Проектирование пойменной насыпи

1 - основное (прямое) направление трассы ; 2 - обходной  путь.

Рисунок 2.1 Схема обходного пути

       Тип обхода временный, длина его полезной (прямой) части L_пр = 40 м., расстояние между основным и обходным путем E = 115 м. Одним из пунктов задания является определение категории железной дороги. Категория определяется по заданной грузонапряженности, которая равна 25 млн. т. км/км, и согласно приложению Г /  / участок пути относится к II категории. 

         2.2 Рельсовая колея  на прямых участках.

       Рельсовая колея, состоящая из двух нитей, характеризуется  шириной 

S= 1520 мм, положением рельсовых нитей по уровню и подуклонкой рельсов, обусловленной коничностью 1:20 колес подвижного состава. Шириной колеи называется расстояние между внутренними гранями головок рельсов, измеренными ниже поверхности катания на 10мм. Ширина S колеи тесна связана с размерными параметрами колесной пары (рисунок 2.2).

       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 колес и рельсов.

       Шириной колесной пары (q) называют расстояние между рабочими гранями гребней (реборд) колес в расчетной плоскости. Последняя расположена на 10 мм ниже средних кругов катания (для неизношенных колес и рельсов).

              

1 - уровень катания;  2 – расчётная плоскость;  3 –  гребни колес

Рисунок 2.2 Колёсная пара на рельсах

Из данных рисунка 2.2 видно, что:

,                                              (2.1)

где m - утолщение гребня выше расчетной плоскости. У локомотивных колес оно отсутствует  m = 0; Т – глухая насадка, равна 1440 3 мм, при скоростях менее 120 км/ч; h - толщина гребня, равная 33 мм; d - суммарный зазор, равный 14 мм.

мм

       Допусками ширины колеи является +8 мм по уширению и –4 мм на сужение. На участках где скорости движения равны 50 км/ч и менее допуски равны +10 и –4 мм. Отводы отклонений в ширине колеи в пределах допусков во избежание недопустимых боковых ускорений должны не превышать 1мм на 1м пути при скоростях до 140 км/ч и на 1.5 м пути при скоростях более 140 км/ч. Предельное отклонение ширины колеи по уширению и сужению определяются из условия безопасности движения.

       На  прямых участках пути обе рельсовые  нити должны находиться в одном уровне. Допускается отклонение не больше 6 мм. Отводы отклонений по уровню должны быть плавными и не превышать 1мм на 1м пути при скоростях движения поездов до 140 км/ч и 1мм на 1,5м пути при скоростях более 140 км/ч. Стыки  рельсовых нитей должны располагаться  по наугольнику.

         2.3 Рельсовая колея  на кривых участках.

         2.3.1 Особенности устройства  рельсовых линий.

       1) Возвышение наружной рельсовой  нити над внутренней.

       2) Устройство переходных кривых  между прямыми и кривыми, а  также кривыми разных радиусов.

       3) Уширение колеи в кривых малых  радиусов (R менее 350 м).

       4) Укладка укороченных рельсов  по внутренней нити кривой.

       5) Уширение междупутного расстояния (при двух и более путях).

       6) Усиление пути кривой в целом  (количество шпал, увеличение объема  балласта, укладка специальных термоупрочнённых  рельсов, усиление промежуточных  скреплений). 

         2.3.2 Радиус кривой  и возвышение наружной рельсовой  нити. 

       При проектировании железных дорог радиус кривых принимают по приложению Е /  /. По заданию радиус кривой R= 800 м.

       Величина  возвышения наружной рельсовой нити над внутренней определяется из следующих  двух условий:

       - обеспечения одинакового срока  службы рельсов обеих нитей  по их механическому износу (технико-экономическое  требование);

       - недопущение чрезмерных силовых  воздействий на пассажиров (требование  комфортабельной езды).

       Из  условия равномерного износа рельсов  обоих нитей возвышение h определяется по формуле;

                                                                              (2.2)

       где 12,5 - переводной коэффициент;K – коэффициент увеличения возвышения, учитывающий смещение центра тяжести экипажа в наружную сторону относительно оси кривой (K = 1, при скоростях менее 140 км/ч); v_ср - среднеквадратическая скорость, взвешенная по тоннажу, км/ч; R - радиус кривой, м.

       Значение  v_ср определяется по формуле:

                                        (2.3)

где n_i - число поездов определённого рода (грузовых, пассажирских, скорых), проходящих в сутки, шт.; m_i - масса каждого поезда, т; v_i - скорость движения поездов в кривой, км/ч.

       Задано: число грузовых поездов - 12, пассажирских - 2, скорых - 0, масса грузового - 3000 т, пассажирского - 850 т, скорость грузового - 60 км/ч, пассажирского - 70 км/ч.

v_ср =

h=

       Из  условия комфортабельности езды пассажиров величина непогашенного  за счет наклона внутрь кривой подвижного состава поперечного ускорения  не должна превышать для пассажирских поездов 0,7 м/с². Исходя из этого, величина возвышения h определяется по формуле:

                     (2.4)

где v_max,п – максимальная скорость движения пассажирского поезда в данной кривой, км/ч.

h=

       Для грузовых норматив непогашенного ускорения  равна 0,3 м/с²

                                                                (2.5)

где v_max,г – максимальная скорость движения грузового поезда в данной кривой, км/ч.

h=

       Из  трех полученных значений возвышений выбираем большее, равное 57мм. Согласно ПТЭ /5/ на отечественных железных дорогах [h_max]=150 мм.

По расчету h<[h_max], следовательно, скорость движения поездов по кривой допустимая. 

         2.3.3 Расчёт переходной  кривой и определение основных  элементов  для её разбивки.

       Прямые  и круговые кривые во избежание центробежной силы должны сопрягаться плавно с  помощью переходных кривых. Основное назначение переходных кривых заключается  в обеспечении плавного изменения  центробежных сил, а также уменьшение удара при входе экипажей в  круговую кривую и выходе из неё, что  уменьшает опасность быстрого износа рельсовой колеи на круговых кривых . На их протяжении осуществляют плавные  отводы возвышение наружной рельсовой  нити и уширения  колеи в круговой кривой. (рисунок 2.3).

       В качестве переходных кривых используются радиальные спирали и кубические параболы. У этих переходных кривизна К_х изменяется плавно,  увеличиваясь пропорционально их длине .

                                                                                                     (2.6)

где - коэффициент пропорциональности, называемый параметром переходной кривой; - радиус кривизны, м; - длина переходной кривой, м.

  а -  изменение возвышения наружной рельсовой  нити над внутренней;

  б - план участка пути с переходной кривой (по оси пути)

  в - изменение  центробежной силы I

  Рисунок 2.3 Схема переходной кривой

       Так же плавно изменяется центробежное ускорение, а следовательно, и центробежные силы, благодаря чему снижается их отрицательное воздействие на пассажиров, пути и подвижной состав.

Учитывая, что  для конца переходной кривой и , параметр переходной кривой определяется по следующей формуле:

,                                                                            (2.7)

где - длина переходной кривой, определяется по формуле:

                                                                            (2.8)

где  - при трудных условиях, при скорости движения до 100км/ч

       Длина переходной кривой должна быть не менее 20 м, и кратной 10 м. Поэтому принимаем ее равной 30 м.

С = 800 30 = 24000 .

Отвод возвышения наружной нити устраивают обычно прямолинейно. Значение уклона отвода возвышения ( ) определяется из условия обеспечения безопасности 

 движения  поездов и плавного нарастания  центробежных ускорений.

       Для того чтобы закрепить ось пути в пределах переходной кривой на местности необходимо определить координаты нескольких точек переходной кривой.

       Для этого в начале намечают положение  круговой кривой, исходя из  требуемого угла поворота линии ,а затем сдвигают её внутрь, как это показано на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 Схема разбивки переходных кривых методом сдвижки круговой кривой внутрь.

Кубическую  параболу применяем, если выполняется условие:

                                                                                            (2.9)

По заданию  получаем: 1,602*24000^5/9=434,62 м.

R=1500 > 434,62 м

       Так, как условие (2.9) выполняется, для  разбивки переходной кривой применяем  кубическую параболу. Координаты переходной кривой определяются по формуле:                                                                            

        ,                                                                           (2.10)

Результаты  расчётов отображают в табличной  форме, задаваясь величинами абсцисс X с шагом 10 м.

  Таблица 2.1 Координаты переходной кривой по кубической пораболе.

 

где - конечная абсцисса, Y - конечная ордината переходной кривой.

       Разбивку  переходных кривых на местности обычно производят со сдвижкой ранее намеченной круговой кривой внутрь (рисунок 2.4) на величину, определяемую по формуле:

,                                                                                                            (2.11)                                                                                                                    м

       Подсчитываем  угол поворота j_о на протяжении переходной кривой по формуле:

                                                                                   (2.12)

рад.

       Определяем  минимально необходимый угол поворота линии b, методом последовательного приближения. Первоначально примем угол равным 15^о.