Взаимодействие пути и подвижного состава - раздел Образование, ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО От Колес Подвижного Состава На Путь Передается Сложное Силовое Воздействие, К...
От колес подвижного состава на путь передается сложное силовое воздействие, которое можно разложить на вертикальные и горизонтальные (поперечные и продольные) составляющие: вертикальное давление, вызывающее осадку пути и изгиб рельсов; боковое давление, стремящееся сдвинуть путь в сторону, и продольные силы — причина угона (продольного смещения) рельсо-шпальной решетки.
Вертикальное давление на рельс — это нормальные (перпендикулярные к поверхности) силы, которые через колеса подвижного состава передаются на рельсы. Сила тяжести подвижного состава, приходящаяся на одну ось, когда он находится в неподвижном состоянии, называется статической нагрузкой. Допускаемая величина ее нормирована: для локомотивов — 250 кН (25 тс) и для грузовых вагонов — 235 кН (23,5 тс). Статическая нагрузка незагруженных вагонов примерно в 3 раза меньше. Нагрузка, передаваемая подвижным составом на рельсы при движении, называется динамической. Величина ее непостоянна. Она изменяется во времени по величине и направлению под влиянием факторов случайного характера, различных неровностей на поверхности соприкасания колес с рельсами, упругой деформации пути, рессор и других элементов ходовых частей, особого характера движения жестко соединенных между собой осей подвижного состава по рельсовой колее, изменяющейся на протяжении пути траектории движения подвижного состава.
Каждая единица подвижного состава состоит из неподрессоренной и подрессоренной частей. К неподрессоренной части относят массу колесных пар, букс и примерно 2/3 массы рессор. Все остальное — подрессоренная часть. При движении обе эти части локомотивов и вагонов совершают колебательные движения относительно пути и друг друга, что и вызывает изменения нагрузок на рельсы. В общем случае взаимодействие пути и подвижного состава определяется особенностями конструкций ходовых частей и рельсовой колеи, а также качеством технического содержания локомотивов, вагонов и пути. Динамическое давление на рельс может превышать статическую нагрузку в 1,5 — 2 раза, а если неровности на пути и на колесе совпадают, то в зависимости от скорости движения силы в местах контакта колеса и рельса в некоторых случаях возрастают в 3—4 раза.
Переменные горизонтальные поперечные силы — это рамное давление (силы, действующие на кузов и передаваемые через раму на колесные пары) и боковое давление, вызываемое поворотом состава в кривых (вписывание подвижного состава в кривые). Рамные усилия достигают 60—70 кН (6—7 тс); боковые давления составляют 0,2—0,65 максимального значения вертикальных сил. Силы давления на рельсы от гребней колес в прямых участках, вызванные вилянием подвижного состава, могут достигать 30— 40 кН (3—4 тс). На рельсы передаются также и горизонтальные продольные воздействия (силы угона, торможения и продольные усилия от действия температуры). При конструировании верхнего строения пути и ходовых частей подвижного состава стремятся обеспечить наиболее благоприятное их взаимодействие.
Подвижной состав железнодорожного транспорта в отличие от других видов (автомобильного, водного, воздушного) не имеет рулевого управления. Траекторию его движения определяет рельсовая колея. Этим определяются и особенности ходовых частей: наличие реборд (гребней) у бандажей колес; глухая насадка колес на оси; параллельное расположение осей у безтеле-жечных экипажей и у тележек локомотивов и вагонов; коничность бандажей колес; возможность поворота тележек и отдельных осей. Постоянство рельсовой колеи требует и постоянства расстояния между колесами, для этого их запрессовывают так, чтобы они не могли ни смещаться на оси, ни поворачиваться относительно нее. Это называется глухой насадкой колес. Ось с насаженными на нее двумя колесами называют колесной парой.
Для направления движения по рельсам и предотвращения схода с них колеса имеют с внутренней стороны обода закраины, называемые гребнями или ребордами. Расстояние между внутренними гранями ободов колес называется их насадкой. Ширина колесной пары К (рис. 108) складывается из насадки колес (1440±3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 34 мм) и 2 мм (по 1 мм на колесо), учитывающих скос гребней с внутренней стороны у стальных вагонных и тендерных колес, который начинается на 10 мм выше уровня их соприкасания с рельсами. При расчетах принимают, что этот уровень находится ниже поверхности катания рельсов на 10 мм. Гребни колес не вплотную прилегают к боковым граням головок рельсов, а с некоторым зазором б, который компенсирует допуски в насадке колес и ширине колеи, а также уменьшает сопротивление движению поезда и износ гребней и рельсов. При номинальных размерах колесной пары и рельсовой колеи б = 16 Ч- 18 мм, максимальная расчетная величина зазора может достигать 40 мм, минимальная — 9—11 мм. При излишних размерах зазора взаимодействие пути и подвижного состава и условия комфортабельности езды ухудшаются (увеличиваются угол удара при косых набеганиях колес в прямых участках и при входе в кривые участки, виляние и качка экипажей).
Поверхность катания колес подвижного состава коническая с уклоном 1 : 20 (рис. 109), это обеспечивает более равномерный их износ и плавное движение. Колесо, выведенное из среднего положения на рельсе, стремится вернуться к нему. Особенно необходима коничность для прохода по стрелочным переводам, где даже при небольшом прокате цилиндрические колеса испытывали бы резкие удары в крестовинах. Чтобы колеса равномерно опирались на рельсы, им также придают наклон в 1: 20 внутрь колеи, который называют под уклонкой рельсов.
Две-три оси объединяют жесткой рамой, не допускающей поворота их относительно друг друга. Параллельность колесных пар исключает возможность их перекоса в плане и провала внутрь колеи. Расстояние между крайними осями жесткой рамы называется жесткой базой, а между крайними осями единицы подвижного состава — полной колесной базой. Чем длиннее жесткая база локомотива или вагона (рис. 110), тем труднее она проходит по кривым участкам, особенно малых радиусов. Поворот тележек вокруг шкворня обеспечивает прохождение по кривым многоосных экипажей.
Все темы данного раздела:
Виды габаритов и их назначение
Железнодорожный путь определяет направление движения подвижного состава (локомотивов, вагонов), которое совершается по строго фиксированным траекториям. Если на пути возникнет какое-либо препятств
Междупутья
Рис. 7. Схема расположения технического высоту устройства, располагаемого в междупутье.
Пространство межд
План местности в горизонталях
Обширные пространства земли можно изобразить без существенных искажений только на глобусе. При изображении же сферической поверхности земли на картах приходится применять разные масштабы в различны
Геодезические работы и инструменты
Чтобы наиболее рационально разместить вновь строящиеся сооружения и устройства, а также проверить правильность расположения существующих, необходимо составить план местности и нанести на него все н
Эксплуатационные показатели железнодорожных линий
Категория линии
Общее народнохозяйственное значение
Расчетная годовая грузонапряженность нетто в грузовом направлении, млн. т км/км
Трасса и план железнодорожной линии
По плану местности проектировщик намечает варианты трассы. Трассой называют линию, характеризующую положение продольной оси железнодорожного пути в пространстве. Вертикальный разрез по трас
Параллельное смещение путей
При изменении условий эксплуатации, развитии станций или построек на ней дополнительных технических устройств может возникнуть необходимость увеличить существующее междупутье e1 до велич
Продольный профиль линий
Проекция оси земляного полотна железнодорожной линии на вертикальную плоскость представляет собой ее продольный профиль. На чертеже — это сочетание отрезков прямых, изображающих горизонтал
Назначение земляного полотна. Грунты
Земляное полотно – это основание из грунта, на котором располагают верхнее строение пути. Прежде чем уложить его, необходимо убрать растительный слой, обладающий низкой несущей способностью, выровн
Конструктивные элементы земляного полотна
Спланированная поверхность — основание для верхнего строения пути — называется основной площадкой земляного полотна (рис. 27). С обеих сторон от балластной призмы 2 на основной площад
Поперечные профили насыпей и выемок
Поперечным профилем земляного полотна называется его поперечный разрез вертикальной плоскостью, перпендикулярной продольной оси пути. Для отсыпки насыпей (рис. 30) обычно используют грунты из ближа
Поперечные профили станционных площадок
Земляное полотно на станциях, разъездах, обгонных пунктах проектируют на основе топографических и инженерно-геологических изысканий, учитывая метеорологические особенности района. Особое внимание п
Водосборные, водоотводные и дренажные устройства
Чтобы предотвратить переувлажнение грунтов земляного полотна поверхностными водами, предохранить их от вредного воздействия грунтовых вод и защитить от размывного действия текущей воды, проектирую
Укрепление и защита земляного полотна
Бермы и откосы земляного полотна, кюветов, продольных водоотводных и нагорных канав требуют защиты от размыва ливневыми, паводковыми и текущими водами, а также от выдувания пылеватых мелкозернистых
Деформации и разрушения земляного полотна
Прочность грунтов земляного полотна резко меняется под воздействием физико-химических процессов. Увлажнение глинистых грунтов, например, может стать причиной перехода их из твердого состояния в пла
Полоса отвода
Для размещения различных сооружений, станций, защитных устройств и лесонасаждений, служебных и технических зданий отводят полосу земли, называемую полосой отвода железной дороги. Для станций
Искусственные сооружения
Искусственные сооружения — это собирательное название сооружений, возводимых в местах пересечения железной дорогой рек, ручьев, потоков дождевой и талой воды, других железнодорожных линий, трамвайн
Мосты и трубы
Мост (рис. 82) состоит из пролетных строений 4, перекрывающих требуемое пространство и служащих основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения в нужном положении. Участки зем
Назначение и составные элементы
Верхняя, периодически заменяемая часть пути называется его верхним строением. Предназначено оно для направления движения подвижного состава, восприятия нагрузки от колес движущихся поездов и
Рельсовые стыки и стыковые скрепления
Места соединения рельсов друг с другом называют рельсовыми стыками. Основные элементы стыкового соединения — стыковые накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Стыковые накладки соединяют
Рельсовые опоры
Назначение рельсовых опор (шпал, переводных и мостовых брусьев) заключается в распределении воспринимаемого ими давления на достаточно большую поверхность ниже расположенного балластного слоя и уде
Угон пути. Противоугонные устройства
Перемещаясь по рельсам, локомотив стремится сдвинуть рельсошпальную решетку в направлении против движения поезда, а следующие за ним вагоны увлекают рельсы, по которым катятся, за собой. Суммарное
Балластный слой
Балластный слой — это слой сыпучих материалов (щебня, отходов асбестового производства, гравия, крупно- и среднезернистого песка, ракушки) в виде трапеции на основной площадке земляного полотна. Н
Типы верхнего строения пути
Сочетания составных элементов верхнего строения пути для заданных условий эксплуатации образуют его типы. На магистральных дорогах СССР применяют три типа верхнего строения: тяжелый, средний и легк
Рельсовая колея в прямых и кривых участках пути
Рельсовой колеей называют расстояние между внутренними боковыми гранями головок рельсов, измеряемое на уровне 13 мм ниже поверхности катания. В нашей стране еще в начале строительства железных доро
Переходные кривые. Отвод уширений колеи и возвышений наружных рельсовых нитей.
Кривизна переходной кривой в каждой точке пропорциональна длине ее части в м (см. рис. 16) от начала до этой точки
Такая
Назначение и основные части
При маневрах, а также приеме, отправлении или проследовании поездов через станции, разъезды и обгонные пункты необходимо переводить движущийся подвижной состав с одного пути на другой. Делают это
Виды стрелочных переводов
Имеются три основных разновидности стрелочных переводов: одиночные, двойные и перекрестные.
Одиночные стрелочные переводы соединяют два пути в один. Они подразделяются на обыкновенн
Стрелочные переводы для линий с высокоскоростным движением поездов
Существуют две группы стрелочных переводов для высоких скоростей движения: специальные типа Р65 марки 1/11 с подуклонкой рельсов 1/20, допускающие скорость движения пассажирских поездов по прямому
Расчет основных геометрических элементов
До укладки стрелочного перевода в путь, необходимо обозначить на станционной площадке основные его геометрические элементы (рис. 134). Это называется разбивкой стрелочного перевода. Прежде всего на
Взаимное расположение на станциях
На станциях стрелочные переводы в ряде случаев укладывают один за другим в различных сочетаниях. Необходимо их располагать так, чтобы обеспечить безопасность движения по ним и наименьшие пробеги по
Осмотры и проверки
До 7,5 тыс. деталей общей массой до 30 т входят в комплект современного стрелочного перевода. При движении поездов некоторые из них подвергаются значительному и резко изменяющемуся динамическому в
Нормы износа рамных рельсов, остряков, усовиков и сердечников крестовин
Тип стрелочного перевода
Максимальная допускаемая скорость следования поездов, км/ч
Вертикальный износ, мм
Переезды
Для пересечения в одном уровне с автомобильными и другими дорогами и пропуска автомобильного и гужевого транспорта, сельскохозяйственных, строительно-дорожных и других самоходных машин, прогона ско
Путевые заграждения и знаки
На пересечениях железнодорожных линий в одном у
Структура управления путевым хозяйством
От несущей способности железнодорожного пути и его состояния зависят скорости и безопасность движения поездов, комфортабельность поездки пассажиров, пропускная и провозная способность линий. Желе
Основные машины, применяемые при ремонте пути
Определяет общий темп работ в «окно» при капитальном ремонте пути путеукладочный кран УК-25 (рис. 150), укладывающий в путь рельсовые звенья с деревянными или железобетонными шпалами; его использую
Основные принципы
Согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог Союза ССР сооружения и устройства путевого хозяйства должны обеспечивать пропуск поездов с наибольшими установленными скоростями: пассажир
Контроль за состоянием пути
Сооружения и устройства путевого хозяйства систематически осматривают работники, непосредственно их обслуживающие, а также начальники дистанций пути и участков, в ведении которых находятся эти соо
Безопасность движения поездов и личная безопасность работников при путевых работах
Все работы на пути выполняются под руководством должностных лиц, на которых возложена и ответственность за обеспечение безопасности движения поездов и охраны труда работающих. Обычно при текущем с
Основы организации строительства
Особенность строительства железных дорог — разбросанность сооружений на будущей трассе. В районах строительства часто нет автомобильных дорог, которые можно использовать для транспортировки мате
Комплекс работ и прием сооружений в эксплуатацию
Основные работы при строительстве железных дорог: сооружение земляного полотна и искусственных сооружений; укладка верхнего строения пути; монтаж устройств электрификации и электроснабжения; обору
Новости и инфо для студентов