2 Проектирование рельсовой колеи

Параметры рельсовой колеи обусловлены размерами ходовых частей подвижных составов.

2.1 Рельсовая колея на прямых участках

Рельсовая колея характеризуется следующими основными параметрами:

• шириной колеи S;

• положением рельсовых нитей по уровню;

• подуклонкой рельсов, обусловленной коничностью 1:20 колес подвижного состава.

2.1.1 Ширина колеи

Ширина S тесно связана с размерными параметрами колесной пары

Рис 2.1 Колесная пара на рельсах.

1-уровень катания; 2-расчетная плоскость

Т- насадка колес, расстояние между внутренними гребнями колес;

S- ширина колеи в расчетной плоскости ;

h₁, h₂- толщина гребня колес в расчетной плоскости;

q- ширина колёсной пары т.е. расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости;

δ₁, δ₂- зазоры между гребнями колес и рабочей гранью рельса в расчетной плоскости;

µ- утолщение гребня выше расчетной плоскости .

Эти параметры определяют геометрическое очертание рельсовых нитей в пространстве и должны обеспечивать:

• безопасное движение эпикажей;

• минимальное их воздействие на путь;

• минимальные расходы на содержание пути.

На прямых участках всегда имеется свободный зазор между внутренними гранями головок рельсов и гребнями колес подвижного состава, благодаря чему обеспечивается свободный проход подвижного состава при минимуме сил взаимодействия колеса и рельса.

Размеры ширины колеи S, насадки колес T и толщины гребня h c учетом допусков и износа колес установлены правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.

Шириной колесной колеи q называют расстояние между рабочими гранями гребней (реборд) колес в расчетной плоскости. Расчетная плоскость расположена на 13 мм ниже средних кругов катания (для неизношенных колес и рельсов). Здесь же измеряется и ширина колеи S.

Из данных видно, что

δ= S – q = S – (T + 2h +2µ)

где – утолщение гребня выше расчетной плоскости, равное для вагонных колес 1 мм. Для локомотивных колес оно отсутствует (µ =0).

Ширина колесной пары

q = T + h₁ + h₂ + 2 µ + ε_q

Для предотвращения заклинивания колесной пары, ее ширина q должна быть меньше ширины колеи S. Поэтому на прямой между рельсовыми нитями и гребнями колес предусмотрены зазоры δ₁ и δ₂

Суммарный зазор (δ =δ₁ + δ₂ ) между рельсовыми нитями и гребнями колес и боковыми внутренними гранями головки рельсов

δ = S_п - q + ε_s

ε_s - учитывает упругие изменения ширины колеи под подвижным составом.

Ширина рельсовой колеи - это расстояние между внутренними гранями головок рельсов, измеренное на уровне 13 мм ниже их поверхности катании на незагруженном пути.

На отечественных дорогах установлена ширина колеи в прямых участках пути S_п = 1520 мм.

Допускаемые отклонения ширины колеи, не требующие устранения, не должны превышать по уширению +8 мм и по сужению –4 мм. На участках, где установлена скорость движения V≤50км/ч, эти допуски составляют +10 мм, -4 мм.

Максимальной допускаемой считается такая ширина колеи, при превышении которой возможен провал колес внутрь колеи. Опасность схода может наступить, когда колесо прокатится по рельсу той своей частью, которая имеет коничность 1/7, а не 1/20 и, следовательно, возникнет дополнительное распирание колеи колесами.

Расчет максимальной допустимой ширины колеи проводятся в том случае, когда точка перехода коничности поверхности катания колеса 1/20 в 1/7 совпадает с началом закругления боковой выкружки головки рельса радиусом 15 мм:

S_max = h_min + µ + T_min + a – 45

h_min - минимально допустимая толщина изношенного гребня

µ - величина не совпадения плоскостей, от которых производится измерение толщины гребня и насадки колес

T_min - минимальная величина насадки

a - ширина колеса

45 мм - складывается от ширина колеса от внешнего его торца до точки перехода от одной коничностик другой (30 мм) и проекции выкружки головки рельса (15 мм)

S_max = 1548 мм

Минимально допустимая ширина колеи определяется из условия недопущения заклинивания колесной пары, имеющей максимальные размеры в рвсчетном уровне (зазор δ_min= 0)

S_min = q_max = 2h_max + 2µ + T_max

S_min = 1512 мм

Максимально допустимой считается такая ширина колеи, при превышении которой возможен провал колес внутрь колеи. S_max=1548 мм

Минимально допустимая ширина колеи определяется возможностью заклинивания колесной пары. S_min = 1512 мм

Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается.

При нарушении этих требований путь закрывают для движения поездов и принимают меры для немедленного устранения отступлений по ширине колеи.