Основы устройства и эксплуатации железнодорожного пути

3. Расчет основных параметров и разбивочных размеров обыкновенного стрелочного перевода, укладываемого в стесненных условиях.

Стрелочный перевод – устройство, служащие для перевода подвижного состава с одного пути на другой. Стрелочный перевод состоит из стрелки, крестовины и соединительных путей между ними.

Стрелка – часть стрелочного перевода, состоящая из рамных рельсов, остряков и переводного механизма. При наличии крестовин с подвижным сердечником в понятие стрелки входит и крестовина.

Боковой путь – путь, при следовании на который подвижной состав отклоняется по стрелочному переводу.

Стрелочные переводы бывают одиночные, обыкновенные и симметричные, а также двойные перекрестные. Наиболее распространены одиночные обыкновенные, состоящие из стрелки, соединительных путей, крестовины с контррельсами, а также брусьев или плиты. Стрелка состоит из 2-х рельсов, 2-х остряков и связи между остряками. Угол между осями путей, называется углом крестовины. Отношение ширины сердечника крестовины в ее корне к длине сердечника до математического центра, называется маркой крестовины. Таким образом, характеризует крутизну угла относительно бокового пути от основного: чем меньше угол крестовины, тем плавне ход поездов на боковой путь. Марка крестовины выражается в виде дроби

                                       1/N = tg α.

На дорогах России применяются крестовины марок 1/9;1/11;1/18;1/22. Наиболее распространены без подвижных элементов, состоящие из сердечника, имеющие рабочие грани, и двух усовиков.

Самое узкое пространство между усовиками в их первом изгибе – горло крестовины: промежуток между боковыми гранями усовика и сердечником представляет собой желоб для перехода колесных гребней. Точка пересечения рабочих граней усовиков и сердечника – математический центр крестовины.

В данном разделе курсовой работы было проведено ознакомление с конструкциями стрелочных переводов типовых марок и некоторыми особенностями их укладки. Если при укладке стрелочных переводов в стесненных условиях, когда необходимо уменьшить теоретическую длину типового перевода более чем на 250 мм, нужно выполнить перерасчет основных параметров и разбивочных размеров.

Стрелочный перевод был рассчитан с высокой точностью, при расчете линейных размеров их значения были округлены до 1 мм., значения углов в градусном исчислении до 1 секунды, тригонометрические функции и радианные меры углов до шестого знака после запятой.

В курсовой работе были приняты:

      марка крестовины (1/N) – 1/11

      Стрелочный угол (β) - 1° 56’12.2’’

      Длина остряков, мм

Прямолинейного (l0’) – 6513

Криволинейного (l0) – 6515

                 Проекция остряка на вертикаль, мм. (u) 149

                 Длина рамного рельса, мм. (lpp) – 12500

                 Передний вылет рамного рельса, мм (q) – 4323

                 Угол крестовины (α) – 5°11’40’’

                 Длина передней части крестовины, мм (n) – 2650

                 Длина задней части крестовины, мм (m) – 2300

                 Полная длина перевода, мм (Lp) 33525

3.1 Определение длины прямой вставки и радиуса переводной кривой

На основании исходных данных теоретическая длина  стрелочного перевода была определена по формуле

                             Lt = L’p – q - m;    L’p = Lp - У,                           (3.1)

где L’p – полная длина стрелочного перевода с учетом уменьшения его длины (величина уменьшения У была определена заданием и равнялась 810 мм.); q – передний вылет рамного рельса; m -  длина хвостовой части крестовины; Lp – полная длина стрелочного перевода.

В курсовой работе полная длина стрелочного перевода с учетом уменьшения длины была принята:

Lp’ = (33525 -810) = 32715 мм.

Lt =32715-4323-2300=26092 мм.

Прямая вставка (К) – это расстояние между математическим центром крестовины и концом переводной кривой (согласно рис. 3.1 методических указаний – расстояние ВС). 

Для определения прямой вставки были вычислены коэффициенты А1, А2, В1, В2 по формулам:

А1 = (S0 – u) / (cos β – cos α);

                       B1 = sin α / (cos β – cos α);             (3.2, a)

A2 = (Lt-l0’) / (sin α – sin β);

B2 = cos α / (sin α – sin β).

Градусные меры углов были переведены в радианные следующим образом:

α = 5,194444 рад

β = 1,936722 рад

Соответственно,

sin α = 0.090536; cos α = 0.995893

sin β = 0.033796; cos β = 0.999429

Были получены числовые значения коэффициентов:

А1 = (1520 – 149) / (0,999429 – 0,995893) = 387726,2443

А2 = (26092 – 6513) / (0,090536 – 0,033796) = 345065,2097

В1 = 0,090536 / 0,999429-0,995893 = 25,604072

В2 = 0,995893 / 0,090536-0,033796 = 17,551869

Далее были определены длина прямой вставки К и радиус переводной кривой по рабочей грани упорной нити Rпр по формулам:

К = (А2 – А1) / (В1 – В2)

           Rпр = А2 – КВ2              (3.2, б)

Были получены числовые значения:

К = (345065,2097– 387726,2443) / (25,604072 – 17,551869) = 5298,057513

Rпр = 345065,2097– 5298,057513*17,551869 = 252074,3983 мм.

Затем была выполнена проверка по формуле:

S0 = u + Rпр (cos β – cos α) + K sin α,

где допускалось различие между S0 и 1520 в сотых долях миллиметра.

Проверка:

S0 = 149 + 252074,3983*(0,999429 – 0,995893) + 5298,057513*0,090536 = 1520,000007 мм.

3.2 Определение осевых размеров стрелочного перевода

Осевые размеры стрелочного перевода а0 и в0 необходимы для разбивки его на местности. Они откладывались от центра стрелочного перевода О, то есть от точки пересечения оси прямого пути и оси бокового пути, по направлению прямого пути. Значения а0 и b0 были определены по формулам:

b0 = S0N;                  (3.3)

a0 = Lt – b0                       (3.4)

где 1/N – марка стрелочного перевода.

Были получены числовые значения осевых размеров:

b0 = 1520*11 = 16720

a0 = 26092 – 16720 = 9372

3.3 Определение места постановки предельного столбика

Расстояние от центра стрелочного перевода до предельного столбика было вычислено по формуле

        λ = M*N                  (3.5)

где М – минимальное расстояние между осями путей, принятое 4,1 м.

Численное значение этого расстояния было получено следующим

λ = 4,1*11 = 45,1 м.

3.4 Определение ординат для разбивки переводной кривой стрелочного перевода

Начало координат для разбивки переводной кривой расположено на рабочей грани рамного рельса против корня остряка, точка О0 (рис. 5)

Координаты точек в конце переводной кривой были определены по формулам:

                    хk = Rпр (sin α – sin β)                      (3.6)

yk = y0 + Rпр (cos β – cos α),

где y0 – начальное значение ординаты переводной кривой в точке х0 = 0, y0 = u.

Координаты точек в конце переводной кривой имели следующие числовые значения:

xк = 252074,3983*(0,090536-0,033796) = 14302,70136

yk = 149+ 252074,3983*(0,999429-0,995893)=1040,33507

Координаты промежуточных точек были определены следующим образом. По оси абсцисс значения xi были назначены с интервалом 2000 мм. от х0 до хк, а ординаты yi  были определены так:

yi = y0 + Rпр (cosβ – cosγ1)        (3.7)

где угол γ1 был определен по формуле

sinγ1 = sinβ + xi / Rпр                       (3.8)

Полученные числовые значения ординат переводной кривой были занесены в таблицу 3.1:

Контроль ординаты yk выполняем по формуле:

                                               yk  = S0 -K* sin α                                                (3.9)

yk  = 1520-5298,057513*0.090536=1040,33507.

Проверка выполнилась.

3.5 Расчет нестандартных рубок, входящих в стрелочный перевод

Исходными данными для определения длин рубок укороченного стрелочного перевода, являются основные размеры стрелки, крестовины и в целом стрелочного перевода.  Длина рубок, укладываемых в стрелочный перевод, была рассчитана по формулам:

l1 = L’p – lpp – l2 - 2ς               (3.10)

l3 = (Rпр + v/2) (α – β)рад + K – n – l4 - 3ς;     (3.11)

l5 = Lt – l0 – l6 – n - 3ς;         (3.12)

l7 = (Rпр – S0 – v/2) (α – β)рад – S0 tg β + l0 + q + K + m –lpp – l8 - 2ς;   (3.13)

где v – ширина головки рельса, равная для данного варианта работы 72 мм; lpp – длина рамного рельса; ς – стыковой зазор, принятый равным 10мм, n, m, q, l0 были приведены выше.

Рельсы l2, l8 и рамные рельсы lpp были приняты длиной, равной 12500 мм, а l4 и l6 равными 6246 мм.

l1 = 32715-12500-12500-2*10=7695 мм.

l3 = (252074,3983+72/2)*( 5,194444-1,936722)+ 5298,057513-2650-6246-3*10=817677,6484 мм.

l5 =26092-6515-6246-26500-3*10=10651 мм.

l7 = (252074,3983-1520-72/2)*( 5,194444-1,936722)-1520*0,033815 +6515+4323+5298,057513+2300-12500-12500-2*10=809586,7539 мм.

3.6 Вычерчивание схемы обыкновенного стрелочного перевода

На основе полученных расчетами величин и принятых стандартных значений, на миллиметровой бумаге была вычерчена схема стрелочного перевода (рис. 4) в масштабе 1:50. На чертеж была нанесена ось прямого пути перевода, отмечен на ней центр перевода, от него в принятом  масштабе откладывались осевые размеры а0 и в0. Затем в рабочих гранях был вычерчен стрелочный перевод и отмечены на нем стыки. Наружная нить переводной кривой была нанесена по ординатам таблицы 3.1, внутренняя – на основе ширины колеи.

4. Расчет элементов стрелочной улицы и длин путей станционного парка.

Любой станционный парк имеет несколько стрелочных улиц (как минимум, две). Каждая стрелочная улица соединяет между собой ряд путей парка. На рис 4.1* показана оконечная улица, имеющая угол наклона, равный углу крестовины стрелочных переводов, применяемых в приёмо-отправочном или сортировочном парке. Расстояние А между центрами стрелочных переводов на стрелочной улице и расстояние Е  были определены по следующим формулам:

А=

                                  Е=                              (4.1)

где  М’ – расстояние между осями станционных путей (которое в соответствии с заданием было принято 5,1 м), α – угол крестовины (был определен по заданной марке стрелочного перевода в станционном парке и равнялся arctg 1/9).

Были получены численные значения:

А=5,1/0.090536=56,33 м

Е=5,1/0,090909 =56,1 м

Для определения полезной длины каждого пути была начерчена схема заданного станционного парка –параллелограмм– в произвольном масштабе (рис. 5). Полезной длиной пути является расстояние, в пределах которого можно устанавливать подвижной состав без нарушения габаритов и безопасности движения по смежным путям. Границами максимальной полезной длины каждого пути, как правило, являются предельные столбики.

Расчет полезной длины путей в парке был выполнен в табличной форме. (табл. 4.1)

Таблица 4.1

Определение полезной длины путей в станционном парке