Расчёты и проектирование железнодорожного пути

Содержание
Введение ..................................................................................................... 6
1 Проектирование пойменной насыпи ...................................................... 7
1.1 Проектирование основной площадки.............................................. 7
1.2 Проектирование откосного укрепления.......................................... 9
1.2.1 Выбор типа укрепления........................................................... 9
1.2.2 Назначение крутизны откосов .............................................. 10
1.2.3 Размеры берм ......................................................................... 10
1.3 Требуемая плотность грунта насыпи............................................. 11
1.3.1 Расчетная схема плотности, напряженности грунта насыпи и
действующие загрузки ................................................................... 11
1.3.2 Расчет необходимой плотности грунта насыпи................... 14
1.4 Проектирование поперечного профиля насыпи с обеспечением
устойчивости откоса............................................................................. 16
1.4.1 Расчетная схема и исходные характеристики ...................... 16
1.4.2 Определение коэффициента общей устойчивости .............. 18
1.4.3 Выводы................................................................................... 20
1.5 Проектирование и расчет дренажа ................................................ 21
2 Выбор конструкции верхнего строения пути ...................................... 21
2.1 Определение категории, группы и класса пути ............................ 21
2.2 Выбор конструкции верхнего строения пути ............................... 22
2.3. Проектирование поперечного профиля балластной призмы для
криволинейного участка пути.............................................................. 24
3 Проектирование рельсовой колеи ........................................................ 26
3.1. Особенности устройства рельсовой колеи на кривых участках . 26
3.2 Расчеты возвышения наружной рельсовой нити в кривой .......... 26
3.3 Проектирование переходных кривых............................................ 28
3.4. Расчет числа укороченных рельсов на внутренних нитях кривых
............................................................................................................... 32
4 Расчет и проектирование обыкновенного стрелочного перевода ...... 33
5
4.1 Принципиальная схема обыкновенного стрелочного перевода .. 33
4.2 Расчетная геометрическая схема обыкновенного стрелочного
перевода ................................................................................................ 33
4.3 Исходные данные ........................................................................... 35
4.4 Основные параметры стрелки........................................................ 36
4.4.1 Начальный стрелочный угол, радиусы остряка и переводной
кривой, полный стрелочный угол.................................................. 36
4.4.2 Длина криволинейного остряка и рамных рельсов.............. 37
4.5 Геометрические характеристики крестовины............................... 39
4.5.1 Основные параметры жесткой крестовины.......................... 39
4.5.2 Угол крестовины и длина прямой вставки перед ее
математическим центром............................................................... 39
4.5.3 Минимальная длина сборной крестовины с литым
сердечником.................................................................................... 39
4.6 Определение основных параметров стрелочного перевода ......... 41
4.6.1 Теоретическая и практическая длина стрелочного перевода
......................................................................................................... 41
4.6.2 Малые и большие полуоси стрелочного перевода............... 42
4.7 Ординаты для разбивки переводной кривой................................. 42
4.8 Установление ширины колеи......................................................... 44
4.9 Определение длин рельсовых нитей стрелочного перевода ........ 45
4.10 Основные требования правил технической эксплуатации к
содержанию стрелочных переводов.................................................... 46
Список использованных источников ...................................................... 48

Для проектирования стрелочного перевода необходимо решить ряд задач:определить основных геометрических параметров перевода в целом и егоразбивочных размеров;рассчитать геометрические размеры стрелки;определить геометрические размеры крестовины.Рисунок 4.2. Расчетная геометрическая схема обыкновенного стрелочного перевода.4.3 Исходные данныеОсновными исходными данными при проектировании стрелочного перевода являются:тип верхнего строения пути;скорость на ответвление (30 км/ч);марка стрелочного перевода 1/9;допустимое значение ускорения J0=0,33 м/с2;допустимое значение постоянно действующего не погашенного ускорения γ0=0,43 м/с2;ордината в корне остряка у0=0,18 м.4.4 Основные параметры стрелки4.4.1 Начальный стрелочный угол, радиусы остряка и переводной кривой,полный стрелочный уголК основным геометрическим параметрам стрелки относятся:βн – начальный угол криволинейного остряка; – радиус перевода кривой;R0 – радиус остряка;β – полный стрелочный угол;Начальный угол остряка зависит от наибольшей скорости движения на боковой путь, допустимого угла удара, зазора, с которым колесо подходит к остряку, идопустимого центробежного ускорения в начале остряка:,(4.1)гдескорость движения на боковой путь, по условию ;допустимый параметрпотери кинематической энергии при ударе, ;максимальный вероятный зазор между гребнем колеса и рамным рельсом, для колеи 1520;допустимая величинавнезапно появляющегося поперечного ускорения, по условию ;Зная синус угла определим его значение:βн= arcsin 0,0196=0,0196 рад (107/23//).Так как величина начального угла βн оказалась больше 18 минут (условие прочности), то радиус кривизны начальной части остряка, где центробежноеускорение возникает внезапно, определяется из выражения:,(4.2) а радиус остальной части остряка и переводной кривой:,(4.3)где – постоянное действующее ускорение, по условию =0,43 м/с2.Тогда по формулам (4.2) и (4.3) получено: =210,77м; м.Полный стрелочный угол:(4.4).Для безопасного прохождения гребней колес по желобу его величина должна быть:,(4.5)где ширина колеи по прямому пути в корне остряка, принимаем 1521 мм;минимальная насадка колес, принимаемая 1437 мм;минимальная толщина гребня колеса, принимаемая 25 мм;сумма допусков на уширение(сужение)При указанных выше значениях для рельсов типа Р65 по формуле (4.5):.4.4.2 Длина криволинейного остряка и рамных рельсовДлина остряка определяется из выражения:,(4.6).Длину рамного рельса определим проекцией остряка на рамный рельси величиной переднего и заднего вылетов рамного рельса:(4.7)Передний вылет рамного рельса (рисунок 4.3) определено зависимостью:,гдеС – расстояние между осями стыковых брусьев, 420 мм;число пролетов между осями, 5шт;смещение начала остряка относительно переводного бруса, 41 мм; а- пролет между осями, 500мм;.Рисунок 4.3. Схема к определению длины переднего вылета рамного рельса.Задний вылет рамного рельса определено типом корневого крепления иконструкцией стыка:,(4.8)где число пролетов в пределах заднего вылета рамного рельса, 2шт;.Проекция криволинейного остряка на прямом направлении рамного рельса:(4.9)По формуле вычислено (4.7) значение длины рамного рельса:4.5 Геометрические характеристики крестовины4.5.1 Основные параметры жесткой крестовиныК основным параметрам крестовины относится:угол крестовины ;ее марка 1/N=tg;передний вылет крестовины n;задний вылет крестовины m.4.5.2 Угол крестовины и длина прямой вставки перед ее математическимцентромУгол крестовины определен по заданной марке крестовины N=9:;(4.9)Величина прямой вставки d перед математическим центром крестовины определен:(4.10)м4.5.3 Минимальная длина сборной крестовины с литым сердечникомКрестовина (рисунок4.4) состоит из передней (усовой) и хвостовой части.Рисунок 4.4. Схема к определению длины сборной крестовины.Длина крестовины определяется из выражения:,(4.11)где m – длина хвостовой части крестовины; n-длина передней части крестовины.Для рельсов типа Р65 принимают B=150 мм; b=75 мм; 2V=175 мм;lн=800 мм;X1=80 мм;(4.12)мм=2,570 м.Длина хвостовой части при и ранее указанных данных формула имеет вид:(4.13)мм =2,070мПо формуле (4.11) длина крестовины:.4.6 Определение основных параметров стрелочного перевода4.6.1 Теоретическая и практическая длина стрелочного переводаК основным параметрам эпюры стрелочного перевода относятся: теоритическая и практическая длинна стрелочного перевода, большие и малые полуоси.Теоретическая длина стрелочного перевода это расстояние от начала остряка до математического центра крестовины. Практическая длина стрелочного перевода (рисунок 4.5) равна:,(4.14)где передний вылет рамного рельса;Рисунок 4.5. Основные геометрические параметры стрелочного перевода.(4.15)4.6.2 Малые и большие полуоси стрелочного переводаРасстояние от центра стрелочного перевода до математического центракрестовины,(4.16)мРасстояние от стрелочного перевода до начала остряка:LT-b0(4.17)Расстояние от центра стрелочного перевода до оси зазора переднего стыка рамного рельса:(4.18)Расстояние от центра стрелочного перевода до оси зазора в хвосте крестовины(4.19)4.7 Ординаты для разбивки переводной кривойОпределение ординат переводной кривой можно производить различными способами. Наиболее распространенный способ состоит в следующем. За начало прямоугольной системы координат принимают точку А, лежащую на рабочей грани рамного рельса против корня остряка (рисунок 4.6). Абсциссы Хn принимают равными последовательно 1, 4, 6, 8, 10 и т.д., а конечную абсциссу Xn определяют:Рисунок 4.6. Схема к определению ординат переводной кривой.(4.20)Текущие ординаты определим по формуле:(4.21)где Расчет ординат приведен в таблице 4.1.Таблица 4.1. Расчет ординат переводной кривой, мsinγicosγiYi, м000,0328550,04680,1820,01230,05920,07130,26840,02470,07160,09630,35360,03720,08410,12130,45780,04940,09630,14570,698100,06170,10860,17030,856120,06230,10990,17230,925140,06360,11090,17380,987160,06390,11100,17400,999180,06400,11100,17451,01018,400,06420,11110,17531,0684.8 Установление ширины колеиШирину колеи устанавливают в следующих ответственных местахстрелочного перевода (рисунок 4.7):в переднем стыке рамного рельса – Sрр;у начала остряков – S0;в корне остряков по прямому и боковому путям стрелочного перевода – в середине переводной кривой – Sпк;в крестовине – Sк.Из условия вписывания ходовой тележки локомотива и взаимодействия колес с элементами стрелочного перевода нормальная ширина колеи на обыкновенном стрелочном переводе 1520 мм. Ширина колеи принимается согласно таблице 4.2 принимается по типовым эпюрам.Рисунок4.7. Ширина колеи в ответственных местах стрелочного перевода.Таблица 4.2. Ширина колеи в ответственных местах стрелочного перевода для колеи 1520 мм.МаркакрестовиныТип стрелочного переводаШирина колеи, ммв перед-нем стыкерамногорельса, Sрру началаостря-ков, S0в корне острякав серединеперевод-ной кри-вой, Sпкв кре-стовине,Sкпо прямо-му пути, по боко-вому пути, 1/9Р65152015241521152015241520Таблица 4.3. Допуски на уширение и сужение рельсовой колеи.ДопускУширениеСужениеШирина колеи впереднем стыкерамного рельса42У началаостряков42В корне остряка42В серединепереводнойкривой102В районекрестовины324.9 Определение длин рельсовых нитей стрелочного переводаСтрелочный перевод состоит из рамных рельсов, остряков, крестовин, контррельсов и рельсовых нитей. Длины рамных рельсов, остряков, крестовин были определены ранее. Определению подлежат длины рельсовых нитей l1, l2, l3, l4 (рисунок 4.8).Рисунок 4.8. Схема к определению длин рельсовых нитей стрелочного перевода.Длины рельсовых нитей определены по формулам:,(4.22),(4.23),(4.24),(4.25)где стыковой зазор в переднем стыке рамного рельса , принимают равным 8мм;расчетный стыковой зазор в корне остряка, принимают равным 5мм; стыковой зазор на заднем вылете рамного рельса, принимают равным 0 мм.По формулам (4.22), (4.23), (4.24) и (4.25) определены длины рельсовых нитей:4.10 Основные требования правил технической эксплуатации к содержанию стрелочных переводовНе допускается эксплуатировать стрелочные переводы и глухие пересечения,у которых допущена хотя бы одна из следующих неисправностей:разъединение стрелочных остряков и подвижных сердечников крестовинс тягами;отставание остряка от рамного рельса, подвижного сердечника крестовины от усовика на 4 мм и более, измеряемое у остряка и сердечника тупой крестовины против первой тяги, у сердечника острой крестовины - в острие сердечника призапертом положении стрелки;выкрашивание остряка или подвижного сердечника, при котором создается опасность набегания гребня, и во всех случаях выкрашивание длиной:на главных путях ................................ 200 мм и более;на приемо-отправочных путях ............ 300 мм и более;на прочих станционных путях ............ 400 мм и более;понижение остряка против рамного рельса и подвижного сердечника против усовика на 2 мм и более, измеряемое в сечении, где ширина головки остряка или подвижного сердечника поверху 50 мм и более;расстояние между рабочей гранью сердечника крестовины и рабочей гранью головки контррельса менее 1472 мм;расстояние между рабочими гранями головки контррельса и усовика более 1435 мм;излом остряка или рамного рельса;излом крестоины (сердечника, усовика или контррельса);разрыв контррельсового болта в одноболтовом или обоих в двухболтовом вкладыше.вертикальный износ рамных рельсов, остряков, усовиков и сердечниковкрестовин и порядок эксплуатации их при превышении норм износа устанавливаются в соответствующей инструкции МПС России.Список использованных источниковПравила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утв. Приказом Минтранса России от 21.12.2010 г. М.: Трансинфо ЛТД, 2011. 256 с.Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» от 29 дек. 2012 г. в 2?91р. М.: ОАО РЖД», 2012. 234 с.Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» 18.01.2013 г. № 75р. М.: ОАО «РЖД», 2013. 222 с.Железнодорожный путь: Учеб. / Под ред. Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт,1999. 405 с.Расчеты и проектирование железнодорожного пути: Учеб.пособие длястудентов вузов ж.-д. трансп. / В.В. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др.; Под ред. ВВ. Виноградова и А.М. Никонова. М.: Маршрут, 2003. 486 с.Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги колеи1520 мм. СТИ Ц-01-95. М.: Транспорт, 1995. 199 с.Альбом соединения и пересечения путей железных дорог колеи 1520 мм МНС. (Т. 1. Кн. 2. Переводы стрелочные). Изд. ПТКБ главного управления пути МПС. 1981. 101 с.Руководство по ведению стрелочного хозяйства. Утп. ЦП «РЖД»28.12.2007 г. М.: ВНИИЖТ, 2007. 249 с.