Возвышение наружного рельса для чего

Возвышение наружного рельса

Возвышение наружного рельса в криволинейных участках пути — необходимо для уравновешивания центробежных сил, действующих на подвижной состав, предотвращения его опрокидывания, обеспечения одинакового вертикального износа рельсов обеих рельсовых нитей и снижения у пассажиров неприятных ощущений, возникающих при движении поезда по криволинейному участку пути.

Возвышение наружного рельса при известных ширине колеи и конструкции подвижного состава зависит главным образом от установленных скоростей движения поездов и радиуса кривой (на отечественных железных дорогах 4000 м и менее).

Для обеспечения одинаковых вертикальных износов и сроков службы рельсов обеих нитей необходимо, чтобы при возвышении h₀ (рис. 1) сумма нормальных давлений от всех поездов на наружную нить равнялась сумме нормальных давлений от тех же поездов на внутреннюю нить, а центростремительная сила (G·sin α) — центробежной силе (I·cos α). Максимальное значение возвышения наружного рельса на отечественных железных дорогах принято 150 мм. При изменении условий эксплуатации значение возвышения наружного рельса в кривой приводят в соответствие с расчётным значением. Изменение (отвод) возвышения наружного рельса от нуля на прямых до соответствующего размера на круговых кривых производится постепенно в пределах так называемых переходных кривых. Практически возвышение наружного рельса в пределах криволинейного участка обеспечивается большей толщиной балластного слоя под шпалами под наружной рельсовой нитью (рис. 2).

На мостах возвышение наружного рельса достигается:

при мостовом полотне на балласте — увеличением толщины балластного слоя с наружной стороны; при деревянных поперечинах — установкой пролётного строения с поперечным наклоном или в крайнем случае — укладкой под брусья деревянных прокладок; при металлических поперечинах и непосредственной укладке рельсов на железобетонную плиту делают специальный расчёт.

Источник

Методика определения возвышения наружного рельса в кривых участках пути

Приложение к указанию МПС России
от 17.03.S7 г. № С 333у

МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА
В КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ

Утверждаю
Начальник Департамента пути
и сооружений
___________________ С.А. Рабчук
«12» февраля 1997 г.

Допускаемые скорости движения поездов по сопряжениям кривых и стрелочным переводам, уложенным в кривых, устанавливаются в соответствии с приказом МПС № 2ЦЗ от 14 июля 1994 г.

Величина возвышения в круговой кривой определяется начальником дистанции пути и утверждается начальником железной дороги.

3. Величина возвышения в кривой в мм определяется по формулам:

— для пассажирского поезда

— для грузового поезда

— для потока поездов

где и — максимальные скорости соответственно пассажирского и грузового поезда, установленные в кривой по приказу Начальника дороги (км/ч);

— приведенная скорость поездопотока, определяемая согласно приложению 1 (км/ч);

Предварительный выбор формулы, дающей большее возвышение, может быть проведен по номограмме, приведенной в приложении 2.

4. Для многорадиусных кривых величина возвышения рассчитывается по минимальному радиусу, полученному после расчета выправки кривой. При этом для других радиусов должно обеспечиваться соблюдение нормативов по предельным непогашенным ускорениям в соответствии с Приказом 2ЦЗ от 14.7.1994 г.

Величина радиуса может быть определена по ленте путеизмерителя ЦНИИ-2 по приближенной формуле (для масштаба записи 1:2)

Соотношение величин R и £ представлено в табл. 1.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Возвышение наружного рельса определяется по средневзвешенной квадратичной скорости, предусматриваемой в месте расположения кривой на расчетный срок, но принимается не более 150 мм. [1]

Возвышение наружного рельса в кривых зависит от радиуса кривой и наибольшей допускаемой скорости движения и устанавливается особой инструкцией МПС. [4]

Возвышение наружного рельса не должно быть больше 150 мм. [7]

Возвышение наружного рельса h зависит от радиуса кривой и допустимой скорости движения поезда. [8]

Обычно возвышение наружного рельса исходя из технико-экономических соображений устанавливается таким, при котором были бы оптимальные условия работы рельсов как наружной, так и внутренней нитей; при этом должны быть исключены неприятные воздействия на пассажиров. [9]

Наибольшее допускаемое возвышение наружного рельса в кривой в необходимых случаях с разрешения МПС на главных путях может быть и более 150 мм. [10]

Наличие возвышения наружного рельса в кривой делает невозможным сопряжение ее впритык с примыкающими прямыми. Это тоже было бы вредно, так как возникающая в начале круговой кривой центробежная сила имела бы сразу полную величину, а возвышения наружного рельса еще не было бы. Кроме того, в начале такой кривой нарушалась бы плавность хода подвижного состава вследствие резкого изменения радиуса от бесконечности ( на прямой) до радиуса кривой. [11]

Отвод возвышения наружного рельса в кривых, а также отводы отклонений по уровню и от пучинных горбов не должны быть круче 1 мм на 1 5 пог. Последовательные отклонения рельсовых нитей по уровню в разные стороны на расстоянии менее 25 м в сумме не должны превышать 4 мм. [12]

Устройство возвышения наружного рельса по данной методике позволяет равномерно распределять нагрузку на оба рельса в переходной кривой, а в местах ее сопряжения с прямолинейным и круговым участками избавиться от ударов колеса о рельс. [13]

Величина возвышения наружных рельсов на станциях определяется так же, как и для перегонных кривых, в зависимости от установленных скоростей движения поездов ( его не делают больше 75 мм); при этом габариты приближения строений не должны быть нарушены. Такое же возвышение делается и на стрелочных переводах, расположенных в кривой на главном пути, если боковой путь примыкает с внутренней стороны кривой. [14]

Источник

Возвышение наружного рельса

Возвышение наружного рельса в кривом участке пути, как его найти. Недостаток и увеличение возвышения наружного рельса, придельное возвышение.

Максимальная скорость движения поезда в кривой зависит от центробежных сил во взаимодействии подвижного состава и пути, которые в свою очередь определяют устойчивость подвижного состава против опрокидывания, поперечную нагрузку на путь, уровень комфорта для пассажиров и сохранность груза.

Первые два критерия непосредственно относятся к безопасности движения поездов, третий и четвертый — к качеству пассажирских и грузовых перевозок.

Для нейтрализации центробежной силы в кривых наружный рельс укладывают с некоторым возвышением относительно внутреннего. Это возвышение обычно измеряется в миллиметрах.

На практике для таких случаев в зависимости от степени компенсации центробежной силы используют понятия достаточного, недостаточного и избыточного возвышения, также выражаемого в миллиметрах.

Для колеи 1520 мм это возвышение(в мм) рассчитывается по формуле:

где: V — скорость движения (км/ч); R — радиус круговой кривой в метрах.

Недостаток возвышения наружного рельса

В силу различий между конструкциями подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта к последнему предъявляются менее строгие требования, благодаря чему автомобили могут двигаться по шоссе с большей скоростью, чем поезда по параллельной линии, что отрицательно сказывается на конкурентоспособности железнодорожного транспорта.

Для преодоления этих затруднений на ряде железных дорог в последнее время все шире внедряется подвижной состав, в конструкции которого заложена возможность компенсации недостатка возвышения наружного рельса в кривых. Такие поезда известны как состоящие из вагонов с наклоняемыми кузовами.

Концепция этих поездов основана на использовании разницы между предельными величинами указанного недостатка возвышения по комфорту (эта величина равна 150 мм) и по безопасности (эта величина определяется из условий предотвращения опрокидывания вагонов или поперечного смещения пути).

Для сохранения требуемого уровня комфорта кузов принудительно наклоняется внутрь кривой, тем самым давая пассажирам ощущение того, что возвышение наружного рельса больше, чем в действительности.

С применением технологии наклона кузовов вагонов поезда могут в обычной эксплуатации обращаться на линиях с кривыми, имеющими недостаток возвышения наружного рельса до 260 мм (на некоторых железных дорогах в опытном порядке и до 300 мм).

Технология наклона кузовов уже достаточно хорошо известна. Тем не менее следует отметить, что МСЖД недавно подготовил проект документа 518 по приемочным испытаниям поездов, в которых эта технология применена, и в настоящее время готовит документ по параметрам инфраструктуры линий, на которых предполагается пустить такие поезда в обращение.

Необходимо также иметь в виду, что при интенсивной работе систем наклона кузовов, т. е. на линиях с большим числом последовательно расположенных обратных кривых малого радиуса, недостаток возвышения наружного рельса может вызвать у некоторых пассажиров ощущение морской болезни.

Это явление объясняется частым попеременным поворотом кузова в разные стороны относительно продольной оси и особенно заметно при большой амплитуде (большом угле) наклона.

Помимо квазистатических ускорений, обусловленных некомпенсированными центробежными силами, имеют место динамические, обусловленные отклонениями в геометрии пути. При рассмотрении способов повышения уровня комфорта путем устранения причин динамических ускорений можно допустить некоторое увеличение статических.

Поэтому для повышения скорости движения поездов в кривых за счет указанного фактора железные дороги расширяют полигон применения бесстыкового пути, повышают качество подбивки балласта современными путевыми машинами и улучшают демпфирующие характеристики рессорного подвешивания подвижного состава.

Увеличение возвышения

Железные дороги, желающие применить технологию наклона кузовов вагонов, должны приобретать специализированный подвижной состав. Поскольку его цена выше, чем обычного, срок окупаемости может оказаться неприемлемым.

Для повышения скорости движения поездов с использованием обычного подвижного состава целесообразно рассмотреть возможность увеличения возвышения наружного рельса в кривых.

Предельная величина возвышения установлена равной 150 мм. Эта величина остается неизменной в сторону увеличения в течение длительного времени, поскольку необходимо обеспечить устойчивость вагонов поездов, движущихся в данной кривой с низкой скоростью или остановившихся в ней, и комфорт для находящихся в них пассажиров.

На линиях с преимущественным обращением грузовых поездов она может быть ограничена 130 мм. В то же время могут быть исключения.

Так, на железных дорогах Франции, где подход несколько иной, для линий, по которым обращаются обычные или высокоскоростные моторвагонные поезда, верхний предел допустимой величины возвышения поднят до 180 мм.

Поэтому при определении максимального возвышения наружного рельса в кривых необходимо убедиться, хотя бы теоретически, в том, что это не приведет к неблагоприятным последствиям для безопасности движения поездов, прежде всего в отношении схода подвижного состава с рельсов, что особенно важно для вагонов с жесткими рамами, более чувствительных к нарушениям геометрии пути. Естественно, при этом принимаются во внимание и экономические соображения.

Между прямой и следующей за ней круговой кривой устраивают переходную кривую, обычно имеющую форму клотоиды с постепенно уменьшающимся радиусом. В этой переходной кривой возвышение наружного рельса также постепенно увеличивается от нуля до установленной для данной круговой кривой величины.

Темп нарастания возвышения характеризуется постоянным для данной кривой градиентом, величина которого определяет интенсивность так называемого скручивания пути, также подлежащего проверке на устойчивость подвижного состава.

Это значит, что для увеличения возвышения наружного рельса круговой кривой с сохранением обеспечивающего безопасность движения поездов градиента его нарастания в переходной кривой необходимо увеличить длину последней. Однако это не всегда осуществимо, особенно если в пути имеют место следующие одна за другой с небольшими промежутками обратные кривые.

Для преодоления этого затруднения предложено сохранить длину переходных кривых, но отказаться от уменьшения их радиуса пропорционально алгебраической длине, т. е. допустить непостоянство градиента возвышения наружного рельса.

Увеличение возвышения наружного рельса при разных значениях градиента нарастания возвышения в переходной кривой:

зоны 1 и 2 — переходная кривая;

зона 3 — круговая кривая;

g 0 — постоянный градиент возвышения;

Соотношение между направляющей силой Y и нагрузкой от колеса Q является решающим фактором безопасности движения поезда по «скручивающемуся» пути. МСЖД определил критическую величину отношения Y/Q равной 1,2.

Однако в ходе ряда испытаний на железных дорогах Франции установлено, что допустима бóльшая величина этого отношения, в каждом отдельном случае зависящая от угла набегания колес на рельсы или, иначе говоря, от радиуса кривой.

Из этого следует, что для обеспечения безопасности в отношении схода подвижного состава допустимая степень скручивания пути в кривых большого радиуса может быть больше, чем в кривых малого радиуса.

Отсюда вытекает возможность устройства переходной кривой, в которой возвышение наружного рельса постепенно доходит до 180 мм (по крайней мере, в кривых радиусом более 420 м) при сохранении исходной длины данной переходной кривой.

Более того, согласно результатам исследований в кривых радиусом более 1000 м возвышение наружного рельса может быть доведено до 200 мм при условии, что градиент нарастания возвышения не превышает 2 мм/м.

Однако указанные допущения необходимо проверить на практике с точки зрения комфорта для пассажиров, сохранности грузов, а также проблем с укладкой и содержанием пути с меняющимся градиентом нарастания возвышения наружного рельса в переходных кривых.

Источник

Определение возвышения наружного рельса в кривой

Возвышение наружного рельса в кривой устраивается с целью:

a) обеспечения одинакового срока службы рельсовых нитей, т.е. равномерного износа нитей;

b) снижения бокового давления на рельс наружной нити от действия центробежной силы;

c) обеспечения комфортабельности езды пассажиров за счёт снижения чрезмерного воздействия непогашенного центробежного ускорения.

На рис. 5 изображено положение экипажа на кривой, имеющей возвышение наружного рельса – h. Обозначим:

S_{1 –} расстояние между осями рельсов, равное 1,6 м,

α– угол наклона полотна пути, тогда tgα = h/S ≈ sinα,

а – расстояние от поверхности катания рельсов до центра тяжести экипажа.

G = mg – вес экипажа,

J = mv 2 /2 – центробежная сила.

Разложим внешние силы G и J на взаимно перпендикулярные составляющие по правилу параллелограмма.

E_в, E_н – вертикальные реакции рельса,

Т_в, Т_н – горизонтальная реакция рельса.

1.Опрделим возвышение наружного рельса из условия равенства давлений на обе рельсовые нити.

Условие равенства давлений на обе рельсовые нити:

Условие устойчивости экипажа против опркидывания:

Решая совместно уравнение (1) и (2) получим:

Рис. 5. Расчётная схема для определения возвышения наружного рельса.

Так как поток поездов разнороден, в формулу подставляются средневзвешенное значение скорости, полученное путем обработки скоростемерных лент локомотивов. После подстановки численных значений составляющих получим окончательный вид формулы для определения возвышения наружного рельса из условия равенства давлений на наружную и внутреннию рельсовые нити.

[150 мм]

2.Определение возвышение наружного рельса из условия комфортабельности езды пассажиров

Данное условие заключается в обеспечении комфортабельности езды пассажиров, которое обеспечивается в случае, если возникающее непогашенное ускорение α_н ≤[α_н].

Непогашенное центробежное ускорение

(4)

[α_н] = 0,7 м/с 2 –допустимая величина непогашенного ускорения для пассажирских поездов;

[α_н] = 0,3 м/с 2 –то же для грузовых поездов.

Принимая максимальное значение υ в км/ч и выражая h в мм, получим

мм – для грузовых поездов.

Из полученных из двух условий значений возвышения наружного рельса выбираем наибольшее.

Наибольшая величина h установленная ПТЭ составляет 150мм, в противном случае h принимается равной 150мм, а скорость движения ограничивается.

υ_max =4.6√R – для пассажирских поездов

υ_max =4√R – для грузовых поездов.

Переходные кривые.

Возвышение наружного рельса в кривой делает невозможным сопряжение его с рельсом прямолинейного участка впритык. Поэтому с обеих сторон круговой кривой разбивают переходные кривые.

Назначение переходной кривой:

1. Переход с прямого пути на круговой путь (от радиуса = на прямой до = R на круговой кривой.)

2. Для плавного отвода возвышения наружного рельса ( от =0 на прямой до =h₀ на круговой кривой)

3. Для плавного отвода уширения колеи (от =S_пр до = на круговой кривой).

4. Для плавного отвода центробежной силы (от =0 – на прямой до — на круговой кривой)

При устройстве отвода возвышения h по прямой с уклоном (1)

для любой точки переходной кривой можно написать

(2),

где -изменяющийся радиус в пределах переходной кривой

Рис. 6 Схема положения переходной кривой.

На рис. НПК – начало переходной кривой;

КПК – конец переходной кривой;

l_x — длина участка переходной кривой;

l_{0 — полная длина переходной кривой}

Обозначим через С = и назовем эту величину постоянным параметром переходной кривой, тогда выражение для l_x примет вид: l_x = .

Этому уравнению удовлетворяет кривая называемая радиоидальной спиралью.

При = R и l_x = l_{0 C = R} l_0.называется геометрическим параметром кривой, а С = — физическим.

Для разбивки переходной кривой на местности используется уравнение радиальной спирали:

Для нахождения ординат y задают длины переходной кривой до значения l_0.

Если ограничиться первым членом в каждом ряду, заменивl₀ его значением через х получим уравнение кубической параболы

(6)

то кубическую параболу можно применять вместо радиоидальной спирали

ВРоссии при скоростях до 120 км/ч i = 0.001

Источник