1.1.2. Особенности устройства рельсовой колеи на кривых участках.

При движении экипажа по кривой появляется центробежная сила. Эта сила создает дополнительное давление колес на наружную рельсовую нить, в связи с чем рельсы на ней изнашиваются быстрее, возникают отбои нитей, увеличивается напряжение в рельсах, пассажиры испытывают неприятные ощущения. Кроме того, в кривых затрудняется прохождение ходовых частей экипажей.

С целью нейтрализации вредного влияния центробежной силы на путь и пассажиров, наружная рельсовая нить приподнимается (возвышается) над внутренней, а между прямыми и круговыми кривыми устраиваются переходные кривые. Для облегчения вписывания тележек подвижного состава в кривых приходится уширять рельсовую колею (обычно при R < 350 м).

Ввиду того, что внутренняя рельсовая нить оказывается короче наружной, приходится с целью обеспечения расположения рельсовых стыков в одном створе («по наугольнику») укладывать по внутренней нити укороченные рельсы.

Все эти особенности устройства рельсовой колеи в кривых зависят в основном от величины радиуса кривых, а также скорости движения поездов.

В курсовом проекте для кривых участков пути необходимо выполнить

следующее:

- определить необходимую ширину рельсовой колеи и оценить вид вписывания;

- рассчитать величину возвышения наружной рельсовой нити;

- определить длину и вид переходной кривой, а также основные элементы для ее разбивки;

- подсчитать необходимое количество укороченных рельсов и порядок их укладки по внутренней нити кривой;

- определить параметры уширения междупутных расстояний в кривой.

1.1.3. Определение необходимой ширины рельсовой колеи в кривых.

Ширина рельсовой колеи определяется из условия вписывания тележек подвижного состава (жесткой базы) в кривые соответствующего радиуса.

Длиной жесткой базы L называется расстояние между крайними осями тележки или безтележечного экипажа, остающимися при движении параллельными друг другу.

Вписыванием подвижного состава в кривые называется установившееся при движении в кривой положение колесных пар жесткой базы относительно рабочих граней рельсовых нитей, возникающие в результате взаимодействия между рельсовым путем и ходовыми частями экипажа. В зависимости от длины жесткой базы, радиуса кривой и ширины колеи вписывание может быть свободным, принудительным и заклиненным.

При свободном вписывании наблюдается минимальное силовое взаимодействие ходовых частей подвижного состава и колеи, а следовательно, наименьшие износы рельсов и колес, и затраты энергии на движение. (По этой причине стремятся обеспечить свободное вписывание).

При заклиненном вписывании колесные пары жесткой базы тележек не

имеют никакой поперечной свободы, ввиду чего создаются особо неблагоприятные условия взаимодействия подвижного состава и рельсовой колеи в кривой. В нормальных условиях эксплуатации оно не допускается.

Промежуточное положение жесткой базы тележки между заклиненным и свободным вписыванием характеризует принудительное вписывание, допускаемое в основном для локомотивов.

Для облегчения вписывания тележек экипажей в кривые их колесные пары имеют, как правило, поперечные разбеги (смещения) η относительно жесткой рамы.

Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ установлены следующие нормы ширины колеи (таблица 1.2).

Таблица 1.2.- Таблица норм ширины колеи.

План линии	Ширина колеи, мм
Прямые и кривые радиусом 350 м и более Кривые радиусом от 349 м до 300 м Кривые радиусом от 299 м и менее	1520 1530 1535

Допускаются отклонения по уширению +8мм и по сужению до -4 мм, а на участках со скоростью движения не свыше 50 км/ч соответственно до +10 и –4 мм.

В курсовом проекте необходимо для заданного экипажа (локомотива или вагона в соответствии с заданием) определить оптимальную и минимально- допустимую ширину колеи в кривой заданного радиуса, сравнить ее с нормативной и сделать соответствующий вывод о характере вписывания данного экипажа в кривую.

Определение оптимальной ширины колеи. При определении оптимальной ширины колеи за исходную принимают схему свободного вписывания (рисунок 1.2).

Для двухосной тележки принципиальная схема сохраняется такой же (без средней оси). Точкой О обозначен центр вращения тележки. При свободном

вписывании он находится на задней оси и внутреннее колесо этой оси своим

Рисунок 1.2. – Схема свободного вписывания двухосной тележки в кривую.

гребнем касается внутренней нити кривой, не взаимодействуя с ней.

Оптимальная ширина колеи в мм опт S определяется по формуле:

S_опт= q_max + f_н – η₁ + 4, (1.2)

где q_max - максимальная ширина колесной пары (см. данные таблицы 1.1);

f _н - стрела изгиба наружного рельса в мм при хорде АВ,

АВ= 2(λ+b); (1.3)

4- допуск на сужение колеи.

Величина стрелы f_н определяется по формуле:

, (1.4)

где λ - расстояние от центра вращения тележки О до геометрической оси первой колесной пары, равное в данном случае длине жесткой базы L , мм;

R - радиус кривой, мм;

b - расстояние от оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом, определяемое по формуле:

b = (1.5)

где r - радиус колеса, мм;

τ - угол наклона рабочей поверхности гребня колеса к горизонту, равный для нового вагонного колеса 60°, для локомотивных бандажей - 70°.

Выполним расчет:

По формуле 1.2 определяем оптимальную ширину колеи:

Полученное значение S_опт сравнивается с нормативной шириной колеи по данным таблицы 1.1.

В связи с тем, что требуемая ширина колеи для свободного вписывания электровоза ЧС3 получилась больше установленной ПТЭ для кривой радиусом 350 м, то следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи.

_min = q_max + f_н – f_b + 4 + ≤ S

f_н = = = 4мм

f_b = = = 3,92мм

b = = 8,17мм

согласно таблице 2.1 𝛿_min = 7мм.

Минимальная допустимая ширина колеи

_min = 1509+16+4+ – 3,92=1516,58мм

Таким образом, требуемая минимально допустимая ширина рельсовой колеи в кривой радиусом 350м, полученная расчетом для пропуска поезда ЧС3, не противоречит требованиям ПТЭ S_опт=1520 мм.