Зависимость боковых сил от уклона отвода возвышения наружного рельса

Движение по железнодорожным путям осуществляется по прямолинейным и криволинейным участкам. Криволинейные участки в свою очередь делятся на переходные и круговые кривые [1]. Назначение переходных кривых в первую очередь заключается в том, чтобы создать плавный переход из прямолинейного участка в криволинейный, осуществляется это за счёт плавного отвода возвышения.

Возвышение наружного рельса в криволинейных участках пути необходимо для уменьшения центробежных сил, действующих на подвижной состав, предотвращения его опрокидывания возникающих при движении поезда по криволинейному участку пути [2].

Отвод возвышения рельса – участок пути с изменяющимся возвышением наружного рельса, расположенный при переходе от прямой к круговой кривой, при сопряжении односторонних кривых и обратных кривых.

Уклон отвода возвышения – отношение возвышения наружного рельса в круговой кривой или разности возвышений двух смежных круговых кривых к длине переходной кривой.

Уклон отвода возвышения должен обеспечивать безопасную скорость подъема колеса, идущего по возвышению, чтобы не получилось при въезде слишком большого дополнительного давления на путь, а в конце переходной кривой – слишком большой разгрузки колеса [3].

Для определения зависимости боковых сил от уклона отвода возвышения наружного рельса используем следующие данные [4]:

· Скорость грузовых поездов – 80 км/ч;

· Масса вагона – 90 т.

· Осевая нагрузка – 22,5 т/ось;

· Радиус кривой – 700 м;

Уклон отвода возвышения наружного рельса принимаем согласно Инструкции по текущему содержанию пути согласно заданной скорости грузовых поездов.

Для того чтобы определить зависимость используем четыре значения уклона отвода возвышения:

1. Назначаем рекомендуемый уклон отвода возвышения наружного рельса – 1,8 мм/м.

Рассчитываем возвышение наружного рельса по формуле:

где  – средневзвешенная скорость подвижного состава, км/ч;

       R – радиус кривой, м

Рассчитываем длину переходной кривой:

где h – возвышение наружного рельса, мм;

      i – уклон отвода возвышения наружного рельса, мм/м.

Принимаем длину переходной кривой 70 м.

Рассчитываем фактический уклон отвода возвышения:

По результатам строим графики боковых сил в программе Exel:

Рисунок 1. График зависимости при уклоне отвода возвышения 1,6 мм/м

2. Назначаем среднее значение уклона отвода возвышения наружного рельса – 2,85 мм/м.

Рассчитываем длину переходной кривой:

Принимаем длину переходной кривой 40 м.

Рассчитываем фактический уклон отвода возвышения:

По результатам строим графики боковых сил:

Рисунок 2. График зависимости при уклоне отвода возвышения 2,9 мм/м

3. Назначаем максимально допустимую величину уклона отвода возвышения наружного рельса – 3,2 мм/м.

Рассчитываем длину переходной кривой:

Принимаем длину переходной кривой 36 м.

Рассчитываем фактический уклон отвода возвышения:

По результатам строим графики боковых сил:

Рисунок 3. График зависимости при уклоне отвода возвышения 3,2 мм/м

4. Назначаем значение уклона отвода возвышения наружного рельса более допустимого – 5 мм/м.

Рассчитываем длину переходной кривой:

Принимаем длину переходной кривой 30 м.

Рассчитываем фактический уклон отвода возвышения:

По результатам строим графики боковых сил:

Рисунок 4. График зависимости при уклоне отвода возвышения 3,8 мм/м

Проанализировав все выше представленные графики строим общий график зависимости боковых сил от уклона отвода возвышения наружного рельса:

Рисунок 5. График зависимости боковых сил от отвода возвышения наружного рельса

Анализируя данный график, видим, что вид зависимости – линейный, величина аппроксимации составляет 98 %. При увеличении уклона отвода возвышения наружного рельса увеличиваются боковые силы, что способствует менее плавному движению подвижного состава, возникновению значительного увеличения давления на путь, в рассмотренном случае разница составила 1045,43 Н.