3. определение размеров стрелочного перевода

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 4
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ.................... 6
В КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ ................................................................. 6
1.1. ШИРИНА РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ В КРИВЫХ ................................ 6
1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ШИРИНЫ КОЛЕИ ............... 7
1.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ШИРИНЫ
КОЛЕИ................................................................................................................. 11
1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА ....... 13
1.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ КРИВЫХ......................... 17
1.6. УКОРОЧЕННЫЕ РЕЛЬСЫ.............................................................. 21
2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭПЮРЫ ОДИНОЧНОГО
ОБЫКНОВЕННОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ........................................ 25
2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ................................................................... 26
2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КРЕСТОВИНЫ ...Error! Bookmark
not defined.
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СТРЕЛКИ....................................... 33
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ........... 39
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ И ОСЕВЫХ РАЗМЕРОВ
СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ........................................................................... 39
3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ПЕРЕВОДНОЙ КРИВОЙ ......... 41
3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИН РЕЛЬСОВ, ВХОДЯЩИХ В
СТРЕЛОЧНЫЙ ПЕРЕВОД ............................................................................... 43
4. КОМПОНОВКА ЭПЮРЫ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ................. 47
ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................. 51
3
ВВЕДЕНИЕ
Одиночные стрелочные переводы являются самыми
распространенными на сети железных дорог. Тип стрелочного перевода
определяется весом рельса, а марка - углом отклонения бокового пути от
прямого направления.
Наибольшее распространение на сети железных дорог получили
стрелочные переводы типов Р-50, Р-65, Р-75; марок 1/9, 1/11, 1/18.
Стрелочный перевод должен соответствовать эксплуатационным условиям.
На сети железных дорог применяются стрелочные переводы с гибкими
остряками и остряками с вкладышно-накладочными корневыми
креплениями. Крестовины применяются сборные общей отливки наиболее
изливаемой части усовика и сердечника, из высоко марганцевой стали, с
подвижным сердечником и гибкими ветвями, с поворотным сердечником.
В качестве основания под стрелочный перевод чаще всего
используются деревянные брусья, также используются железобетонные
брусья и плитное основание. Использование ЭВМ предполагает получать
оптимальное решение. При выборе основных параметров стрелочного
перевода следует предусматривать условия изготовления, эксплуатации,
взаимодействие колеса со стрелочным переводом. Следует стремиться к
тому, чтобы длина стрелочного перевода была минимальной, а скорости
движения по прямому и боковому пути - максимальными. При
проектировании рельсовой колеи в кривых участках пути определяется её
ширина, устанавливается возвышение наружного рельса, выбираются
параметры переходных кривых (длина переходной кривой, уклоны отвода
возвышения наружного рельса, величина сдвигания круговой кривой),
вычисляются координаты для разбивки, а также определяется количество и
порядок укладки укороченных рельсов в круговой и переходной кривых.
4
Устройство рельсовой колеи обусловлено конструкцией и размерами
ходовых частей экипажа, характером взаимодействия подвижного состава и
пути. Отечественные железные дороги в значительной степени отличаются
от зарубежных по эксплуатационным показателям (нагрузки на ось,
грузонапряженности участков пути).
Анализ влияния этих показателей на конструкцию рельсовой колеи при
её проектировании возможен только при использовании современной
вычислительной техники.
5
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ
В КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ
1.1. ШИРИНА РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ В КРИВЫХ
Ширина колеи должна обеспечивать вписывание в кривую всех
массовых экипажей. Это вписывание должно быть наиболее
благоприятным и близким к свободному. Согласно ПТЭ, ширина колеи в
кривых в зависимости от радиуса установлена в следующих размерах:
При R = 350 м и более 1520 мм;
При R = 349 ….. 300 м 1530 мм;
При R = 299 м и менее 1535 мм;
Допуски по содержанию ширины колеи в сторону уширения
составляют 6 мм, сужения – 4 мм. При скоростях движения поездов до 50
км/ч разрешается содержать ширину колеи с допуском по уширению до 10
мм.
Приведенные нормы установлены расчетами по вписыванию
железнодорожных экипажей в кривые.
В соответствии с заданным радиусом R = 340 м и ПТЭ, ширина
рельсовой колеи S = 1530 мм.
6
1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ШИРИНЫ КОЛЕИ
За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи принимают
схему свободного вписывания, при которой железнодорожный экипаж
своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к
наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы занимает радиальное
положение.
При этом центр вращения экипажа находится на пересечении радиуса с
продольной геометрической осью экипажа.
Схема приведена на рисунке 1.
Рис. 1 Схема
для определения оптимальной ширины колеи при свободном
вписывании трехосной жесткой базы с поперечными разбегами осей.
Согласно схеме свободного вписывания оптимальная ширина колеи
определяется по формуле:
7
S
опт
q
max
 f  ζ 4 ,
н
где qmax - максимальный размер колесной колеи,
q
max
T
 2d
 2 ;
max
max
T – насадка колес; согласно ПТЭ, Tmax = 1443мм;
d – толщина гребня бандажа, d max = 33 мм;
 - утолщение гребня бандажа в сечении, расположенном выше
расчетной плоскости; для локомотивных колес   0 ;
f H - стрела изгиба наружной рельсовой нити
fH
где

  b 2

,
2R
 - расстояние от геометрической оси первой колесной пары
до центра вращения экипажа;
R - радиус кривой по оси пути;
b - расстояние в плане от геометрической оси колесной пары до
точки касания гребнем колеса головки рельса,
b
r
R
tg
где r - радиус колеса по кругу катания;
 - угол наклона гребня колеса к горизонту; для локомотивов  == 70°;
 - геометрическая величина, которая возникает при вписывании как
двухосных, так и трехосных экипажей с поперечными разбегами осей и
которая в зависимости от величины

и соотношения между

и
f В может принимать различные значения.
Здесь

- сумма поперечных разбегов осей экипажа, влияющих на
вписывание;
f В - стрела изгиба внутренней рельсовой нити; определяется по
формуле
8
fВ 
  b 2 .
2R
Исходная информация:
Локомотив ВЛ23
Количество осей в тележке – 3
Поперечные разбеги осей: 1 ось  0 мм; 2 ось  14 мм; 3 ось  0 мм;
d = 1200 мм.
Находим оптимальную ширину колеи:
b=
4400  600
 tg 70  21,33 мм
340000
(4400  21,33) 2
fн 
 28,75 мм
2  340000
fв 
q
max
4400  21,332
2  340000
 28,195 мм
 1443  2  33  2  0  1509 мм
Величина  может принимать следующие значения:
а) если
  0, то 
 0 , т. е. вписывание происходит при отсутствии
поперечных разбегов;
б) если
  f
B
, то    , т. е. в формулу в место  подставляется
численное значение суммы поперечных разбегов; при этом внутренний
гребень колеса передней оси еще не касается внутреннего рельса. В этом
случае выражение примет вид:
9
S
опт
q
max
 f Н    4 ;
в) если   f B , то   f B , т.е. значению стрелы изгиба внутреннего
рельса, при этом внутренний гребень колеса передней оси будет касаться
внутреннего рельса кривой:
S
опт
q
max
 fН  fB  4.
Цифра 4 в формуле представляет собой допуск на сужение колеи в
миллиметрах.
Т.к.   0 , то   0 (для электровоза ВЛ23) следовательно, вписывание
происходит при отсутствии поперечных разбегов.
S
опт
 1509  28,75  0  4  1541,75 мм
При определении оптимальной ширины колеи возможны следующие
случаи:
1) если S опт  S птэ , то вписывание в условиях оптимальной ширины
колеи обеспечено;
2) если S опт  S птэ , то свободное вписывание в этих условиях не
обеспечено; следует перейти к определению минимально допустимой
ширины колеи.
Вывод: вписывание в условиях оптимальной ширины колеи
не обеспечено
10
1.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ШИРИНЫ КОЛЕИ
Расчетная схема соответствует заклиненному вписыванию экипажа в
кривую.
Рис. 2 Схема для определения минимально допустимой ширины
колеи при заклиненном вписывании трехосной жесткой базы без
поперечных разбегов осей.
S
min
q
max
 f  ζ  4
.
н
min
Это выражение по своему внешнему виду отличается лишь величиной

min
, которая представляет собой некоторый запас, принимаемый равным
минимальному зазору между гребнем колеса и рабочей гранью рельса в
прямых. Он равен для вагонов - 5мм, для локомотивов - 7 мм (при колее
1520мм). Величину  min необходимо прибавить для того, чтобы избежать
заклинивания колес, при котором движение экипажа опасно.
b=
2200  600
 tg 70  10,67 мм
340000
11
fн 
(2200  10,67) 2
 7,19 мм
2  340000
fВ 
(2200  10,67) 2
 7,05 мм
2  340000
При заклиненном вписывании трехосной жесткой базы в выборе
величины  возможны те же частные случаи, что и при свободном
вписывании, т. е.
а) если
  0 , то 
 0;
S
б) если
  f
B
  f
B
q
max
 f  4
;
н
min
, то    ;
S
в) если
min
min
q
max
;
 f    4  
н
min
, то   f B ;
S
min
q
max
 f  fB  4  
.
н
min
Для определения минимально допустимой ширины колеи, при
  14
используем случай в):
S
min
 1509  7,19  7,05  4  7  1520,14 мм
Т.к. S min  S птэ , то вписывание обеспечено.
12
1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА
При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают
дополнительные по сравнению с прямыми участками силы взаимодействия
пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу
кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз
другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со
стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипажа; сила ветра,
которая в отдельных случаях может оказывать значительное воздействие
на путь и подвижной состав.
Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается
возвышение наружного рельса.
Величина
этого
возвышения
определяется
следующими
тремя
условиями:
- обеспечением равномерного вертикального износа обеих рельсов;
- обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии
поперечных ускорений;
- обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.
1.4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА ИЗ УСЛОВИЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО ИЗНОСА
ОБЕИХ РЕЛЬСОВЫХ НИТЕЙ
Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково
при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и
горизонтальных сил.
13
Возвышение
наружного
рельса
должно
быть
таким,
чтобы
центробежная сила и центростремительная взаимно уравновесились, тогда
равнодействующая будет направлена по оси пути, и обе рельсовые нити
будут нагружены одинаково.
Рис. 3. Схема положения экипажа и действующих на него сил
при движении по кривой
Величина возвышения наружного рельса определяется по формуле
V2
ср
h  12,5 K
,
R
где R - радиус кривой, м;
14
V 2 - квадратичная средневзвешенная по тоннажу скорость движения
ср
поездов,
V2 
ср
N1G1V12  N 2 G2V22  ...  N n GnVn2
,
N1G1  N 2 G2  ...  N n Gn
где Ni - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых,
пассажирских и др.);
Gi - вес поезда соответствующей категории, m;
Vi - скорость движения соответствующих поездов, км/ч;
К
- коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа
относительно середины колеи. Коэффициент К принимается равным
1,2 при максимальных скоростях 161 – 200 км/ч, 1,1 – при скоростях
120 – 160 км/ч. При скоростях менее 120 км/ч К = 1.
2
Определяем значение Vср
:
V2ср =
3  860  140 2  2  850  100 2  3  440  70 2  2  3100  60 2
 8165,76 км/ч
3  860  2  850  3  440  2  3100
Находим величину возвышения для кривой:
h1 = 12,5  1 
8165,76
 330,23 мм
340
1.4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВЫШЕНИЯ НАРУЖНОГО РЕЛЬСА ПО
УСЛОВИЮ КОМФОРТАБЕЛЬНОСТИ ЕЗДЫ ПАССАЖИРОВ
V2
ср
Величина возвышения, найденная по выражению h  12,5 K
,будет
R
недостаточна для скорых пассажирских поездов, имеющих скорость
Vmax  Vср.
По условиям комфортабельности езды требуется, чтобы ускорение,
действующее на пассажира, не превышало допустимого значения.
15
Величина возвышения по этому условию определяется по формуле:
V2
,
h  12,5 max  163
доп
R
где Vmax - максимальная скорость движения пассажирских поездов,
км/ч;

доп
- допустимая величина непогашенного центробежного ускорения
(на дорогах установлена 0, 7 м/с2).
Находим величину возвышения кривой:
h1  12,5 
100 2
 163  0,7  253,55 мм
340
Принятое значение h округляется до величины, кратной 5 мм.
Принимаем h = 255 мм. Однако, согласно ПТЭ, она не должна превышать
наибольшей допустимой величины, равной 150 мм. Следовательно,
окончательно принимаем 150 мм.
Вывод:
Скорость движения пассажирских поездов по кривой заданного
R = 340 м, должна быть ограничена величиной, определяемой по
формуле:
Vmax   4,6
Vmax   4,6
R
340  84,82 км/ч
Вывод:
В кривой R = 340 м, S = 1530 мм по ПТЭ, возвышение наружного
рельса h = 150 мм, при ограничении Vmax  до 84,82 км/ч.
16
1.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ КРИВЫХ
Переходные кривые предназначены для соединения прямого участка
пути с кривой заданного радиуса с целью обеспечения плавного перехода
экипажей в кривой участок пути без толчков и ударов. На переходной кривой
полностью осуществляется отвод возвышения наружного рельса и уширения
колеи.
При проектировании переходных кривых выбирается их длина,
геометрическое очертание кривой в плане и определяются координаты для ее
разбивки. Длина переходной кривой определяется несколькими условиями,
основным из которых является плавность устройства отвода возвышения
наружного рельса. По этому условию искомая длина
l0 
h
i
доп
где h - возвышение наружного рельса в кривой, мм;
i
доп
- допускаемый уклон прямолинейного отвода возвышения,
1
,
i

доп 10V
max
где Vmax - максимальная скорость движения по кривой, км/ч.
i
1
 0,001178967
10  84,82
доп
=
l0 
150
 127,23 м
0,001178967
Найденная длина округляется до значения, кратного 10 м: l0  130 м .
Параметр переходной кривой С, необходимый для определения
координат точек переходной кривой определяется из выражения, м2,
C  Rl 0
17
С = 340  130 = 44200 м2

0

l
0
2R
180 / 3.14
Возможность разбивки переходной кривой проверяется по условию
0   2 ,
где  - заданный угол поворота всей кривой (круговой и двух
переходных равен 26);
 0 - угол поворота переходной кривой.

0

l
0
2R
180 / 3.14  10,96
Если условие не выполняется, то необходимо уменьшать длину на 20
м, до подходящего результата.
Для разбивки переходных кривых известны различные способы.
Рассмотрим наиболее распространенный на практике случай разбивки
переходной кривой способом сдвижки центра 0 (рис. 4).
18
Рис. 4. Схема разбивки переходной кривой методом сдвижки
центра O в положение O1 .
Разбивку переходной кривой производят в предположении, что на
местности известно положение тангенса первоначальной круговой кривой
(точки T). Для определения положения начала переходной кривой
необходимо вычислить величину m0 . Из приведенной схемы (рис. 4)
находим:
m0  m  Ptg  2 .
Неизвестные величины m и P определятся как
l0 
l02 

;
m  1 
2  120 R 2 
l 02 
l 02 

.
P
1
24 R  112 R 2 
19
Зная положение начала переходной кривой НПК, координаты ее
конца ( x 0 ; y 0 ) в точке КПК вычисляются по уравнению радиоидальной
спирали в параметрической форме:

l4 
l3 
l4 
x0  l0 1  0 2  ; y 0  0 1  0 2 
6C  56C 
 40C 


130 4
  129,52
x0  130  1 
2 
 40  44200 
y0 

130 3 
130 4
1 
  8,26
2 
6  44200  56  44200 
Координаты точек переходной кривой через каждые 10 м вычисляются
по уравнению радиоидальной спирали в прямоугольной системе координат:
y
x3 
2x 4 
1 
.
6C  35C 2 
Результаты вычислений сведены в табл. 1.
Таблица 1
НПК
x
0
y
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0,004 0,03 0,102 0,241 0,47 0,81 1,29 1,93 2,75 3,78 5,04 6,56
КПК
129,52
8,26
20
1.6. УКОРОЧЕННЫЕ РЕЛЬСЫ
В кривых участках пути внутренняя рельсовая нить короче наружной,
поэтому при расположении стыков по наугольнику возникает необходимость
укладки укороченных рельсов. Для каждой кривой выбираются тип
укорочения, количество и порядок укладки укороченных рельсов.
Необходимое число рельсов принятого размера:
N
E
K
Где Е – полное укорочение на всей кривой;
К – принятое стандартное укорочение;
Е  2ЕПК  ЕКК
где Е ПК – укорочение в пределах переходной кривой; определяется по
формуле
Е ПК  S СР
l 02
2C
где S СР – средняя ширина колеи между осями головок рельсов в
пределах переходной кривой;
S СР  S 0  b 
S ПТЭ  S 0
2
21
где S 0 – ширина колеи между рабочими гранями головок рельсов в
прямых участках пути.
Укорочение в пределах круговой кривой Е КК определяется как
Е КК  S1
l КК
R
где l КК – длина оставшейся части круговой кривой после разбивки
переходных кривых;
l КК  R(  2 φ 0 )
3.14
180
где   полный угол поворота кривой с учетом переходных кривых;
 0  угол поворота в пределах переходной кривой.
Выбор типа укороченных рельсов для данной кривой производится по
формуле:
К  S1
l НР
R
где S 1 – ширина колеи по оси головки рельсов в пределах круговой
кривой;
S1  S ПТЭ  b
где b – ширина головки рельса (75 мм)
S ПТЭ  нормативная ширина колеи в кривых в зависимости от
радиуса;
l НР – длина нормального рельса;
22
R – радиус круговой кривой;
S1 = 1530 + 75 =1605 мм
l КК = 340(26 - 2  10,96)
ЕКК  1605 
S СР = 1520 + 75 +
Е ПК  1600 
3,14
= 24,2 м
180
24,2
= 114,2 мм
340
1530  1520
= 1600 мм
2
130 2
 305,88 м
2  44200
Е  2  305,88  114,2  725,96 м
К  1605 
25000
 118,01 мм
340000
Принимаем стандартное укорочение К=160 мм, при длине рельса 25 м.
N
725,96
 4,54  5 укор. рельсов.
160
Укороченные рельсы укладываются в тех местах кривой, где
накапливающийся забег стыков достигает половины принятого стандартного
укорочения. Порядок укладки укороченных рельсов определяется в
табличной форме (табл.2).
23
Таблица 2
Элемент
пути
№ рельсов
рельсо
В плане
в
с
учетом
зазора,
м
стыков
Укладываемый рельс
Сумма
Длина
требуеДлина
мого
Элемент
укорочени
Величина
Сумма
а
я к концу
принятог
принятог
Плана
каждого
о рельса
о рельса
li , м
рельса, м
Величина
несовпаде
-ния
1
2
3
4
5
6
7
8
9
прямая
1’
9,00
9,00
–
–
–
–
–
1’’
16,01
16,01
=5
0
0
+5
Н
2
25,01
41,02
= 30
0
0
+ 30
Н
3
25,01
66,03
= 79
0
0
+ 79
Н
4
25,01
91,04
= 150
160
160
- 10
У
5
25,01
116,05
= 244
160
320
-76
У
6’
13,95
130
306
6’’
11,06
11,06
= 358
–
0
–
320
–
38
–
Н
7’
13,14
24,2
420
160
480
-60
У
7’’
11,87
118,13
= 473
0
480
-7
Н
8
25,01
93,12
= 569
160
640
- 71
У
8
25,01
68,11
= 642
0
640
2
Н
l 0  130 м
9
25,01
43,1
= 692
0
640
52
Н
НПК
10
25,01
18,09
=721
160
800
-79
У
11’
18,09
0
=726
–
–
–
–
11’’
6,92
–
= 726
–
800
- 17
Н
НПК
переходная
кривая
l 0  130 м
КПК
НКК
круговая
кривая
lкк  24,2 м
ККК
КНК
переходная
кривая
прямая
24
2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭПЮРЫ ОДИНОЧНОГО
ОБЫКНОВЕННОГО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
Одиночные обыкновенные стрелочные переводы являются самыми
распространенными на сети железных дорог РФ.
Тип стрелочного перевода определяется весом рельса, а марка тангенсом угла отклонения бокового пути от прямого направления.
Наибольшее распространение на сети железных дорог получили стрелочные
переводы типов Р50, Р65, Р75, марок 1/9, 1/11, 1/18.
Стрелочный перевод должен соответствовать эксплуатационным
условиям. Эти условия характеризуются грузонапряженностью участка,
нагрузками на ось и скоростями движения по прямому и боковому путям
стрелочного перевода.
На сети железных дорог применяются стрелочные переводы с гибкими
остряками и остряками с вкладышно-накладочным корневым креплением.
Крестовины применяются сборные общей отливки наиболее изнашиваемой
части усовика и сердечника, из высокомарганцевистой стали, с подвижным
сердечником и гибкими ветвями, с поворотным сердечником.
В качестве основания под стрелочные переводы чаще всего
применяются деревянные брусья. Также используются железобетонные
брусья и плитное основание.
При выборе основных параметров стрелочного перевода следует
предусматривать условия изготовления, эксплуатации, взаимодействия
колеса со стрелочным переводом.
25
2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Одиночные обыкновенные стрелочные переводы являются основным
видом как среди одиночных стрелочных переводов, так и в системе многих
других видов соединений и пересечений рельсовых путей. Они имеют
господствующее распространение на всех железных дорогах мира.
Основными элементами современного одиночного обыкновенного
стрелочного перевода (рис.5) являются:
Стрелка с переводным механизмом, крестовина с контррельсами
(крестовинная часть), соединительные пути, переводные брусья или другое
подрельсовое основание.
Рис. 5. Схема одиночного обыкновенного стрелочного перевода
1 – переводной механизм; 2 – рамный рельс; 3 – острие остряка;
4 – остряк; 5 – корень остряка; 6 – усовик; 7 – сердечник;
26
Стрелка современного стрелочного перевода состоит из двух остряков,
двух комплектов корневых устройств, переводного механизма с внешними
замыкателями остряков, опорных и упорных приспособлений, скреплений и
других деталей.
Крестовинная часть стрелочных переводов состоит из собственно
крестовины (сердечник и два усовика), двух стыковых устройств крестовины,
двух контррельсов, лежащих против крестовины, опорных приспособлений,
скреплений и других деталей.
Соединительная часть пути состоит из соединительного пути прямого
и бокового направлений, подрельсового основания, отдельной металлической
части.
Тангенс угла  крестовины называется маркой крестовины и
стрелочного перевода и обозначается 1/N, где N – число марки.
Математическим центром или математическим острием острой
крестовины (С) называется точка пересечения продолжения рабочих кантов
сердечника крестовины. Практическое острие, которым заканчивается
сердечник, имеет ширину 9 – 12 мм.
27
Горлом крестовины называют сечение, где расстояние между рабочими
кантами усовиков минимально (место первого перегиба усовиков).
Промежуток от горла до практического острия крестовины, на котором
гребни колес не направляются рельсовыми нитями, называется вредным
пространством. Направление колес на этом участке осуществляется
контррельсами, являющимися поэтому непременным дополнением к
крестовине.
Теоретической длиной LT одиночного стрелочного перевода
называется расстояние, измеренное по направлению основного пути от
острия остряка до математического центра острой крестовины, а полной
(практической) длиной LП  расстояние от переднего стыка рамных рельсов
до конца крестовины. При этом LП  LТ  m1  p .
Здесь m1  передний вылет рамного рельса по отношению к острию
остряка ( m2  задний вылет рамного рельса); p  хвостовой вылет крестовины
(расстояние от математического центра крестовины до ее хвостового торца).
Передний вылет крестовины h представляет аналогичное расстояние от ее
начала в переднем стыке.
2.1 Определение размеров крестовины.
Расчет крестовины сводится к определению расстояния от начала
усовиков до математического центра крестовины h и от
математического центра крестовины до стыка сердечника с
примыкающим рельсом P (рис 6).
28
рис. 6 Крестовина цельнолитая
Определим крестовинный угол по заданной марке крестовины. Если,

1
 tg , то
N
1
N
  arctg ( ) ;
1
9
  arctg ( )  6  20 ' 25"
1
— значение марки крестовины;
N
где
Находим все значения угла  :
sin   0  6 ' 38"
cos   0  59 ' 38"
cos 2   0  59 '16 "
sin 2   0  0 ' 44 "
sin
cos

2

2
 0  3 '19 "
 0  59 ' 54 "
29
tg

2
 0  3'19 "
Минимальную переднюю часть определяем из выражения
hmin 
tГ
l
 H ,
2 sin  / 2 2
где t Г - ширина желоба в горле крестовины; принимается равной 64 мм;
l H - длина накладки (принимается согласно таблицы 2.1 методических
указаний)
 - конструктивный запас в длине переднего вылета крестовины
(принимаем 10мм)
hmin 
820 `
64

 10  998,7 мм
2 sin 620`25``/ 2
2
Минимальную длину хвостовой части найдем из выражения:
Pmin 
Вп  в г  5
,
2tg / 2
где Вп - ширина подошвы рельса
в г - ширина подошвы рельса
 - угол крестовины
Pmin 
150  70  5
2tg620`25``/ 2
 2034,3мм
Минимальная длина крестовины:
l min  hmin  pmin =998,7+2034,3 = 3033мм=3 м
Практическая длина крестовины определяется из условия раскладки брусьев.
Раскладку брусьев целесообразно вести с пролетом, равным ≈ 0,9 пролета
между осями шпал на перегоне. Пролеты под стрелочным переводом следует
проектировать по возможности кратным 100,50, или 5 мм, в пределах 500 –
550 мм.
30
Определим число ящиков:
N
l min cos  / 2  с  З / 2
,
а
где С- стыковой пролет(его величина стандартизирована в зависимости от
типа рельса)
З - забег бруса в связи с укладкой его по биссектрисе
а - принятое расстояние между осями брусьев
З  S 0 tg / 2 ,
где S 0 - ширина колеи в крестовине
З  1520tg 620`25``/ 2  84,06 мм
N
3033 cos 620`25``/ 2  440  84,06 / 2
 4,8 ящиков
530
Число ящиков N =5 ящиков.
l
пр

N a c  3 2
cos


5  530  440  84,06 / 2
 3136,83 мм
cos 620`25``/ 2
2
Длина прямой вставки определяется конструкцией крестовины.
Минимальная ее величина может быть принята как:
K  h
lH

2
где h – длина переднего вылета крестовины ( h  hmin   );
l H  длина накладки;
  конструктивный запас в длине переднего вылета крестовины,
обеспечивающий установку накладок (не менее 10 – 15 мм).
  l пр  l min  3136,83  3033  103,83 мм
31
h  hmin   = 998,7 + 103,83 = 1102,53 мм
K  1102,53 
820
 13  1525,53 мм
2
Следовательно при К  1,5 м и  H  0 0 24 ' следует задавать R0  350 м.
При этом скорость на боковое направление стрелочного перевода
составит V1  V2  54 км/ч.
Значение радиуса R переводной кривой определим из формулы:
R
S 0  R0  (cos  н  cos  b )  k sin 
,
cos  b  cos 
где Sо — ширина колеи в прямом участке пути, равная 1520мм;
 H  начальный угол остряка;
R0  начальный радиус остряка;
  угол крестовины;
 b  угол в расчетном сечении;
Угол в расчетном сечении  b определим из выражения
 b  arccos(cos  н 
b
),
Ro
где b – расчетное сечение.
 b  arccos(cos 0,24 0 
R
48
)  1,030
350000
1520  350000  (cos 0,24 0  cos1,030 )  1525,53 sin 620`25``
 218909,0433мм.
cos1,030  cos 620`25``
При этом величина R определяется с точностью до 1 мм, поэтому все
величины подставляются в формулу с максимальной точностью.
32
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СТРЕЛКИ
2.3.1. РАСЧЕТ ДЛИНЫ ОСТРЯКА
Наибольшее распространение в РФ получили стрелки с
криволинейными остряками секущего типа. Такие стрелки применяются с
корневым креплением вкладышно-накладочного типа и креплением,
выполненным в виде гибкого остряка. Длина гибких остряков требуется
больше, так как перевод стрелки осуществляется за счет изгиба части
остряка.
На рис.7 представлена схема взаимного расположения рабочих граней
рамного рельса и криволинейного остряка. На схеме приняты следующие
обозначения:
lp.p. - длина рамного рельса;
m1 - передний вылет рамного рельса;
m2 - задний вылет рамного рельса;
l'0 - проекция криволинейного остряка на рабочую грань рамного
рельса (длина прямого остряка);
R0 - радиус остряка от расчетного сечения;
R - радиус переходной кривой;
b - расчетное сечение;
uп - расстояние от рабочей грани рамного рельса до рабочей грани
остряка в его корне;
β - стрелочный угол;
βн - начальный угол остряка;
βв - угол в расчетом сечении;
l - длина остряка по дуге;
α1 и α2 - углы на дугах l1 и l2.
33
Рис. 7 Схема взаимного расположения рабочих граней рамного
рельса и криволинейного остряка.
Длина криволинейного остряка определяется как сумма длин дуг l1 и l2
l 0  l1  l 2
где
l1 
l2 
  R0  1
180 0
  R  2
180 0
Длину остряка округляем в большую сторону и принимаем кратной 0,1
м за счет изменения длины l 2
34
1   b   н
 2    b
здесь α1 и α2 — углы на дугах l1 и l2
Стрелочный угол определяется по формуле:
  arccos(cos  b 
  arccos(cos 1 03' 
Un  b
)
R
178  48
)  2 14 '
218909,0433
Определим  1 на дуге l1 :
1   b   н = 10 03'0 0 24'  0 0 39'
Тогда длина дуги l1 будет равна:
l1 
3,14  350000  0  39'
 3968,6 мм
180 
Уточняем значения угла  2 , стрелочного угла  и ординату в корне Un:
2 
180  l 2
R
  b   2
Un  R(cos  b  cos  )  b
Рассчитаем Un и сравним с заданным:
Un  218909,0433  (cos1 03'  cos 214 ' )  48  177,52  177
Определим  2 на дуге l 2 :
 2     в = 2 014 '  10 03'  1011'
Тогда длина дуги l 2 будет равна:
35
l2 
3,14  218909,0433  1011'
 4518,85 мм
180 
Длина остряка по дуге:
l  l1  l2  3968,6  4518,85  8487,45мм
Величину проекций криволинейного остряка l 0  находим путем
проектирования радиусов R0 и R на направление рабочей грани рамного
рельса:

l0  R0 sin  в  sin  н   Rsin   sin  в  ;





l0  350000 sin 10 03'  sin 0 0 24 '  218909,0433 sin 2 014 '  sin 10 03'  8348,5 мм
-------------------------
2.3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РАМНОГО РЕЛЬСА
Из рис.8 замечаем, что длина рамного рельса:

l р. р  m1  l0  m2 ,
где m1 - длина переднего вылета рамного рельса;

l 0 - проекция криволинейного остряка на направление рабочей
грани рамного рельса;
m2 - длина заднего вылета рамного рельса;
36
Рис. 8 Схема для расчета длин рамного рельса
Определим передний и задний вылет рамного рельса из условий
раскладки брусьев:
где
m1 
c 
 n1  a  m0 ;
2
m2 
c
с 
 n2  a 
;
2
2
с - стыковой пролет, принимается в зависимости от типа
верхнего строения пути;
n1 - число ящиков в переднем вылете рамного рельса m1,
принимаемое от 3 до 9;
37
n2 - число ящиков в заднем вылете рамного рельса m1, принимаемое
от 2 до 10;
δ - стыковой зазор, равный 8 - 10 мм;
m0 - забег остряка за ось флюгарочного бруса, принимается равным
41 мм - половине ширины стрелочной подушки;
а - ширина ящиков под передним и задним вылетами рамного
рельса, принимается в пределах 500 - 550 мм.
m1 
m2 
440  8
 5  530  41  2825 мм
2
440
440  8
 5  530 
 2654 мм.
2
2
l р. р  2825  8348,5  2654  13827,5  13800 мм
Длина рамного рельса округляется в большую сторону и принимается
равной 12,50; 15,00; 18,75; 25,00 м за счет изменения заднего вылета рамного
рельса m2.

m2  12500  m1  l0 ;

m2  15000  m1  l0 ;

m2  18750  m1  l0 ;

m2  25000  m1  l0 ;
Для марки рельса
1
 12500 мм
9
Следовательно, m2  12500  2825  8348,5  1326,2 мм
Длину рамного рельса принимаем 12,5 м.
Для определения числа ящиков под остряком запишем следующее
выражение:
C

l 0  m0  a ф  Na1 
2
38
где
a ф  флюгарочный пролет, берется в пределах 600…700 мм;
N  число пролетов под остряком;
a1  расстояние между осями брусьев под остряком;
N
l 0'  m0  a ф 
С
2
а1
Принимается целое число пролетов. Расстояния между осями брусьев
устанавливаются кратными 5 мм, один пролет может получиться не кратным
5 мм.
N
8348,5  41  650 
530
440
2  14,03  14пролетов
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ И ОСЕВЫХ РАЗМЕРОВ СТРЕЛОЧНОГО
ПЕРЕВОДА
К основным размерам относят теоретическую длину Lt и полную длину
стрелочного перевода Lp.
Осевыми размерами принято считать расстояния: от центра перевода
до острия остряков - а0, от центра перевода до стыка рамного рельса - а; от
центра перевода до математического центра крестовины - b0, от центра
перевода до заднего стыка крестовины - b (рис. 9).
39
Рис. 9 Схема основных и осевых размеров стрелочного перевода
Теоретическая длина стрелочного перевода определяется в общем
случае, когда радиус остряка R0 не равен радиусу переводной кривой R, по
формуле
Lt  R0 (sin  b  sin  н )  R(sin   sin  b )  K cos 
'
'
Lt  350000(sin 10 03'  sin 0 0 24 ' )  218909,0433(sin 6 0 20 ' 25'  sin 10 03' )  1525,53  cos 6 0 20 ' 25' 
 25645,89 мм
Полная длина перевода
L p  Lt  m1  P
L p  25645,89  2825  2034,3  30505,19 мм.
Осевые размеры определяются по формулам
b0 
S0
2tg

2
40
b0 
1520
6 0 20 ' 25 '
2tg
2
'
 13743,12 мм.
где S0 = 1520мм;
a0  Lt  b0  25645,89  13743,12  11902,77 мм.
b  b0  P  13743,12  2034,3  15777,42 мм.
a  a0  m1  11902,77  2825  14727,77 мм.
Отсюда следует, что Lp = a + b :
L p  14727,77  15777,42  30505,19 мм.
Расстояния g0 и g, определяющие местоположение предельного
столбика находят по формулам
g 0  2580 N  2580  9  23220 мм
g  4100 N  4100  9  36900 мм
где, N — знаменатель марки крестовины.
3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ПЕРЕВОДНОЙ КРИВОЙ
Наружная, или упорная нить переводной кривой укладывается по
координатам x (рис. 10).
41
Рис. 10 Схема разбивки переводной кривой по координатам х и у
За начало координат принимается точка 0 на рамном рельсе,
соответствующая концу проекции остряка
Значениями x задаемся через каждые 2 метра, а в пологих стрелочных
переводах — через 4 метра до значения
xk  R(sin   sin  )
'
x k  218909,0433  (sin 6 0 20 ' 25 '  sin 2 014 ' )  15640,2 мм.
Ордината в этой точке:
y k  U п  R(cos   cos  )
Проверяется по выражению: y k  S 0  K sin 
42
''
'
y k  178  218909,0433(cos 2 14  cos 6 20 25 )  1350,6 мм.
0
'
0
'
'
y k  1520  1525,53 sin 6 0 20 ' 25 '  1351,56 мм.
Значения ординат переводной кривой рассчитываем по формуле:
yi  U п  R(cos   cos  i )
Результаты расчётов сводятся в таблицу 3.
Таблица 3
xi, м
xi /R
sin  i
cos  i
0
2
4
6
8
10
12
14
15,64
0,000
0,009
0,014
0,027
0,037
0,046
0,055
0,064
0,071
0,039
0,048
0,053
0,066
0,076
0,085
0,094
0,103
0,110
0,9992
0,9988
0,9986
0,9978
0,9971
0,9964
0,9956
0,9947
0,9939
cos   cos  i
yi  U п  R(cos   cos  i )
0,0000
0,0004
0,0006
0,0014
0,0021
0,0028
0,0036
0,0045
0,0053
178,00
265,56
309,345
484,47
637,71
790,945
966,07
1163,09
1350,6
В случае, если задан стрелочный перевод с крестовиной пологой
марки, с целью сокращения аналогичных вычислений можно принимать
абсциссы хп не через 2, а через 4 м.
Вспомогательные углы определяются из выражения
sin  i  sin   xi / R
-----------------3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИН РЕЛЬСОВ, ВХОДЯЩИХ В СТРЕЛОЧНЫЙ
ПЕРЕВОД
При расчете стрелочного перевода определяют, как правило, длины
рельсов l2 , l4 , l6 и l8 (рис. 11).
43
Длины рельсов l1 , l3 , l5 и l 7 принимают стандартными, равными 6,25;
12,5 м, при пологих марках крестовин – 25,0 м.
Рис. 11 Схема раскладки рельсов в стрелочном переводе
Длины рельсов l1 , l3 , l5 , l7 принимают стандартными, равными 12,5м.
Целесообразно определять длину соединительного пути по одному
направлению, а затем один из рельсов назначать стандартной длины.
Искомые размеры рельсов определяют по следующим формулам:
44
l1  l 2  L p  l p. p   ;
l3  l 4 
 
в 
 R  г      к  h   ;
180 
2

l5  l6  Lt  l0  h   ;
l 7  l8  m1  S остр tg н 
в 
в 
 
 
 R0  S остр  г  b   н  
 R  S кр  г    b   к  P  l p. p  
180 
2
180 
2
Здесь все обозначения прежние, кроме:
Sкр — ширина колеи в пределах переводной кривой, принимаемой
по ПТЭ;
SOCTP — ширина колеи в начале остряков, принимается в
зависимости от типа и марки стрелочного перевода.
l1  l2  30505,19  12500  8  17997,19 мм
l3  l 4 


3,14 
70  0 ' ' '
0
'
 218909,0433   6 20 25  2 14  1525,53  1102,53  8  16100,56 мм
180 
2 
l5  l6  25645,89  8348,5  1102,53  8  16186,86 мм
45




70  0 '
3,14 
0
'
l 7  l8  2825  1520  tg 0 24 
350000  1520 
 1 03  0 0 24 ' 
180 
2 









3,14 
70  0 ' ' ' 0 '
 218909,0433  1535    6 20 25  1 03  1525,53  2034,3  12500  8  17874,21мм
180 
2 
Длины остальных рельсов:
l2  17997,19  12500  5497 мм
l 4  16100,56  12500  3601мм
l 6  16186,86  12500  3687 мм
l8  17874,21  12500  5374 мм
Если размеры рельсов получаются менее 4,5 м (а иногда даже
отрицательные), следует лежащие перед ними нечетные (стандартной
величины 12,5 или 25,0м) рельсы принять меньшей длины. Если они были
взяты равными 25,0 м, то их принимают по 12,5м; если же они были равны
12,5м, их также делят пополам по 6,25 м.
Иногда при крутых марках крестовин (1/7, 1/8) нечетные рельсы
рационально объединять с уложенными вслед за ними четными рельсами,
т.е. принимать как
(l1+l2) , (l3+l4) и т, д.
При этом размеры таких объединенных рельсов не должны превышать
длины стандартных рельсов.
Т.к. l4  3601мм  4500 мм ; l6  3687 мм  4500 мм
46
Уменьшаем впереди лежащие рельсы на половину, а отнятые части
прибавляем к последующим:
l3  12500 / 2  6250 мм
l4  3601  6250  9851мм
l5  12500 / 2  6250 мм
l 6  3687  6250  9937 мм
4. КОМПОНОВКА ЭПЮРЫ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
Эпюрой стрелочного перевода называют его схему в определенном
масштабе с указанными основными размерами и длинами рельсов,
увязанными с раскладкой брусьев.
Вычерчивание эпюры обычно ведется в масштабе 1:50 или (реже)
1:100. Иногда при пологих марках и большой длине стрелочных переводов
принимают искаженный масштаб: продольный - 1:500, поперечный - 1:50.
Положение переводных брусьев в стрелочном переводе определяются
местом расположения стыков в корне остряков, стыков протяжении
соединительных путей, в переднем и заднем вылете крестовины.
47
Рис. 12 Схема компоновки эпюры стрелочного перевода
Расстояние между осями брусьев принимается равным 0,85-1,0 от
расстояния между шпалами.
Брусья обычно укладывают следующим образом:
a.
от начала остряка до центра перевода перпендикулярно оси
прямого пути;
b.
под крестовиной перпендикулярно биссектрисе угла крестовины;
c.
от центра перевода до переднего стыка крестовины брусья
постепенно поворачиваются.
Укладка брусьев за хвостом крестовины продолжается до того места,
где появляется возможность укладки шпал. В комплект переводных брусьев
входят брусья длиной от 2,75 до 5,5 м (с изменением длины через 0,25 м).
Количество каждой категории длины определяется графически из условия,
чтобы конец бруса выходил наружу от рабочей грани крайних рельсов не
менее чем на 500 мм.
48
Компоновка эпюры включает раскладку брусьев под участками AB,
CD, EF (рис. 12):
AB = l5 - m2 - c + 0,5δ;
AB  6250  2654  440  4  3160 мм
CD = l1 - AB - 2c + 0,5δ;
CD  12500  3160  2  440  4  8464 мм
EF’ = l2 - p - h - c + 0,5δ;
EF = EF’ + ζ;
ζ = S0tg0,5α.
''
6  20 ' 25
EF  5497  2034,3  1102,53  440  4  1520  tg
 2008 мм
2
На каждом участке определяется число пролетов:
n1 
n1 
AB
CD
EF
; n2 
; n3 
.
500
500
500
3160
8464
2008
 6,32  6; n2 
 16,928  17; n3 
 4,016  4;
500
500
500
Число пролетов на каждом участке округляется до целого числа.
Пролеты назначаются кратными 5 мм.
n1  5пролетов; n2  20пролетов; n3  5пролетов;
49
Тем не менее в число пролетов, составляющих каждый из найденных
отрезков AB, CD, EF входит по одному-два пролета случайной величены,
которые, однако, не должны резко отличаться от стандартных.
50
ЛИТЕРАТУРА
1. Железнодорожный путь. Под ред. проф. Т.Г. Яковлевой. - М.:
Транспорт, 2001
2. Расчеты рельсовой колеи с использованием ЭВМ. Методические
указания для курсового и дипломного проектирования / Л.Н. Фролов, Б.П.
Божевольнов, П.С. Пушкин. Л.: ЛИИЖТ, 1991
3. Устройство и эксплуатация железнодорожного пути.
Методические указания/А.А.Бекиш, Б.П. Божевольнов, П.С. Пушкин.
Л.: ПИИЖТ, 1992
4. Расчет одиночного обыкновенного стрелочного перевода с
использованием ЭВМ. Методические указания для курсового и
дипломного проектирования / Л.Н. Фролов, Б.П. Божевольнов, П.С.
Пушкин. Л.: ЛИИЖТ, 1989
51