радиусе от 349 м и менее – 1540 мм;
    • величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом 350 м и более не должны превышать по сужению -8 мм, по уширению +6 мм, а на участках железнодорожного пути радиусом 349 м и менее - по сужению -4 мм, по уширению +10 мм.

На строящихся, а также после проведения реконструкции и капитального ремонта железнодорожных путей номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более должен быть – 1520 мм.

Ширина колеи на прямых участках

Как известно, рельсовая колея в плане характеризуется прямыми и кривыми (рис. 1). Согласно ПТЭ для прямых и кривых с R ≥ 350 м S0 = 1520 мм (+8; -4). Следовательно, S0 max= 1528 мм и S0 min = 1516 мм.

Схема рельсовой колеи

Рис. 1 – Схема рельсовой колеи: а – план; б – определение ширины колеи:1 – прямой участок; 2 – кривой участок

Положение колесной пары на прямом участке

Рис. 2 – Положение колесной пары на прямом участке

Если на прямом участке колесную пару поставить на рельсы так, чтобы гребень одного колеса был прижат к рельсу, то между гребнем второго колеса и рабочей гранью другого рельса будет зазор δ (рис. 2). Из рисунка видно, что

δ = S0 – (Т + 2h + 2μ) = S0q,

где S0 – ширина колеи на прямом участке пути;

Т – насадка колес, равная согласно ПТЭ (1400 ± 3) мм, для поездов с v > 120 км/ч – 1440 мм (+3; -1);

h – толщина гребня; согласно ПТЭ hmax=33 мм, hmin=25 мм и для v > 120 км/ч hmin=28 мм;

μ – утолщение ширины гребня, которое для вагонных колес равно 1 мм, а для локомотивных – нулю;

q – колесная колея.

Так как существуют минимальные, нормальные и максимальные значения S0, Т и h, то соответственно существуют и зазоры δmin, δ0 и δmax. Подставляя в формулу различные Т, h и μ, получим следующие значения величин δ и при S0 = 1520 мм (в числителе – для локомотивных осей, в знаменателе – для вагонных).

Скорость движения поезда, км/ч δmin δ0 δmax
v ≤ 120 7/5 14/12 39/37
v ≥ 120 7/5 14/12 31/29

Видно, что в некоторых случаях зазоры δ могут быть довольно большими. Наличие зазоров δ есть первая особенность рельсовой колеи на прямом участке пути. Зазоры необходимы для:

  • уменьшения сопротивления движению поездов;
  • замедления износа рельсов и колес;
  • предотвращения заклинивания экипажей при движении и, как следствие, вползания гребня на рельс.

Однако если зазор δ слишком велик, ухудшаются условия взаимодействия пути и подвижного состава, а именно:

  • увеличивается угол удара при косых набеганиях колес на прямых и при входе на кривые участки;
  • ухудшаются условия комфортабельности езды (при значительном зазоре больше качка и виляние железнодорожных экипажей);
  • быстрее расстраивается путь, требуется больше затрат на его содержание.

Вот поэтому в свое время встал вопрос об уменьшении зазоров δ. Это сделано за счет сужения колеи. На основании множества экспериментов ширина колеи S0 принята равной 1520 мм вместо 1524 мм; при этом установлены допуски +8 и -4 мм, а на участках, где скорости движения поездов 50 км/ч и менее, +10 и -4 мм. Переход на ширину колеи 1520 мм дал годовую значительную экономию в путевом хозяйстве.

Вторая особенность рельсовой колеи на прямых участках (согласно ПТЭ) – понижение одной рельсовой нити относительно другой на 6 мм для улучшения плавности движения поездов.

Ширина колеи на кривых участках

На железных дорогах РФ согласно ПТЭ ширина рельсовой колеи на кривых участках пути Sк установлена в зависимости от радиуса: при R ≥ 350 м Sк = 1520 мм; при 300 ≤ R < 350 Sк = 1530 и при R < 300 м Sк = 1535 мм с допусками +8; -4 мм.

Уширение или ширина колеи в кривой определяется расчетом по вписыванию железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих условий:

  • ширина колеи должна быть оптимальной, то есть обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьший износ рельсов и колес; предохранять рельсы и колеса от повреждений, а колею – от искажения в плане, колеса – от провала между рельсовыми нитями, то есть не превышать максимальную допустимую ширину;
  • ширина колеи должна быть не меньше минимальной допустимой, чтобы ходовые части экипажа не заклинивались между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему примем такую, при которой экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять, и центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. При этом:

  • во всех случаях определенная расчетом оптимальная ширина рельсовой колеи не должна превышать максимума Smax = 1535 мм, установленного ПТЭ;
  • если расчетная ширина колеи Sк будет больше Smax, то следует перейти к определению минимальной допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему;
  • если расчетная ширина колеи Sк получится меньше нормальной ширины на прямом участке пути (S0 = 1520 мм), то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи Sк должна приниматься по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Расчетная схема

Рис. 3 – Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения оптимальной ширины колеи

Рассмотрим случай определения оптимальной ширины рельсовой колеи S на кривой радиусом R из условия вписывания экипажа с трехосной жесткой базой L0 (рис. 3). Примем следующие обозначения:

q = (Т + 2h + 2μ) – ширина колесной колеи;

С – центр поворота экипажа;

λ – расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса (для данного случая, как видно из рис. 3, λ = L0);

b1 – расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом;

fн – стрела изгиба наружного рельса (при хорде АВ);

S – ширина рельсовой колеи в кривой;

∑μ – сумма поперечных разбегов осей.

Из (рис. 3) видно, что при ∑μ = 0 S = q + fн; при ∑μ ≠ 0 S = q + fн - ∑μ,.

Экипажем, требующим наибольшей ширины колеи будет тот, который имеет qmax. Тогда, учитывая допуск на сужение колеи 4 мм, в общем виде выражение для S будет таким:

020414_f1

Величину b1 профессор Г. М. Шахунянц предложил определять при неизношенных гребнях по формуле

020414_f2

где r – средний радиус катания колеса;

τ – угол наклона внутренней грани (образующей гребня) к горизонту, равный для вагонного профиля колеса 60°, а для локомотивных колес 70°.

Определение минимальной допустимой ширины колеи

За расчетную схему примем вариант заклиненного вписывания экипажа, при котором наружные колеса крайних осей жесткой базы своими ребордами упираются в наружный рельс кривой, а внутренние колеса средних осей упираются в рельс внутренней нити. Центр поворота экипажа либо находится посередине жесткой базы (двухосные экипажи, многоосные экипажи с симметричным расположением осей и их разбегов), либо стремится занять это положение. При этом к полученной на основании такой расчетной схемы ширине колеи следует прибавить минимальный зазор δmin между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса на прямом участке пути. Это необходимо сделать потому, что заклиненное вписывание при эксплуатации не допускается. При этом:

  • во всех случаях определенная минимальная допустимая ширина рельсовой колеи S не должна превышать максимума Smax = 1535 мм, установленного ПТЭ;
  • если полученная расчетом ширина колеи получится больше Smax то это значит, что данная кривая без специальных устройств (контррельсов) не может обеспечить прохождение рассматриваемого экипажа;
  • если расчетная ширина колеи S получится меньше нормальной S0 = 1520 мм, то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширину колен принимают по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Расчетная схема 2

Рис. 4 – Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи

Рассмотрим случай определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи S из условия вписывания экипажа с пятиосной жесткой базой L0 (в которой средняя ось безребордная) в кривую радиусом R (рис. 4).

Примем следующие обозначения:

С – центр поворота экипажа;

q = (Т + 2h + 2μ) – ширина колесной колеи;

λ – расстояние от центра поворота до геометрической оси крайнего колеса, упирающегося в наружный рельс;

i – расстояние от С до оси четвертого колеса;

fн – стрела изгиба наружного рельса при хорде АВ;

fв – стрела изгиба внутреннего рельса при хорде (2i – 2b2);

b1 – расстояние от геометрической оси пятой (или первой) колесной пары до точки касания колеса с наружным рельсом;

b2 – то же четвертой (или второй) оси, но до точки касания колеса с внутренним рельсом;

∑μ – сумма поперечных разбегов осей.

Из (рис. 4) S = q + fн - fв - ∑μ. Однако с учетом допуска на сужение 4 мм, а также того, что экипаж, требующий наибольшей ширины колеи, имеет qmax, окончательное выражение для S будет

S = qmax + fн - fв - ∑μ + δmin + 4,

где fн – определяется по формуле

020414_f3

а fв – по выражению

020414_f4

Величину b2 для неизношенных колес можно найти по формуле

020414_f5

Контррельсы на кривых участках укладывают у внутренней рельсовой нити или у обеих нитей (внутри колеи) в том случае, если возникает особая необходимость принимать ширину колеи в кривой больше максимальной допустимой Smax.

Контррельсы у внутренней, нити укладывают для предотвращения бокового износа рельсов наружной нити и во избежание отбоя рельсов. Контррельсы у обеих нитей укладывают в тех случаях, когда ширину колеи в кривой приходится принимать более 1541 мм. К таким решениям на магистральных дорогах прибегают очень редко, поэтому данный вопрос подробно не рассматривается.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика