Підвищення зовнішньої рейки в кривій, шлях і шляхове господарство
Підвищення зовнішньої рейки в кривому ділянці шляху, як його знайти. Недолік і збільшення підвищення зовнішньої рейки.
Максимальна швидкість руху поїзда в кривої залежить від відцентрових сил у взаємодії рухомого складу та колії, які в свою чергу визначають стійкість рухомого складу проти перекидання, поперечне навантаження на шлях, рівень комфорту для пасажирів і збереження вантажу. Перші два критерії безпосередньо відносяться до безпеки руху поїздів, третій і четвертий - до якості пасажирських і вантажних перевезень.
Для нейтралізації відцентрової сили в кривих зовнішню рейку укладають з деяким піднесенням щодо внутрішнього. Це піднесення зазвичай вимірюється в міліметрах.
Відцентрова сила, що діє в бік зовнішньої рейки кривої. за рахунок підвищення зовнішньої рейки може бути погашена повністю, частково або навіть надмірно (при цьому результуюча сила діє в бік внутрішнього рейки). На практиці для таких випадків в залежності від ступеня компенсації відцентрової сили використовують поняття достатнього, недостатнього і надмірного піднесення, також виражається в міліметрах.
Теоретичне підвищення зовнішньої рейки d th. мм, в залежності від швидкості v, км / год, і радіусу кривої r, м, розраховують за формулою: Користуючись нею і з огляду на накопичений досвід, залізні дороги встановлюють стандарти на геометричні параметри шляху, зокрема, на допустимий для прийнятої на даній лінії швидкості руху поїздів недолік підвищення зовнішньої рейки в кривих, при якому забезпечуються достатні рівень комфорту для пасажирів і збереження вантажів.
Для колії 1520 мм це піднесення (в мм) розраховується за формулою:
де: V - швидкість руху (км / ч); R - радіус кругової кривої в метрах.
Недолік підвищення зовнішньої рейки
В силу відмінностей між конструкціями рухомого складу залізничного та автомобільного транспорту до нього висуваються менш строгі вимоги, завдяки чому автомобілі можуть рухатися по шосе з більшою швидкістю, ніж потяги по паралельній лінії, що негативно позначається на конкурентоспроможності залізничного транспорту.
Для подолання цих труднощів на ряді залізниць останнім часом все ширше впроваджується рухомий склад, в конструкції якого закладена можливість компенсації нестачі підвищення зовнішньої рейки в кривих. Такі поїзди відомі як складаються з вагонів з нахиляються кузовами.
Концепція цих поїздів заснована на використанні різниці між граничними величинами зазначеного недоліку піднесення по комфорту (ця величина дорівнює 150 мм) і з безпеки (ця величина визначається з умов запобігання перекидання вагонів або поперечного зміщення шляху). Для збереження необхідного рівня комфорту кузов примусово нахиляється всередину кривої, тим самим даючи пасажирам відчуття того, що підвищення зовнішньої рейки більше, ніж в дійсності. Із застосуванням технології нахилу кузовів вагонів поїзда можуть у звичайній експлуатації звертатися на лініях з кривими, що мають недолік підвищення зовнішньої рейки до 260 мм (на деяких залізницях в дослідному порядку і до 300 мм).
Технологія нахилу кузовів вже досить добре відома. Проте слід зазначити, що МСЗ недавно підготував проект документа 518 з приймальних випробувань поїздів, в яких ця технологія застосована, і в даний час готує документ за параметрами інфраструктури ліній, на яких передбачається пустити такі поїзди в обіг.
Необхідно також мати на увазі, що при інтенсивній роботі систем нахилу кузовів, т. Е. На лініях з великим числом послідовно розташованих зворотних кривих малого радіуса, недолік підвищення зовнішньої рейки може викликати у деяких пасажирів відчуття морської хвороби. Це явище пояснюється частим поперемінним поворотом кузова в різні боки щодо поздовжньої осі і особливо помітно при великій амплітуді (великому куті) нахилу.
Крім квазистатических прискорень, обумовлених некомпенсованими відцентровими силами, мають місце динамічні, обумовлені відхиленнями в геометрії шляху. При розгляді способів підвищення рівня комфорту шляхом усунення причин динамічних прискорень можна допустити деяке збільшення статичних.
Тому для підвищення швидкості руху поїздів в кривих за рахунок зазначеного чинника залізниці розширюють полігон застосування безстикової колії, підвищують якість підбиття баласту сучасними дорожніми машинами і покращують демпфирующие характеристики ресорного підвішування рухомого складу.
збільшення піднесення
Залізниці, бажаючі застосувати технологію нахилу кузовів вагонів, повинні купувати спеціалізований рухомий склад. Оскільки його ціна вище, ніж звичайного, термін окупності може виявитися неприйнятним.
Для підвищення швидкості руху поїздів з використанням звичайного рухомого складу доцільно розглянути можливість збільшення підвищення зовнішньої рейки в кривих.
Гранична величина піднесення встановлена рівної 150 мм. Ця величина залишається незмінною в бік збільшення протягом тривалого часу, оскільки необхідно забезпечити стійкість вагонів поїздів, що рухаються в даній кривій з низькою швидкістю або зупинилися в ній, і комфорт для знаходяться в них пасажирів. На лініях з переважним зверненням вантажних поїздів вона може бути обмежена 130 мм. У той же час можуть бути винятки. Так, на залізницях Франції, де підхід дещо інший, для ліній, за якими звертаються звичайні або високошвидкісні моторвагонні поїзда, верхня межа допустимої величини піднесення піднято до 180 мм.
Тому при визначенні максимального підвищення зовнішньої рейки в кривих необхідно переконатися, хоча б теоретично, в тому, що це не призведе до небажаних наслідків для безпеки руху поїздів, перш за все щодо сходу рухомого складу з рейок, що особливо важливо для вагонів з жорсткими рамами, більш чутливих до порушень геометрії шляху. Природно, при цьому беруться до уваги і економічні міркування.
Між прямий і наступної за нею кругової кривої влаштовують перехідну криву, зазвичай має форму клотоїди з поступово зменшується радіусом. У цій перехідної кривої підвищення зовнішньої рейки також поступово збільшується від нуля до встановленої для даної кривої величини. Темп наростання піднесення характеризується постійним для даної кривої градієнтом, величина якого визначає інтенсивність так званого скручування шляху, також підлягає перевірці на стійкість рухомого складу.
Це означає, що для збільшення підвищення зовнішньої рейки кривої по колу зі збереженням забезпечує безпеку руху поїздів градієнта його наростання в перехідної кривої необхідно збільшити довжину останньої. Однак це не завжди можливо, особливо якщо в шляху мають місце такі одна за одною з невеликими проміжками зворотні криві.
Для подолання цього утруднення запропоновано зберегти довжину перехідних кривих, але відмовитися від зменшення їх радіусу пропорційно алгебраїчної довжині, т. Е. Допустити мінливість градієнта підвищення зовнішньої рейки.
Збільшення підвищення зовнішньої рейки при різних значеннях градієнта наростання піднесення в перехідної кривої:
зони 1 і 2 - перехідна крива;
зона 3 - кругова крива;
g 0 - постійний градієнт піднесення;
g 1. g 2 - різні значення змінного градієнта піднесення
Співвідношення між спрямовуючою силою Y і навантаженням від колеса Q є вирішальним фактором безпеки руху поїзда по «скручувати» шляху. МСЗ визначив критичну величину відносини Y / Q рівній 1,2. Однак в ході ряду випробувань на залізницях Франції встановлено, що допустима більша величина цього відношення, в кожному окремому випадку залежить від кута набігання коліс на рейки або, інакше кажучи, від радіуса кривої.