Конструкция кривой верхнего строения железнодорожного пути



Конструкция кривой верхнего строения железнодорожного пути
Конструкция кривой верхнего строения железнодорожного пути

 


Владельцы патента RU 2538496:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Конструкция является основным железнодорожным оборудованием и относится к строительству конструкции железнодорожного пути в кривых. Расчет возвышений наружных рельсов ведут по средневзвешенным скоростям движения грузовых поездов при радиусе кривой R=800 м и средневзвешенной скорости движения грузовых поездов 62,5 км/ч. Делают корректировку скорости пассажирских поездов. При таком соотношении скоростей как грузовых, так и пассажирских поездов, получаются наиболее благоприятные условия для взаимодействия пути и подвижного состава. При таких параметрах устройства пути в кривых, грузовые поезда в основном следуют с непогашенными ускорениями в диапазоне ±0,1 м/с2, вместо рекомендованных ±0,3 м/с2. Достигается снижение трения между колесом подвижного состава и рельсом железнодорожного пути и снижение износа рельса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Конструкция кривой верхнего строения железнодорожного пути является основным железнодорожным оборудованием и относится к железнодорожной области техники, т.е. строительству железных дорог, верхнего строения пути, а именно к конструкции железнодорожного пути в кривых.

Данное предложение является промышленно применимым, так как при конструировании модели кривой верхнего строения железнодорожного пути использовались известные в мировой технике конструктивные методы, способы, приемы и расчеты.

По уровню техники кривая верхнего строения железнодорожного пути относится к путевым устройствам для изменения направления железнодорожного пути с необходимым набором условий геометрии для создания наиболее благоприятного взаимодействия пути и подвижного состава.

Аналогом для расчета конструкции кривой верхнего строения железнодорожного пути послужило «Временное руководство по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых» от 22 августа 2009 года № ЦПТ-44/17, утвержденное распоряжением ОАО «РЖД» от 24 августа 2009 года №1758р «Об утверждении временного руководства по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых».

Исходя из многолетнего опыта эксплуатации кривых верхнего строения пути (далее ВСП), собранных на основании расчетов этих документов, срок службы всех элементов ВСП снизился, что привело к увеличению расходов денежных средств и материальных ресурсов на ремонт и содержание пути. По существующим методикам расчета возвышений, величина возвышения наружного рельса в кривой, как правило, определяется по максимальной скорости движения пассажирского поезда при нормативе непогашенных ускорений 0,7 м/с2. При максимальной скорости пассажирских поездов, заложенных в дорожных приказах по скоростям 120 км/ч, для данной кривой (Фиг.1.) возвышение будет 100 мм.

При таком возвышении наружных рельсов в кривой радиусом 800 м величина непогашенных ускорений для грузовых поездов окажется в диапазоне ±0,3 м/с2, при котором сроки службы всех элементов ВСП уменьшаются почти в 2 раза, ухудшается взаимодействие пути и подвижного состава.

Из сведений об известных устройствах патент на изобретение RU №2478149 U1 МПК: B61K 3/02 «Конструкция железнодорожного пути в кривых», который принят за прототип к предложенной модели кривой верхнего строения железнодорожного пути. Недостатками данной конструкции железнодорожного пути в кривых являются появление сдвигов и распоров рельсовой колеи при прохождении подвижного состава, значительный боковой износ рельсов и ходовых частей подвижного состава, большие эксплуатационные расходы, связанные с текущим содержанием пути в кривых.

Техническим результатом при использовании предложенной конструкции кривой верхнего строения железнодорожного пути является снижение трения между колесом подвижного состава и рельсом железнодорожного пути в кривой, и как следствие этого - снижение износа в системе «колесо-рельс».

Общественно полезным эффектом, как следствие данного технического результата при использовании предложенной конструкции кривой верхнего строения железнодорожного пути, является продление сроков службы пути между ремонтами, улучшение взаимодействия пути и подвижного состава, сокращение расходов денежных средств и материальных ресурсов на ремонт и содержание пути в исправном состоянии.

Для достижения данного технического результата при использовании предложенной конструкции кривой верхнего строения железнодорожного пути необходимо:

- изменить расчет возвышений наружных рельсов в кривых и вести его по средневзвешенным скоростям движения грузовых поездов;

- сделать корректировку скорости пассажирских поездов.

Предлагается примерная конструкция кривой железнодорожного пути с расчетом возвышения наружного рельса при радиусе кривой R=800 м и средневзвешенной скорости движения грузовых поездов 62,5 км/ч (Фиг.1.),

где обозначения для Фиг.1:

R - радиус кривой в метрах;

Lк - длина круговой кривой;

Lп - полная длина кривой;

Fкр - стрела изгиба кривой, 62,5 метров;

iкр1,2 - уклоны отвода кривых;

lкр1,2 - длины переходных кривых;

h - возвышение наружного рельса;

lотв1,2 - длина отвода возвышения;

iотв1,2 - уклоны отвода возвышения наружного рельса;

где a - хорда, равная 20 метрам;

отсюда: R = 1000 × 20 × 20 8 × F к р = 50000 62 , 5 = 800

тогда:

h = 12 , 5 V с р  взв 2 R = 12 , 5 62 , 5 2 800 = 60  мм

где:

R - радиус кривой;

Vср взв - средневзвешенная скорость движения грузового состава;

h - величина возвышения наружного рельса;

12,5 - коэффициент.

При этом скорость пассажирского поезда в этой кривой должна быть не более:

V max  пасс = 3 , 6 ( 0 , 7 + 0 , 00613 h г р ) R = 100  км/ч

где:

0,7, м/с - величина непогашенного ускорения для пассажирского поезда;

hгр - возвышение, определенное для грузовых поездов по их средневзвешенной скорости движения.

При таком соотношении скоростей как грузовых, так и пассажирских поездов, получаются наиболее благоприятные условия для взаимодействия пути и подвижного состава и, как следствие, увеличиваются сроки службы пути между очередными ремонтами до двух раз.

При таких параметрах устройства пути в кривых грузовые поезда в основном следуют с непогашенными ускорениями в диапазоне ±0,1 м/с2, вместо рекомендованных ±0,3 м/с2.

В целях недопущения внезапного возникновения дополнительных сил в кривой и для плавного перехода поезда с прямого участка пути в кривой или из кривой, одного радиуса в кривую другого радиуса устраиваются переходные кривые. Их делают путем смещения круговой кривой к ее центру.

Для снижения бокового воздействия на рельсы наружной рельсовой нити, уменьшения перегрузки рельсов наружной нити, обеспечения равномерного износа рельсов обеих нитей и устранения неприятных для пассажиров воздействий от толчков, устраивают возвышение наружной нити кривой h (Фиг.2.).

Внешней дополнительной силой, воздействующей на экипаж в кривой являются центробежная сила Fц

F ц = Q V 2 R

где Fц - центробежная сила экипажа;

Q - масса;

V - скорость движения;

R - радиус кривой.

Эта сила прижимает экипаж к наружной рельсовой нити, перегружая ее и увеличивая сопротивление подвижного состава, что ускоряет износ наружного рельса. Кроме того, эта сила может оказывать неблагоприятное воздействие на пассажиров.

Для уменьшения воздействия центробежной силы и неблагоприятных последствий, которые она вызывает, в кривых участках пути устраивают возвышение наружного рельса h. Экипаж на пути устанавливается с наклоном. При этом возникает сила Т (составляющая от веса экипажа G), направленная внутрь кривой, которая полностью или частично уравновешивает центробежную силу. Из подобия треугольников (Фиг.2.) ΔАБВ и ΔГДЕ видно, что:

T G = h S

где T - сила, воздействующая при наклоне экипажа (составляющая от G=Qq);

h - величина возвышения наружного рельса;

S - расстояние между осями рельсовых нитей по центру головок рельсов, равное 1600 мм;

Q - масса экипажа;

q - коэффициент ускорения свободного падения (9,8 м/сек2). откуда сила T равна:

T = G h S или T = Q q h S .

При недостатке возвышения наружного рельса остается непогашенная центробежная сила FH:

FH=Fц-T, подставляя значения Fц и T,

получаем:

F н = Q V 2 R Q q h S

или

F н = Q ( V 2 R q h S )

где:

Q - масса экипажа в тоннах;

V - скорость движения экипажа в км/час;

R - радиус кривой в метрах;

q - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2;

h - возвышение наружного рельса в мм;

S - расстояние между осями рельсовых нитей в мм, равное 1600 мм.

Выражение в скобках представляет собой непогашенное поперечное ускорение - AНП.

В идеале, боковое воздействие будет наименьшим, когда непогашенное поперечное ускорение будет стремиться к нулю, т.е. AНП и FH → 0, тогда, в идеале, должно выполняться условие:

A Н П = ( V 2 R q h S ) = 0

тогда:

V 2 R = q h S

Отсюда возвышение наружного рельса равно:

h = V 2 R S 3 , 6 2 q

где 3,6 - коэффициент перевода км/час в м/с.

Подставляем значения S и q, получаем:

h = 12 , 5 V 2 R

По этой формуле определяется возвышение наружного рельса для грузовых поездов, где скорость определяется по средневзвешенной скорости движения поездов. Допускаемая скорость движения пассажирского поезда определяется исходя из величины непогашенного ускорения для пассажирских поездов - 0,7 м/с2.

Подставляя в формулу непогашенного ускорения пассажирского поезда возвышение hГР, получаем максимальную допустимую скорость пассажирского поезда:

V max  пасс = 3 , 6 ( 0 , 7 + 0 , 00613 h ) R

1. Конструкция кривой верхнего строения железнодорожного пути, состоящая из рельсового пути с углом поворота в кривой, отличающаяся тем, что возвышение наружного рельса определяется по средневзвешенной скорости движения грузовых поездов, где возвышение наружного рельса в кривых участках пути равно произведению двенадцати целых и пяти десятых на квадрат средневзвешенной скорости движения грузовых поездов в кривом участке пути и отношению к радиусу этой кривой.

2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что расчет максимальной скорости движения пассажирских поездов ведется по этому возвышению наружного рельса, учитывая принятое непогашенное ускорение для пассажирских поездов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути, преимущественно железнодорожного, трамвайного или метрополитена. Устройство рельсового пути содержит две жестко соединенные стяжкой полушпалы, выполненные из композиционного материала.

Изобретение относится к основаниям грунтовых площадок, в частности к конструкциям грунтовых модулей. Грунтовый модуль состоит из скрепленных между собой в шахматном порядке ячеек, выполненных из полотна технических тканей.

Изобретение относится к верхнему строению рельсового пути, применяемому в различных отраслях железнодорожного транспорта. Верхнее строение содержит рельсы, железобетонные продольные лежни, рельсовые скрепления, подлежневые площадки с боковыми упорами и основание.

Изобретение относится к сборному рельсовому покрытию для трамвайных и железнодорожных путей. Сборное рельсовое покрытие содержит размещенные на несущей подложке и уложенные встык монолитные железобетонные путевые плиты с каналами в виде параллельных ложементов, в которых заподлицо с верхней поверхностью плит на эластичных подкладках установлены рельсы, соединенные друг с другом посредством сварки.

Изобретение относится к строительству железных дорог, а именно к способам проектирования и изготовления верхнего строения трамвайных путей на земляном полотне, совмещенном с проезжей частью уличных автомобильных дорог.

Изобретение относится к укрытию рельсового пути. .

Изобретение относится к строительству железных дорог. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к транспортным средствам для движения по железной дороге, и может быть применено при производстве и эксплуатации подвижных единиц железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к рельсовому пути. .

Изобретение относится к устройству железной дороги и может быть использовано при строительстве и ремонте железнодорожных путей. Рельсовая колея содержит состыкованные с зазором рельсы, установленные на шпалах. В районе зазора шпалы выполнены на сваях. Движение транспортных средств осуществляют по указанной выше рельсовой колее. Достигается увеличение безопасности движения по железной дороге, снижение энергозатрат на разрушение рельсов и подвижных единиц железнодорожного транспорта, уменьшение угона рельсов, ударных нагрузок на рельсы и шума, неблагоприятно воздействующего на человека и окружающую среду, увеличение сроков службы рельсовой колеи и подвижного состава. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Способ предназначен для укладки сплошного подрельсового основания в туннелях, в частности рельсовых путей на плиту из железобетона. Способ включает последовательность этапов, выполняемых по порядку с помощью временного рельсового пути, состоящих из проектирования строительной площадки, строительства рельсовых приобъектных складов, сборки временного пути с эвакуационной платформы, формирования основания фундамента, сборки рельсового пути на плитах, формирования переходных участков сплошного подрельсового основания - рельсовый путь на щебне, и укладки длинномерных балок и сварки. Установку временного пути с обеспечением запасных путей на одном или более пунктах, установленных на заданных расстояниях друг от друга, осуществляют из зоны технического обслуживания одновременно со строительством рельсовых приобъектных складов. Бурение, предназначенное для установки штырей в позициях, в которых фиксирующие болтовые крепления временного пути будут применены позже, выполняют в зонах технического обслуживания. Повышается эффективность способа. 12 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к транспортному пути и может быть использовано на выведенных из эксплуатации рельсовых железнодорожных путях. Транспортный путь включает в себя по меньшей мере два параллельных друг другу железнодорожных рельса, закрепленных на основании. На рельсах расположены плитовые элементы, имеющие в боковой нижней области выступающие вниз опорные стойки. На рельсах закреплены с возможностью перестановки по высоте фиксирующие элементы, на которые опираются опорные стойки. Достигается возможность воспринимать динамические нагрузки и использовать скоростные транспортные средства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и может быть применено при строительстве безбалластного пути для рельсовых транспортных средств. Для изготовления безбалластного пути для рельсовых транспортных средств с аварийной дорожкой для дорожных транспортных средств на несущей конструкции (1) с помощью несущего и направляющего устройства устанавливают и ориентируют предварительно изготовленную путевую секцию с рельсами (8) и шпалами (5). Затем заливкой шпал (5) изготавливают плиту (10) пути. Выступающая из плиты (10) пути часть шпал (5) и рельсы (8) разделены опалубочными средствами. Аварийная дорожка (12) наносится заливкой на плиту (10) пути. Достигается простота выполнения, стабильность положения и возможность пути выдерживать нагрузку аварийной дорожки. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к проектированию и строительству железных дорог, а именно к сопряжению элементов продольного профиля железнодорожного пути. Для проектирования продольного профиля железнодорожного пути проектируют продольный профиль железнодорожной линии. Профиль разбивают на элементы и определяют вид сопряжения элементов в соответствии с нормами. Вертикальную кривую постоянного радиуса заменяют на две симметричные друг другу вертикальные кривые, радиус каждой из которых переменный в пределах кривой. В точке соединения симметричных кривых величина радиуса равна величине постоянного радиуса заменённой вертикальной кривой. Суммарная длина симметричных вертикальных кривых больше длины заменённой вертикальной кривой. Достигается возможность повышения плавности и безопасности движения поезда. 3 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к верхнему строению пути. Жесткое верхнее строение (1) пути содержит рельсошпальную решетку, содержащую бетонные шпалы (2) и рельсы (3) и расположенную на несущем слое (5). Анкерные блоки (7, 10) предназначены для анкерного крепления бетонных шпал (2) на несущем слое (5). Бетонные шпалы (2) имеют расположенную между опорами для рельсов среднюю область (6) с уменьшенной шириной. По обеим сторонам бетонной шпалы (2) расположен закрепленный на несущем слое (5) анкерный блок (7, 10), который зафиксирован на ровной поверхности несущего слоя (5). Достигается упрощение монтажа жёсткого верхнего строения пути. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх