Принципы проектирования и выбора конструкции пути. Параметры рельсовой колеи в прямой и в кривой. Боковой износ рельсов. (ПК-15)
При проектировании и выборе конструкции пути принимаются следующие главнейшие положения.
1. Путь есть единая конструкция, в которой все элементы работают совместно. Изменения в конструкции или работе хотя бы одного элемента вызывают изменения в работе каждого и3 них и пути в целом, во взаимодействии пути и подвижного состава, в расходах по содержанию и ремонту пути и подвижного состава (в части, зависящей от пути).
2. Конструкция пути, работа пути в целом и каждого его элемента, сроки службы и расходы по содержанию и ремонту пути определяются объемом и условиями эксплуатационной работы (грузонапряженностью линии, массой и скоростями движения поездов, конструкциями экипажа нагру3ками от колесных пар на рельсы, родом тяги, видами средств сношения, характером перевозимых грузов и т. п.). Местные особенности (климатические, геологические и др.) играют при этом существенную роль.
3. Система органи3ации работ по сооружению пути, его содержанию и ремонту и механизация путевых работ в ряде случаев влияют на выбор конструкции и ее дальнейшее развитие и усовершенствование.
4. Экономическая целесообразность и общегосударственные интересы и задачи определяют окончательный выбор конструкции пути и его элементов.
Конструкция верхнего строения пути, а также типы и характеристики его основных элементов принимаются в зависимости от класса пути по таблице 1
| Группа пути | Грузонапря- женность млн.т. км брутто/км в год | Категории пути - допускаемые скорости движения поездов (числитель - пассажирские, знаменатель - грузовые) | ||||||||||||||||||
| 141-200 | 121-140 | 101-120 | 81-100 | 61-80 | 41-60 | 40 и менее | ||||||||||||||
| до 140 | до 100 | до 90 | до 80 | до 60 | до 60 | |||||||||||||||
| Главные пути | ||||||||||||||||||||
| А | Более 80 | |||||||||||||||||||
| Б | 51 - 80 | |||||||||||||||||||
| В | 26 - 50 | |||||||||||||||||||
| Г | 11 - 25 | |||||||||||||||||||
| Д | 6 - 10 | |||||||||||||||||||
| Е | 5 и менее | - | - | - | ||||||||||||||||
Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 мм + 3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Ширина нормальной (широкой) колеи в прямых и кривых участках пути с радиусом более 349 м, принятая в России, составляет 1520 мм с допуском в сторону уширения 8 мм, а на участках со скоростью движения до 50 км/ч — 10 мм. Допуск в сторону сужения равен 4 мм.
В соответствии с ПТЭ верхние части головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должны находиться на одном уровне. На всем протяжении прямых участков пути разрешается сооружать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой.
При движении подвижного состава в кривых появляются дополнительные поперечные силы – центробежные, направляющие, боковые, рамные. Поэтому рельсовая колея в кривых пути имеет следующие особенности: уширение колеи при радиусе кривой менее 350 м и укладка контррельсов в необходимых случаях, возвышение наружного рельса, устройство переходных кривых, укладка укороченных рельсов на внутренней нити, увеличение расстояний между смежными путями.
Различают минимальную, оптимальную и максимальную ширину колеи в кривых. Минимально допустимая ширина колеи должна обеспечивать техническую возможность вписывания в кривые экипажей с большой жесткой базой. При оптимальной ширине колеи имеет место свободное вписывание массовых экипажей (вагонов). Максимальная ширина колеи определяется из условия надежного предотвращения провала колес подвижного состава внутрь колеи.
Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на рельсовые нити была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы. Величина возвышения зависит от массы поезда, скорости движения и радиуса кривой. Согласно ПТЭ максимальное возвышение наружного рельса в кривой составляет 150 мм.
Ширина колеи в кривой:
при радиусе от 349 м до 300 м — 1530 мм
при радиусе от 299 м и менее — 1535 мм
На участках железнодорожных линий и путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, допускается на прямых и кривых участках пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи — 1524 мм. При этом, на более крутых кривых ширина колеи принимается:
при радиусе от 650 до 450 м — 1530 мм
при радиусе от 449 до 350 м — 1535 мм
при радиусе от 349 и менее — 1540 мм
В настоящее время резко увеличился износ рельсов в кривых участках пути. Это вызвано изменением взаимодействия колес подвижного состава и рельса: увеличение бокового воздействия гребней колес при переходных режимах, увеличение количества сходов из-за вкатывания гребня колеса на рельс.
Решить эти проблемы можно введением третьего тела в зону контакта колеса и рельса – так называемая лубрикация, что ведет к понижению коэффициента трения. При этом коэффициент трения понижается на боковой грани головки рельса.
Лубрикация рельсов (гребней колес) – это нанесение на рельсы (гребни колес) смазочных материалов различных типов.
Технико-экономический эффект от применения лубрикации рельсов выражается в следующем:
- снижение износа боковой поверхности головки рельсов и гребней колес, что приводит к уменьшению интенсивности замены колес и рельсов;
- сокращение расхода топлива или электроэнергии, обусловленные улучшением взаимодействия колеса и рельса;
- уменьшение уровня шума, связанного с взаимодействием колеса и рельса.
Оптимальной считается такая система лубрикации, которая обеспечивает уменьшение расхода энергии, уменьшение изнашивания и сменяемости колес и рельсов без создания отрицательных эффектов воздействия на тяговые характеристики поезда и движение экипажа в кривых.
На железнодорожном транспорте применяется стационарная и мобильная система лубрикации рельсов.