Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Железнодорожный путь и путевое хозяйство Минимаркер Возвышение наружного рельса

Возвышение наружного рельса

Страница 7 из 10

При движении экипажа в кривой появляется центробежная сила, которая создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить. Поэтому рельсы наружной нити изнашиваются быстрее, возникает отбой рельсов или увеличивается напряжение в них, появляется непогашенное центробежное ускорение, при больших значениях которого пассажиры испытывают неприятное ощущение.

Как известно, центробежная сила I определяется по формуле

030414_f1

где m – масса экипажа;

υ – скорость движения экипажа;

G – сила давления экипажа;

q – ускорение силы тяжести;

R – радиус кривой.

К горизонтальным силам следует отнести и силу ветра, которую можно определить по формуле

030414_f2

где Wв – давление ветра;

υв – скорость ветра;

k – коэффициент, зависящий от форм поверхностей, воспринимающих давление, который для сплошных поверхностей (вагонов) равен 0,085–1,25, а для решетчатых – 0,078.

Чтобы снизить боковое давление на рельсы наружной нити и избежать их отбоя, уменьшить их перегрузку, добиться равномерности износа рельсов обеих нитей и избавить пассажиров от неприятных воздействий, производят возвышение наружних рельсов, то есть наружные рельсы в кривых возвышают над внутренними.

Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерности и вертикального износа рельсов обеих нитей кривой

Представим положение экипажа в кривой радиусом R, имеющей возвышение наружного рельса h (рис. 1).

Положение экипажа в кривой с возвышением наружного рельса

Рис. 1 – Положение экипажа в кривой с возвышением наружного рельса

Примем обозначения:

Ен – вертикальная реакция наружного рельса;

Ев – то же внутреннего рельса;

α – расстояние от поверхности катания рельсов до центра тяжести экипажа массой G.

Чтобы рельсы обеих нитей изнашивались равномерно, необходимо выбрать такое возвышение h, при котором соблюдалось бы следующее равенство:

Ен = ∑Ев, или ∑Ен – ∑Ев = 0. (3)

Согласно условию (3) логично принять

I cosα = G sinα (4)

По малости угла α примем cos α = 1, а sin α = h/S1 (где S1 – расстояние между осями рельсов).

Подставив значения cos α и sin α в выражение (4), получим I = Gh/S1. Откуда h = S1I/G. Но по выражению (1) I = Gυ2/gR, следовательно,

030414_f3

или, имея в виду воздействия на путь в кривой многих экипажей – поездов и условия (3), примем G = ∑NiPi. Тогда получим:

030414_f4

Подставив в выражение (5) S1 = 1,6 м, g = 9,81 м/с2 и введя переводные коэффициенты, для того чтобы подставить υ в км/ч, R в м, Р в т, получим h, мм

030414_f5

где N1, N2, N3, …, Ni – число поездов определенного рода, например пассажирских, грузовых, пригородных, проходящих в сутки по данной кривой радиуса R;

P1, P2, P3, … Pi – масса поездов соответственно указанных родов, т;

υ 1, υ 2, υ 3, …, υi – скорости движения указанных поездов, проходящих по рассматриваемой кривой, км/ч.

По исследованиям ВНИИЖТа и Г. М. Шахунянца, к величине возвышения наружного рельса, определяемого по формуле (6), необходимо плюсовать добавку ∆h, то есть

030414_f6

Добавочный член ∆h учитывает влияние эксцентриситетов расположения экипажа в колее, ненадрессорного и надрессорного строений экипажа.

По исследованиям профессора Г. М. Шахунянца можно ориентировочно принимать для грузового движения ∆hгр = 4 мм, для пассажирского ∆hп = 21 мм, для смешанного

030414_f7

Для линий с преимущественным пассажирским движением ВНИИЖТ предлагает принимать ∆hп = 30 мм, с преимущественным грузовым движением ∆hгр = 20 мм, в остальных случаях ∆h = 25 мм.

Определение возвышения наружного рельса по условиям комфортабельности езды пассажиров

Большие величины непогашенных горизонтальных ускорений вызывают неприятные ощущения у пассажиров. В связи с ростом скоростей движения поездов приобретает особую важность принятие допускаемых величин непогашенных горизонтальных ускорений αн, обеспечивающих малоощутимую, комфортабельную езду.

Экспериментальными исследованиями В. С. Шаройко и А. Н. Курошвили установлено, что длительное и повторное воздействие непогашенного центробежного ускорения величиной до 0,8 м/с2 включительно большинство людей переносит удовлетворительно. Непогашенное центробежное ускорение, равное 1 м/с2, переносится удовлетворительно при немногократных и непродолжительных воздействиях.

На основании вышеуказанных исследований и работ ВНИИЖТа принята как осредненная норма непогашенного горизонтального ускорения αдоп = 0,7 м/с2.

При h = 0 центробежная сила I = mυ2/R = ma не компенсируется полностью, и непогашенное ускорение υ2/R вредно воздействует на человека. При h ≠ 0 появляется центростремительная сила Н = G sin α = Gh/S1 = mh/S1, где ускорение будет gh/S1. При этом ускорение, которое сила IH сообщает массе человека, будет разностью центробежного υ2/R и центростремительного gh/S1 ускорений и представляет непогашенное горизонтальное ускорение, то есть

030414_f8

которое существует практически всегда. Следовательно, надо ограничивать αн по условиям обеспечения пассажирам комфортабельности езды, то есть принимать αдоп.

При υmax, когда возникает непогашенное центробежное ускорение при недостаточном размере h, выражение (9) можно написать так:

030414_f9

откуда

030414_f10

Принимая S1 = 1,6 м, q = 9,81 м/с2 и выражая h в мм, αдоп в м/с2 и υ в км/ч, получим:

030414_f11

За окончательное значение h следует принимать наибольшее из двух, определяемых по формулам (6) и (10). На железных дорогах принято максимальное возвышение наружного рельса 150 мм, но в отдельных случаях допускается и большее.

Максимальные значения h на дорогах некоторых других стран следующие: в США и Великобритании – 152, во Франции – 160 и 180, в Японии на линии Синкансен – 200, в ГДР, ФРГ, Болгарии, Румынии и Югославии – 120, в Польше – 130, в Венгрии – 110 мм. За рубежом возвышение наружного рельса над внутренним в принципе определяется на основе тех же исходных положений, которые здесь рассмотрены.


© 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