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 превышает следующих значений (при скоростях движения поездов 120 км/час и менее) ; при радиусе более 650 м — 8 мм; 650-400 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 периодической 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 D a нп; оно должно быть не более 0,15-0,17 м/сек2. 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: D a нп = ± 0.015 x v2 x D f Ј [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) положения 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 е 03 е 03 fi В общем виде длина эвольвенты любой точки кривой En = 2 x е n-10е n-10 x fi Чтобы найти величину сдвижки в точке n, достаточно определить разность эвольвент натурной и проектной кривых: en = Eн - Eп = 2 x е n-10 е n-10 fi - 2 x е n-10е n-10Fi =2 x е n-10е n-10(fi - 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 n+1 на величину en /2. А следовательно, когда точки n, n-1 и n+1 будут сдвинуты соответственно на en, стрела изгиба в точке n изменится и станет равной: Fn = fn + en - (en-1 + en+1) / 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: Р j = 2 x (f0 + f1 + f2 + f3 + …) / l = 2 x е n0 fi / l Так как общий угол j 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: j = 2 x е n0 fi / l и j = 2 x е n0Fi / l Отсюда 2 x е n0fi / l = 2 x е noFi / l, т.е. е n0fi = е 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 рекомендованы 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 длиной 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, длиной 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 третьей 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, отделения организации и механизации путевых работ.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ В “ОКНО” И ПОСЛЕ Работы по капитальному ремонту пути на щебеночном балласте делятся на подготовительные, основные и отделочные.

Выполняются эти работы в следующем порядке: Подготовительные работы выполняются на перегоне и на производственной базе. На производственной базе выгружают новые материалы, собирают новые и разбирают старые звенья с отгрузкой материалов в соответствии с типовым технологическим процессом №15. На перегоне на участке 1150 метров подготовительные работы выполняются в течение двух дней (смотри график распределения работ по дням, участок №2) . В первый день 27 монтеров пути (бригада №1, бригада №2 и 3 человека бригады №3) срезают обочину земляного полотна, а 14 монтеров пути (бригады №5,2 человека бригады №2 и 1 человек бригады №3) опробуют и смазывают стыковые болты, закрепляют шпалы и приступают к разборке железобетонного переездного настила с укладкой временного при помощи автокрана.

В конце дня 6 монтеров пути (6 человек бригады №5) вместе с машинистом подготавливают место для въезда на пути и выезда с них машины БМС. На этом подготовка участка к производству основных работ заканчивается.

Основные работы.

Основные работы производятся на участке протяженностью 1150 метров в “окно” продолжительностью 211 минут (3 часа 31 минута) и после обеденного перерыва в течение 281 минут (4 часа 41 минута) . Во время закрытия перегона работы выполняют 44 монтера пути (бригады № 1-4) и 28 машинистов.

После обеденного перерыва основные работы заканчивают 14 монтеров пути (10 человек бригады №2 и 4 человека бригады №3) и 1 машинист. 30 монтеров пути (бригады № 1,4,2 человека бригады №2 и 4 человека бригады №3) переходят на отделочные работы. Работы, выполняемые в “окно” . Работы в “окно” выполняются поточным методом в темпе ведущей машины — путеукладчика УК-25/9. Первым на перегон отправляется путеразборочный поезд, состоящий из локомотива (в голове) , двух моторных платформ, четырехосных платформ и путеразборочного крана УК-25/9 (в хвосте поезда) ; вторым — путеукладочный поезд, в голове которого находится путеукладочный кран УК-25/9, затем четырехосные платформы, загруженные пакетами новых звеньев, и локомотив; третьим — груженные хоппер-дозаторные вертушки; четвертой — выправочно-подбивочно-отделочная машина ВПО-3000, оборудованная рихтовочным устройством, с тепловозом во главе.

После прохода последнего графикового поезда по участку работ и ограждения места работ сигналами остановки 13 монтеров пути (13 человек бригады №1) подготавливают место для зарядки машины ВПО-3000; 8 монтеров пути (8 человек бригады №2) разбирают временный переездной настил и очищают щебень в местах препятствий для работы БМС; 4 монтера пути (4 человека бригады №2) и 2 машиниста разболчивают стыки электрогаечными ключами с установкой штырей ОПМС-8 в каждом стыке.

После снятия напряжения, заземления контактной сети и разболчивания стыков на протяжении, равном длине путеразборочного поезда, вступает в работу кран УК-25/9. Обслуживают путеразборочный поезд 8 монтеров пути бригады №3 и 4 машиниста, которые снимают штыри и накладки в стыках, укладывают накладки и болты на звенья, снимают и грузят старые звенья.

Вслед за разборкой пути на балластную призму выезжает машина БМС, которую обслуживают 4 машиниста, и производит очистку щебня с планировкой щебеночного слоя, после чего укладывают новые звенья путеукладочным краном УК-25/9. Путеукладочный поезд обслуживают 7 монтеров пути (6 человек бригады №4 и 1 человек бригады №1) и 5 машинистов, из них один монтер пути устанавливают нормальные стыковые зазоры.

Постановка пути на ось производится одновременно с укладкой звеньев. Вслед за проходом головной части путеукладочного поезда 11 монтеров пути (11 человек бригады №1) и 2 машиниста устанавливают накладки, сболчивают стыки электрогаечными ключами; 2 монтера пути бригады №1 и 2 машиниста выгружают щебень из хоппер-дозаторов по всей ширине балластной призмы.

После выгрузки щебня по участку работ проходит машина ВПО-3000, оборудованная рихтовочным устройством, и производится сплошная рихтовка пути и подбивка шпал. Машину ВПО-3000 обслуживают 8 машиниста. По окончании работ в потоке 5 монтеров пути (4 человека бригады № 2 и 1 человек бригады №1) и один машинист заготавливают и укладывают рельсовые рубки; 3 монтера пути бригады № 4 и 1 машинист выправляют путь с подбивкой шпал электрошпалоподбойками в местах зарядки машины ВПО-3000 и выправляют путь с подбивкой шпал электрошпалоподбойками в местах отступлений по уровню после прохода машины ВПО-3000; 22 монтера пути (13 человек бригады № 1,4 человека бригады № 2 и 5 человек бригады № 3) и 1 машинист выправляют путь с подбивкой шпал электрошпалоподбойками в местах препятствий для работы машины ВПО-3000 и в месте ее разрядки.

После окончания вышеуказанных работ и проверки состояния пути на всем участке перегон открывают для движения поездов со скоростью по месту работ для первых, одного-двух, поездов 25 км/час и для последующих — 60км/час, а рабочим предоставляется обеденный перерыв.

Работы, выполняемые после “окна” . После обеденного перерыва 7 монтеров пути бригады №2 и 1 машинист выправляют путь с подбивкой шпал электрошпалоподбойками в местах отступлений по уровню после обкатки поездами; 3 монтера пути бригады №2 рихтуют путь; 4 монтера пути бригады №3 укладывают временный переездной настил, засыпают шпальные ящики щебнем в местах препятствий.

На этом выполнение основных работ заканчивается. После проверки состояния пути предупреждение отменяется и восстанавливается скорость движения поездов, установленная для данного участка. Отделочные работы. Отделочные работы на участке протяженностью 1150 м выполняются в течение двух дней (смотри график распределения работ по дням, участок №2) . В первый день 18 монтеров пути (бригада №5 и 7 человек бригады №6) рихтуют кривые по расчету моторными гидравлическими рихтовщиками РГУ-1; 9 монтеров пути бригады №6 разбирают временный переездной настил и подготавливают место для зарядки машины ВПО-3000 с выправкой его после прохода машины; под прикрытием “окна” для основных работ на соседнем участке проходит машина ВПО-3000, оборудованная рихтовочным устройством и вторично производит сплошную подбивку шпал с одновременной рихтовкой пути; следом за машиной ВПО-3000 2 машиниста выгружают щебень из хопперов-дозаторов в местах его нехватки.

Затем 7 монтеров пути бригады №7 укладывают временный переездной настил, окрашивают путевые знаки, очищают кюветы и убирают грунт с откосов выемок; 8 монтеров пути бригады №3 регулируют зазоры гидравлическими приборами.

Во второй день 6 монтеров пути бригады №7 занимаются рихтовкой пути в прямых и кривых участках;16 монтеров пути бригады №6 отделывают балластную призму с планировкой междупутья; 3 человека бригады №7 ремонтируют переезд с укладкой настила из железобетонных плит автомобильным краном.