Расчет выправки железнодорожной кривой

Расчет выправки железнодорожной кривой. В кривых участках путь работает более напряженно, чем в прямых.

Объясняется это тем, что при движении состава по кривой на рельсы передаются дополнительные силы неуравновешенная часть центробежной силы и силы рамного давления от вписывания жесткой базы подвижного состава в колею.

Влияние этих дополнительных сил на работу пути и экипажа во многом зависят от состояния кривых в плане. При непостоянной кривизне круговой кривой и неплавном изменении кривизны в переходных кривых возникают большие горизонтальные неуравновешенные силы, вызывающие резкие боковые толчки подвижного состава, дополнительные напряжения в элементах пути, а следовательно, и большие его расстройства.

Положение рельсовой колеи в плане в кривой характеризуется стрелами изгиба кривой, измеряемыми от хорды определенной длины. Идеально поставленная круговая кривая на всем своем протяжении в любой точке должна иметь одну и ту же стрелу изгиба, мм, f 1000 x a2 8 x R где а - хорда, м R - радиус, м При текущем содержании состояние кривых участков главных и приемо-отправочных путей признается удовлетворительным, если разность стрел изгиба рельсовых нитей в соседних точках, отстоящих друг от друга на расстояние 10 м, при хорде 20 м не привышает следующих значений при скоростях движения поездов 120 кмчас и менее при радиусе более 650 м -8 мм 650 - 401 м - 10мм 400м и менее - 12 мм. Отклонение от равномерного нарастания стрел на переходных кривых должно быть не более 6 мм. Правильное СОДЕРЖАНИЕ кривых в плане заключается в пеиодической проверке кривизны измерением стрел, в сравнении полученных стрел с паспортными и в случае расхождения, с учетом допусков, в приведении стрел к паспортным выправкой рихтовкой кривых.

Допуски в содержании пути в плане установлены из совокупного рассмотрения прочности и стабильности как колеи, так и пути в целом.

Каждому отступлению в плане соответствует определенная величина дополнительного поперечного ускорения нп оно должно быть не более 0,15 - 0,17 мсек2. Отсюда оценивать отступления в плане при измерении стрел изгиба от хорды длиной 20 м в точках через 10 м можно по величине дополнительных поперечных ускорений по формуле нп 0.015 x v2 x f 0.15 - 0.17. Выправка кривых осуществляется по предварительному расчету.

Все существующие расчеты выправки основаны на предположении, что сдвижка кривой из некоторого первоначального положения в другое, проектное, происходит по траектории эвольвенты или развертки.

Поэтому сдвижка е из старого сбитого натурального полжения данной точки кривой в новое, проектное, положение представляет собой разность эвольвент натурной Ен и проектной Еп кривых, или е Ен - Еп. Величина эвольвенты Еп с достаточной для практических целей точностью может быть определена через стрелы изгиба f. Например, эвольвента точки 4 E4 8f0 6f1 4f2 2f3 2 x 4f0 3f1 2f2 1f3 2 х 03 03 fi В общем виде длина эвольвенты любой точки кривой En 2 x n-10n-10 x fi Чтобы найти велечину сдвижки в точке n, достаточно определить разность эвольвент натурной и проектной кривых en Eн - Eп 2 x n-10 n-10 fi - 2 x n-10n-10Fi 2 x n-10n-10fi - Fi, где Fi - стрелы изгиба соответствующих точек проектной кривой. Отсюда вытекает, что разница в величинах эвольвент, т.е. сдвижка любой точки кривой из сбитого натурного положения в проектное равна удвоенной сумме сумм разностей натурных и проектных стрел кривой, взятых по всем точкам от начала кривой до рассматриваемой точки.

В таком виде вывод расчетной формулы впервые дан профессором П.Г. Козийчуком.

Между сдвижками и стрелами кривой существует определенная зависимость. Уменьшение стрелы изгиба в точке n на величину en приводит к увеличению стрел в смежных точках n-1 и n1 на величину en 2 . А следовательно, когда точки n, n-1 и n1 будут сдвинуты соответственно на en, стрела изгиба в точке n изменится и станет равной Fn fn en - en-1 en1 2 В расчетах выправки кривых используется также зависимость между величинами стрел, измеренных от одинаковых хорд, и углом поворота кривой. Угол поворота на протяжении всей кривой в радианах будет равняться 2 x f0 f1 f2 f3 l 2 x n0 fi l Так как общий угол поворота каждой данной кривой остается постоянным независимо от того, правильно стоит кривая или часть ее сдвинулась наружу, а часть внутрь, и кривая каждый раз разбивается на деления одинаковой длины, т.е. длина хорд постоянно равна l, то из приведенной зависимости вытекает, что сумма стрел всегда будет одной и той же. В самом деле, если измеренные стрелы до выправки обозначить fi, а после выправки Fi, будем иметь 2 x n0 fi l и 2 x n0Fi l Отсюда 2 x n0fi l 2 x noFi l, т.е. n0fi n0Fi. На отечественных дорогах применяется ряд способов расчета выправки кривых, в которых величины сдвижек подсчитываются по разности эвольвент.

Эти способы отличаются друг от друга приемами определения проектных стрел.

На основе изучения и практического сопоставления различных способов расчета выправки кривых Главным управлением пути МПС рекомендованны для практического применения на сети дорог графические и графо- аналистические способы, разработанные инженерами М. А. Макуровым, А. Т. Крагелем, М. Д. Поликарповым, а так же способ последовательного приближения с применением прибора доцента И. Я. Туровского.

Ниже подробно рассматривается способ инженера М. Д. Поликарпова, получивший наибольшее распространение. Исходные материалы для расчета выправки кривой получают при ее съемке, которая заключается в измерении стрел изгиба.

Для этого кривую по наружной нити и примыкающие к ней прямые размечают на равные деления длинной 10 метров при радиусах кривой менее 400 м принимают пятиметровые деления. Разметку и нумерацию точек ведут в направлении нарастания километров. Метки наносят белилами на шейке рельса с внутренней его стороны. Это обеспечивает промер и рихтовку кривых всегда в одних и тех же точках. Разметку начинают и кончают на явно выраженных прямых с таким расчетом, чтобы на прямых получилось три - четыре метки.

Нулевую метку деления увязывают с существующим пикетажем. Стрелы измеряют в каждой деления при хорде, равной двум делениям. Шнур, применяемый в качестве хорды должен быть тонким, крепким, без узлов в местах касания к рельсу, длинной несколько больше двух делений. Шнур прижимают к незакругленной части рабочей грани головки рельса против меток, смежных с той, где измеряют стрелу. Перед измерением стрелы колебание шнура останавливают. Стрелы отсчитывают по стороне шнура, обращенной к рельсу, с точностью до 1 мм. Результаты промеров и привязки мест промеров к километрам и пикетам записывают в журнал съемки кривой. Для обеспечения необходимой точности расчетов стрелы измеряют дважды.

Расчет выправки кривых не имеет сразу прямого решения, а выполняется поэтапно методом последовательного приближения. Первый этап расчета заключается в том, что на основании имеющихся натурных стрел задают расчетные стрелы, при которых кривая будет правильной, и проверяют, удовлетворяет она требованиям, предъявляемым к выправленной кривой, или нет. В последнем случае, что, как правило, и бывает на практике, проводят второй этап расчета кривой, который состоит в том, что в первый вариант расчетных стрел вносят коррективы, позволяющие прийти к удовлетворительному решению.

Полученные расчетные и натурные стрелы заносят в специальную расчетную таблицу. В гр. 4 вписывают разности между натурными и расчетными стрелами. Если натурная стрела больше расчетной, то разность пишется со знаком плюс если меньше - со знаком минус. Алгебраическая сумма данных гр.4 должна равняться нулю. В гр. 5 вписывают нарастающим итогом алгебраическую сумму разностей стрел для каждой точки деления.

В первой строке гр. 5 проставляют нуль, во второй строке число второй строки гр. 4 ,к нему прибавляют число третей строки гр. 4 и результат записывается в третью строку гр. 5 и т.д. В последней строке гр. 5 должен получиться нуль. Затем подсчитывают итог - разность между положительными и отрицательными числами гр. 5. В гр. 6 нарастающим итогом записывают сумму сумм расчетный полусдвиг разностей стрел.

Во второй строке пишут нуль, к нему прибавляют число второй строки гр. 5 и результат записывают в третью строку гр. 6, затем к полученному прибавляют число третей строки гр. 5 и результат записывают в четвертую строку гр. 6 и т.д. Величина полусдвига в последней строке гр. 6 должна равняться итогу гр. 5, что является контролем подсчета гр. 6. В данном дипломном проекте расчет выправки кривой производился на компьютере программой, созданной А. А. Лебедевым, старшим научным сотрудником ВНИИЖТ, отделение организации и механизации путевых работ. 7.