1. Общие положения Основные положения расчетной схемы

Путь рассматривается как балка бесконечной длины на непрерывистом равноупругом линейном (винклеровском) основании (линейная связь между напряжениями и деформациями).

Вертикальные силы от колес к рельсам приложены статически (не перемещаются вдоль пути), но величина сил определяется с учетом динамики.

Она складывается из статического давления колеса на рельс и динамических добавок, возникающих при колебаниях кузова и необрессоренных масс подвижного состава при наличии несовершенств пути и колес. В расчете принимается вероятностное значение суммарной вертикальной силы:

Р_вер=Р_ст+Р_р+Р_нп+Р_нк, (1.1)

где Р_р-динамическая добавка, обусловленная колебаниями кузова (сжатием рессор);

Р_нп-динамическая добавка, обусловленная наличием неровностей в пути;

Р_нк-динамическая добавка, обусловленная наличием неровностей на колесе.

При известной статической силе Р_ст (давление от колеса) задача сводится к определению динамических добавок (инерционных сил Р_р, Р_нп, Р_нк)

Воздействие температуры на рельсы является главным. При нагревании рельсы стремятся удлиниться, а при охлаждении – укоротиться, что вызывает деформации, приводящие к выбросу и угону пути. Но этим деформациям препятствуют сопротивления в стыках, узлах промежуточных скреплений и балласте. Внутренние напряжения могут носить технологический (возникающий при неправильном изготовлении) и эксплуатационный (возникающий в процессе непосредственной эксплуатации) характер.

Основной предпосылкой статического расчета является то, что рельс рассматривается как балка постоянного сечения бесконечной длины, лежащая на сплошном упругом однородном основании. Фактически путь имеет упруго-прерывистое основание. Замена такой схемы на сплошное упругое основание определяет разницу в величинах напряжений в рельсах на 2-4%.

Вертикальные силы считаются приложенными в плоскости симметрии рельса, т.е. подуклонка рельса не учитывается. Реакции основания считаются двусторонними, линейно зависящими от его просадки.

Предполагается, что при движении колеса не отрываются от рельса. Рельс рассчитывается только на нормальное напряжение изгиба, и расчет ведется по допускаемым напряжениям.

Вертикальные силы от расчетного колеса принимаются как максимально вероятные Р_расч, определяемые с уровнем вероятности Ф=0,994.

Внутренние напряжения в расчетах не учитываются.

1.1.1 Расчетные характеристики пути

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

Коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса

, (1.1.1)

где E- модуль упругости рельсовой стали равный МПа;

I- момент инерции поперечного сечения рельса в вертикальном направлении, равный 3405 ^. 10^-8 м⁴;

_{U- модуль упругости подрельсового основания (МПа). Зависит от типа шпал, балласта, плана линии, типа прокладок.}

U_пр.л=150 МПа U_пр.з=225 МПа U_кр.л=167 МПа U_кр.з=250 МПа

(м^-1)

_{Составим сводную таблицу для определения К:}

прямая	лето	Uпр.л=150	К=1,513
	зима	Uпр.з=225	К=1,674
кривая	лето	Uкр.л=167	К=1,554
	зима	Uкр.з=250	К=1,719

Динамические 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.