Темір жол

(1.5 және 1.4) формулалары  бойынша келесі шамаларды анықтаймыз:

b_н = (22000 ∙ 625/ 345000) ∙ 2,747 = 8 мм;

f_н = (22000+8)² /2 ∙ 345000 =7 мм.

 

Талап етілген  жол тағаны рельс аралығының енін келесі теңдікпен табамыз (1.3):

 

S_опт = 1509+7+4= 1520мм.

 

Жол тағанының  қолданыстағы рельс аралық ені S_униф= 1520 мм болғанда,  S_опт = 1519мм мәні R= 750м радиусы үшін, қатаң базасының ұзындығы  L = 3000 мм локомотивінің еркін сиуын толық қамтамасыз етеді.

 Қатаң базасының  ұзындығы L = 22000 мм локомотивтің радиусы R= 345 м қисықта еркін сиуын қамтамасыз ететін жол тағаны рельс аралықтарының енін анықтау.

 

b_н = (22000 ∙ 625/345000) ∙ 2.747 = 13мм;

f_н = (22000 + 12)² / 2 ∙ 345000 = 12мм;

S_опт = 1509+12+4 = 1525мм.

 

Анықтағанымыздай,  радиусы R= 345 м қисықта локомотивтің еркін сыйуы қабылданған нормалды рельс аралығы (S_униф= 1520 мм) болғанда, мүмкін емес. 

 

1.2.3  Қисықта сыналанып сыйысуды қамтамасыз  ету үшін, қажетті жол тағаны  аралығының енін анықтау

 

Екі ості қатаң база. Сыналанып сыйысудың есептік схемасы ретінде (1.3 –суретті) аламыз. S_сын сыналанып сиысудың жол тағаны аралығының ені төсемендегі шығарылым арқылы анықталады.

 

S_сын= q_макс+ f_н – f_в +4,                    (1.7)

 

Мұндағы f_н – жолдың сыртқы желісінің иілу шамасы.

 

f_н = (L+2b_н)² /8 R;                           (1.8)

 

Мұндағы f_в – жолдың ішкі желісінің иілу шамасы.

 

f_н = (L-2b_в)² /8 R.                            (1.9)

 

b_н және b_в шамалары келесі формула бойынша анықталады:

 

b_н ≈ b_в ≈ (L ∙r/2R) tgτ                      (1.10)

 

Үш  ості қатаң база. Егер экипаж үш ості болып бірақ, көлденең жылжымы болмаса, мұндай сиысудың түрі 1.7 суретте көрсетілгендей схемаға ие болар еді.

 Бұл жағдайдағы жол тағанының ені келесі формуламен анықталады:

 

S_сын= q_макс+ f_н + 4,                                (1.11)

 

Мұндағы f_н – жолдың сыртқы желісінің иілу шамасы, 1.8 формула бойынша анықталады. Үш ості экипаж үшін 1.7 суретте көрсетілгендей                     f_в = 0 тең болады.

Үш ості қатаң  базалардың осі әдетте көлденең жылжу шамаларына ие болатыны себебті, оларды қисықта 1.11 формуламен анықталған кіші рельс аралықтарына сиыстыруға мүмкін болады. Әдетте үш ості базалардың  шеткісі бірдей симметриялы жылжуларға η₁ ие болады да, (1.8 суретке қараңыз), ал ортаңғы осі басқалай жылжуға η₂ ие болуы мүмкін.

Жылжулардың жиынтық  шамаларына ∑η = η₁+ η₂ байланысты, қисықтың радиусы және қатаң базаның ұзындығы, үш ості базаның сыртқы рельс желісіне орналасуының жағдайына байланысты екі түрге бөлінеді.

Егер ∑η ≥ f_н болса, сыртқы рельс желісі қатақ базаның барлық үш осіне бірдей жанасуы мүмкін, онда жол аралығының ені 1.11 формуласы бойынша анықталады. Егер ∑η < f_н болса, онда сыртқы рельс желісі қатаң базаның тек шеткі осіне ғана жанасады (1.8- сурет). Осы байланысты жол тағанының рельс аралық енін келесі формула бойынша анықтауға болады:

S_зак= q_макс+ f_н + 4 - ∑η,                           (1.12)

Көлденең жылжу  мәндерінің шамаларын 1- қосымшадан қабылдауға болады.

Жол аралығының ені есептеу  нәтижесінде алынған жағдайда, S_униф,дан үлкен болса, қарастырылып отырған қисық арнайы құрылғылардың көмегінсіз берілген экипаждың өтуін қамтамсыз ете алмайды. Егер есептік жол аралығының ені нормальды жол аралығы енінен кіші болса, онда қарастырылып отырған экипаждың жүріс бөлігінің конструктивті өлшемдері экипаждың қисықта жол аралық енін кеңітпестен сиыуын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

1.2.4 Есептеу  реті

 

ВЛ-60 электровозының үш ості, қатаң базаларының ұзындығы 4,6 м  дөңгелек қорапшасының сыналанып сиысуын  қамтамасыз ететін жол аралығының енін анықтайық. Берілген қисықтың радиусы R =150 м, шеткі остің көлденең жылжу мөллшері η₁ =0,5 мм орта остің көлденең жылжу мөлшері  η₂ =15,5 мм,  ∑η =16 мм, q_макс = 1509мм.

b_н ≈ b_в ≈ (4600 ∙ 625 / 2 ∙ 345000) ∙ 2,747 = 26 мм

f_н = (4600+2,26)² /8 ∙ 345000 = 18 мм

S_зак= 1509 + 18 + 4 = 1531 мм

Осыдан кейін, есептелінген электровоздың өстерінің  жылжу шамаларын ескере отырып, оның сыналанып сиысуы үшін, талап етілген  жол аралығының енін аныықтау есебін қарастырамыз. Есептеуден бұрын, ең алдымен үш ості базаның сыртқы рельс желісіне берілген шартқа салыстырмалы түрде қандай жағдайда орналасқанын анықтаймыз:

f_н = 18 мм >∑η =16мм болған кезде жол аралығының ені 1.12 формула бойынша анықталады.

S = 1509+18+4-16=1515 мм.

Есептеу нәтижесіне талдау жасасақ, ТПЕ де белгіленген жол аралығының ені S_униф= 1535 мм,  ВЛ-60 электровозының радиусы R =150 м қисықта сыналанып сиысуына қажетті шамадан үлкен екенін көреміз.

 

1.2.5 Экипаждың  қисыққа нормальды-мәжбүрлі сиысуын  қамтамасыз етуге қажетті жол  аралығы енін анықтау (рұхсатты минимальды жол аралығының ені)

 

Пайдаланудағы рұхсатты минимальды жол аралығының ені, S_зак мәнінен міндетті түрде үлкен болуы тиіс. Бұндай болмаған жағдайда, жылжымалы құрам дөңгелек қорапшалары сыналанып одан пайда болған ірі көлемді кедергі әсерінен жылжи алмай қалған болар еді. Сондықтанда әдетте  рұхсатты минимальды жол аралығының енін төмендегі шарт есебінен қабылдайды.

S_min = S_зак+ δ_min,                             (1.13)

 

Ең болмағанда

S_min= S_зак+ (δ_min/2)                         (1.14)

 

Мұндағы δ_min- дөңгелек ескегімен рельс аралығындағы саңлаудың минимальды мәні.

Егер есептік  жол аралық ені S_min  нақты S_униф мәнінен (1.1- кестеге қараңыз) кіші болса, онда S_униф нақты мәні қабылданады. Егер есептік жол аралық ені S_min  нақты S_униф мәнінен үлкен болса, онда берілген радиустағы қисықтан, қарастырылып отырған теміржол экипажының өтуін қамтамасыз етудің мүмкіндігі болмайды.

 

1.2.6 Есептеу реті

 

Соңғы мысалдағы  мәліметтерді (1.2.4, бөлімді қараңыз) S_зак = 1515мм пайдалансақ, онда δ_min =7мм ге тең болғанда табамыз:

 S_min= 1515+7=1522мм

 Сәйкесті  ТПЕ ережесінде белгіленген жол  аралық ені  S_униф=1535 мм табылған S_min= 1522 мм ден үлкен, яғни берілген қисық, қарастырылып отырған теміржол экипажын өткізуді қамтамасыз етуі мүмкін.

 

2  ҚИСЫҚТАҒЫ СЫРТҚЫ РЕЛЬСТІҢ БИІКТЕТІЛУІНІҢ  ЕСЕПТЕРІ

 

Экипаждың қисық  жол бөлігіндегі қозғалысы барысында, ортаға тебу күші пайда болады. Бұл  күш дөңгелектің сыртқы рельс  желісіне түсіретін қосымша қысымды  құрайды, осыған байланысты рельстердің  тозуы тездеп, рельстегі кернеу шамасы артады. Сонымен қатар, өшпейтін ортаға тебу жылдамждығы пайда болады, егер бұл өте үлкен мәнді құраса, вагондағы жолаушылар қолайсыз жағдайды сезінеді.

 Сыртқы  желінің  рельстеріндегі бүйір қысымды  төмендету, олардағы артық жүктемесін  азайту, және екі желідегі рельстердіңде вертикалды тозуының азайту сонымен қатар, жаттық жүрісті қамтамасыз етіп, жолаушыларды қолайсыз жағдай әсерінен жекелеу үшін, қисықта сыртқы рельстерге ішкі рельстермен салыстырмалы түрде биіктетілу жүргізіледі.

Сыртқы рельстерді биіктету, техника-экономикалық болжамдарды  ескере отырып, рельс жұмыс атқару кезінде сыртқысымен қатар, ішкі рельс желісінеде тиімді жағдайда қарастырылады, бұл шартты орындау барысында  жолаушыларға әсертететін қолайсыз жағдайларда ескерілуі керек.

 

2.1 Техника-экономикалық болжамдарды ескере отырып, сыртқы рельс желісін биіктетудің есебі

 

Техника-экономикалық болжамдарды  ескере отырып, сыртқы рельс желісін  биіктетуді анықтауға арналған есептік  формулаларының жалпы көрнісі [3] оқулықта көрсетілгендей, төменде біздің жағдайға қажеттісін алсақ:

h₀= A_h (S₁∙ /gR)+Δh₀                                                                (2.1)

 

Мұндағы S_i – рельс бастарының остері бойынша өлшенген жол аралығы;

V₀ –   тоннаж бойынша өлшенген орташа квадраттық жылдамдық.

 

V₀= ,               (2.2)

 

Мұндағы - берілен салмақ категориясы бойынша поыздар саны;

– пойыз салмағы;

– сыртқы рельстерінің биіктетілуін қажет ететін, қисықтағы берілген категориядағы пойыз қозғалысының жылдамдығы;

g – еркін түсу үдеуі;

R– қисық радиусы;

Δh₀– сыртқы рельстің қосымша биіктетілуі;

 

Δh₀= е₁+ е₂+ е₃+ е₄,                                                                      (2.3)

 

Мұндағы е₁+ е₂+ е₃+ е₄– төмендегі көрсеткіштерді қамтитын түзетулер:

Пойызға әсері бар, биіктетілу мөлшеріне сәйкес бойлық күштің ықпалы е₁;

  Дөңгелек жұптарының эксцентриситтік орналасуы е₂;

жел күші е₃ және рельс желілерінің тозуының (вертикальды және бүйірлік)  теңдігін құрайтын жиынтық е₄.

A_h– сыртқы рельстің қосымша биіктетілуі.

 

S₁=1600мм, g=9,81м/с² қабылдп және V в км/ч, Р тонна және  R м, орнына қою үшін, айналдыру коэффициентерін енгізе отырып h₀ мәнін мм – де келесідегідей анықтаймыз:

 

h₀= 12,5∙A_h [(R ∑N_i,∙P _i,∙ )/ (R∑N_i,∙P _i)]+ Δh₀                                  (2.4)

 

A_h және Δh₀ мәндері 2.1- кестеде көрсетілген.

 

2.1- кесте

Желідегі қозғалыс жылдамдығы, км/сағ	V ≤ 100	100 < V < 120	120 < V < 160
Ah	1,0	1,0	1,2
Δh0	0	20	0

 

(2.2) формуласын  жеңілдету үшін, тоннаж бойынша  орташа квадраттық  жылдамдықты  анықтаудың кестелік тәсілін  пайдалануға болады (2.2-кестеге қараңыз).

2.2- кесте

Қозғалыс бағыты	Пойыздар түрі	Ni,	P i,(т)	(км/сағ)	(км2/сағ2)	Ni,∙ P i	Ni,∙ P i ∙
Жұп (1-жол)	жүк. жолаушы. жүрдек.	21 6 5	3100 1000 950	85 120 145	85 120 145	65100 6000 4750	5533500 720000 688750
Тақ (2-жол)	жүк. жолаушы. жүрдек.	21 6 5	3100 1000 950	85 120 145	85 120 145	65100 6000 4750	5533500 720000 688750
	Жиыны:					∑75850	∑13884500

 Ескерту: екі жолды жол бөлігі үшін, орташа квадраттық жылдамдық 1 және 2 жолдар үшін жеке жеке анықталады.

 

2.2 Горизонтальды өшпейтін үдеуді шектеу шарты бойынша биіктетілудің есептелінуі

 

Пойыз қозғалысының жылдамдығы артуына байланысты, жүрістің жайлылығын қамтамасыз ететін, ескермеуге болмайтын горизонтальты өшпейтін үдеудің а_нп рұхсатты мөлшерін қабылдау жылжымалы құрамгның жол бойындағы қозғалысында өте маңызды рол атқарады.

Теміржолды ұзақ уақыттық пайдалану тәжірибесінің негізіне сүйенсек және көптеген  зерттеулермен есептеу нәтижелерінің қортындысында қабылданған горизонтальды өшпейтін үдеудің орташа нормасы  а_нп=0,7м/с² тең деп алынады.

Пойыз қозғалысында қисық  жол бөліктері аз мөлшерде болғанда горизонтальды өшпейтін үдеудің  а_нп шамасы 0,8-1,0м/с² шегінде қабылданады.

Берілген мәліметтерден  байқағанымыздай, өшпейтін ортаға тарту  үдеуі h₀ мәнінің кем болуы салдарынан болатынын аңғарамыз, сондықтанда рұхсатты ең жоғары жылдамдық мөлшерін келесі шарт орындалатындай жағдайда анықтаймыз:

 

                                                                   (2.5)

 

S₁ =1,6 м және  g =9,81м/с² және h₀ мм бірлігінде қабылдай отырып, а_нп м/с² ,R м мен V в км/сағ, бірлігінде болғанда h₀ төмендегідей анықтаймыз:

 

h₀= 12,5 ∙ -163∙ а_нп                                                               (2.6)

 

а_нп= 0,7 м/с² болғанда:

 

h₀= 12,5 ∙ -115,                                                                     (2.7)

 

Мұндағы V_max – қарастырылып отырған қисықтағы пойыз қозғалысының максимальды жылдамдығы;

R- қисық радиусы.

Сыртқы рельстің биіктетілуің тиімді (рациональды) мөлшері (2.4 және 2.7) формулалары бойынша анықталған шамаларды салыстыру нәтижесінде, ең үлкен мәнге ие болғаны таңдап алыну арқылы белгіленеді. 

Қабылданған h₀ мәні үлкен жағына қарай 5 мм ге қысқартылатындай жуықтатылып дөңгелектеніледі.

Қазіргі кезде  сыртқы рельстің биіктетілуінің максимальды мөлшері 150мм деп белгіленген. Егер, есептеу нәтижесі 150мм ден жоғары болса, онда V, немесе R мәндерін өзгертіп,  радиусты ұлғайтып, жоспардағы желіні қайта қарау ұсынылады.  Сыртқы рельстің биіктетілуі h₀=150 мм болған кезде рұхсатты жылдамдық (V_max) мөлшерін қисықтағы қабылданған радиус R бойынша төмендегідей анықтауға болады: