автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Стрелочные переводы для высоких скоростей движения на китайских железных дорогах

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА имени академика В. Н. ОБРАЗЦОВА

На правах рукописи

дли ЮЭХУЭЙ

УДК 625.151

СТРЕЛОЧНЫЕ ПЕРЕВОДЫ ДЛЯ ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ НА КИТАЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

Специальность 05.22.06 — Железнодорожный путь

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛЕНИНГРАД 1991

( /

' -

Работа выполнена в Ленинградском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции институте инженеров железнодорожного транспорта имени академика В. Н. Образцова.

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки н техники РСФСР, доктор технических наук, профессор АД\ Е Л И Н С В. •

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники УССР, доктор технических наук, профессор АНГЕЛЕЙКО В. И., доктор технических наук, доцент НЕСНОВ В. И.

Ведущая организация — Октябрьская ордена Ленина железная дорога.

Защита состоится «

/4- -.й1..... 1991 г.

в час. на заседании специализированного совета

К 114.03.06 при Ленинградском ордена Ленина и-ордена Октябрьской Революции институте^ инженеров железнодорожного транспорта имени академика В. Н. Образцова по адресу: 190031, Ленинград, Московский пр., 9, ауд. 1-418.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «. /5Г, . .0.2 . . . 1991 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в совет института.

Ученый секретарь специализированного совета, 1

кандидат технических наук,

доцент Е. С. СВИНЦОВ

Подписано к печати 29.01.91 г. Объем 1,1 п. л. Печать офсетная. Бумага для множит, апп. Формат 60х84'/16. Тираж 100 экз. Заказ № 107. Бесплатно.

РТП ЛИИЖТа. 190031, Ленинград, Московский пр., 9

СЕРДЯ ХДРЛКТЕРИСБПСЛ РЯОТ1

-й М^ЗЛ!:'!!0."!'.™7.?"!- В Кптао "впазшо дороги являются глат— "Ша видом трпяспорга. Они выполняют около 60 % пассшшрооборо-га п свхгаз 70 % грузооборота всей сграш. С ростом экономического развитая стршш грузонапряженность железных дорог еяогод-ио увеличивается, растут размеры двп.танпя грузовнх и пассазпр-ских поездов, чго огрщтчпваотся существующими пропускной п провозноЗ способностями дорог. Поачшонпе скоростей двгашния является одной из главных кор увеличения пропускной способности хшлепшх дорог, В атом аспекта пояззляотся потребность изучения з шэдроякя ноглх стрвлочшх переводов для высоких скоростей дмшояпя поездов. В связи с от« становятся нэобходи-

глшл УГЛУЙЛОИНОО пзучонио ПРЭОКТПРОБЗНИЯ И роочота СТреЛОЧЕЯХ Пврзводов ДЛЯ ЕПСОКЛХ скоростей двтаонззя.

Цель .р-яботп. Диссертация посощона разработке стрелой их переводов для высоких скоростей ДЕП&91Ш поездов на аелазшх дорогах Китая.

Для достпяегозя постатшориоа цели шобходило реють сло-дукциа задачи:

1) выбрать рацйоналылш коксгрупяга отдельных элементов стралочяня перэводов, а именно:

а) конструкция страша л крзстокшд;

б) пароводпуп кривую;

в) подстролочпое основание)

2) правять методики расчета оггяонгов одлпочгшх строяоч-шх переводов для високзх скоростей двг<:го:пя,'а шэпио:

а) гыбрать я принять штоднкя расчета гэометрзчоскях параметров стрелочных переводов с крёстовиягла о подвкяпшди оде-мбнгамя;

б) разработать методику определения нагрузка на подстре-Л0ЧЯ09 основание!

в) разработать методику расчета элементов подстрелочпого основания с учетом воздействие незагруженных питой стрелочло-го перевода;

3) дать оценку н принять сферы применения крестовин с яод-вилшнш элемента?,ш по технико-эЕОНотетческим соображениям.

Научная ;юг-т?нп:

- обоснована круговая кривая в качестве переводной'Кривей э стрелочных переводах для китайских колезшйс дорог со •скоростями движения по боковому направленна до 160 ем/ч;

- предложена методика определения нагрузи! на подстре-яочное основание;

- предложена методика расчета елеиэдгов подстрелочиого ислеообетошого 'основания с учетом влияния незагруженных нитей перевода в матричной форш.

В результате проведанных нсслодовзияй рокошндованы для услсвш! КНР конструкция строякп с КрИЕОШПШНЯШЛ остряком двойного радиуса, хояструкцБя крестовин с педккаи&ш элементам: п по "стрелочные «.елезобатошгао брусья к бруоья-шшти. Реалзгаа-ц::я положений, разработанных в диссертации, позволит увеличить скорости дв-аенля поездов, повысить надежность стрелочных переводов л увеличить срок слукбы элементов перевода.

Предлагаемая методика определения нагрузки на подстрэлоч-пое основание к расчета элементов нодстрэлочного основания с ,-?чсо:,: шзагруконише рэльсовах язтеЗ стрелочного перевода в матричной форме позволяет повисеть точность расчетов и упростит?- использование ЗШ.

Результаты дяссэртацлонной работа могут бить испояьзова-у: 2 КНР при проектировании стрелочных переводов для высоких скоростей дегжэвия.

Апробятц;к габэти. Работа рассмотрена и одобрена на засе-ги,ап1;л карэдрн "Г.олззнздороглхш путь" ЛИЖЯЬ.

Объем работ?!, йюсертаиня состоит ;;з введэвш, четырех гдав, общих выводов п веста приложений. Работа представлена па 171 стр. машяясгогсиого текста, содержит 41 кдявстращпо и 45 таблиц. Список использованной литературы сэдерганг 79 нан-ые;;оватгл.

СОДЕЕКАШЕ РАБОТЫ

Др. ввепд.'рт обоснована агсгуальиость проблема и пзлояены це;;з и задачи нссяецоглшгй.

В парвой главе дана общая характеристика верхнего отроения пути, особенно стрелочных переводов, применяемых на китайских железных дорогах, в качества походных данных при расчете л проектировании новых стрелочник переводов для высоких скоростей дигаавия.

В этой же глава проанализированы особенности работа стрелочного перевода.

По сравнению с друпткя элементами верхнего строения пути стрелочные переводы работают в более тянеянх условиях - повышенного силового воздействия от колес подвижного состава. Они отличаотся от обычного пути на перегонах следующими особенностями:

- наличном разрыва рельсовой колеи в месте пересечения внутренних рельсошх ня?ей в зоне крестовины;

- прикреплением остряка к опорам только в корневой части его; .

- наличием вертикальных неровностей в зоне стрелки и крестовины;

- наличием углов удара рэяьса в горизонтальной плоскости (в sotie стрелка л крестовттной части);

- переменной яесткосты» конструкций;

- неравноупругостыо подотролочного основания;

- как правило,,малика радиусами остряков и переводной кривой.

Вей это порождает дополнительные динамические силл, которые иногда шеат ударный характер. Они приводят к болео быстрому износу металлических частей, накоплению .остаточных деформаций.

Существующие стрелочша перевода па китайских келезннх дорогах имеют следующие недостатка:

- стрелки применяются о прданш остряками;

- корневое устройство, пак правило, только вкладшно-яакяадочного типа конструкций

- крестовины применяются кесткие, имвит вредное пространство.

Эти конструктивные недостатки основных элементов переводов на железных дорогах Китая ограничивает повышение скоростей • движения поездов, Ввиду этак обстоятельств совершенствование

конструквдй и параметров стрелочных переводов я создание но-п:х стрелочных переводов для гштайских железных дорог стало актуальной проблемой.

С этой целью в данной главе изложены требования к стрелочному переводу и принципы совершенствования их для высоких скоростей движения поездов.

Основные требования, которым должны удовлетворять стрелочные перевода для высоких скоростей движения, могут быть сформулированы в следующем виде:

- конструкция перевода в целом и отдельных его конструктивных узлов должны быть прочными;

- стрелочные переводи долкны обеспечивать безопасный пропуск позздов до переводу о установленными максимальными скоростями;

- стрелочные переводы должны обеспечивать условия комфортабельности езди ваоовяшрш.

При удовлетворенна вышоаздовднтга требованиям по прочности, безопасности и комфортабельности езда стрелочные перевода должны такяо удовлетворять принципам типизации по каркам я те^нологичяо-акояошчесюш условиям.

При прозктирэванм отрелочйнх переводов для высоких скоростей движения оледу,ет различать две группа:

1 группа - страючвдо перевода для высоких скоростей дви-аения по прямому направлен:;». К первой группе относятся йаибо-яоо распространенные порзводы, как правило, крутых марок;

2 группа - стрелочные перевода дня высоких скоростей дви-"эяпя на боковое направление. Для реализации высоких скоростей ¿;вж1ешш по, боковому направленна принЕма?}т переводы пологих марок. . :

Вторая глава иоо&щдеэа анализу и выбору конструкции стрелочных переводов для высоких скороотей движения поездов.

При высоких скоростях двигеяйя особо важную роль играют динамическое воздействия колес подвпшого состава на элементы стрелочного перевода. Поэтому вес рельса стрелочного перевода должен быть не ыеньшэ типа рельса перегона данной лиши. Опыт внедрения скоростного двяеэшш, практика железных дорог мира и расчеты показывают, что рельс .типа Р50 используется при ско-

роста 100 км/ч п меньше, Р60 - II0-I40 км/ч и Р75 - 160 км/ч

И б0Л89.

Скорость движения на боковое направление зависит от марки крестовины. По расчетам крвотовщш марок I/I2, I/I8, 1/24 и 1/36 соответствуют боковым скоростям 50, 80, 110 и 160 км/ч.

В данной работе проанализирована некоторые основныэ конструкции стрелок. Анализ показывает, что стролха с криволиней-ннм остряком секущего типа двойной кривизны (начальный радиус в зона острия болыва, чем радиус остальной части остряка) обладает наилучшей работоспособностью. При этом остряк в тонких сечениях оказываотся болээ работоспособным, чем остряк касательного типа, и одновременно имоогея возможность обеспечения малых углов удара при входе на стрелку.

Остряки, которые изготовляются из остряковых рельсов пониженного несимметричного продля с внпрэсоованиой под профиль обычного рэльса корневой частно, обладают большей прочностью, обеспечивают прочность соединения с соединительным рельсом в простом путевом стыке при гибких остряках особенно.

Крестовина является наиболее неблагоприятным узлом стрелочного перевода. При прохождении колеса по ней в пределах вредного пространства вследствие разрыва рельсовой колеи возникает удар, который производит сильное динамическое воздействие. Вместо с тем вследствие малой опорной контактной площадки на сердечнике и усовике под воздействием высоких контактных давлении образуется вертикальная неровность на поверхности катания крестовины. В результаге здесь реализуются бопшт динамические силы. Они обусловливают необходимость снижения скоростей движения поездов по крестовине. Поэтому применение жестких крестовин для высокоскоростного движения при скорости более 160 км/ч по расчетам и опыту эксплуатации вообще не допустимо. Для высокоскоростного движения возможно применение только крестовин с подвияними элементами, которые обеспечивают непрерывную поверхность катания по ним.

Па основе анализа достоинств и недостатков разных видов крестовин наии рекомендованы три вида крестовин е подвижными элементами для китайских высокоскоростных жэлазнодорожных линий, а именно:

I) крестовина с, поворотным сердечником;

2) крестовины с двумя подвижными усовиками;

3) крестовины с подвишш сердечником с гибкими ветвями.

7 крестовин о поворотим сердечником нет гибких ветвей

сердечника. При их перевода еа счет устройства вкладышно-на-кладочного корневого крепления обеспечивается их функционирование .

Крестовины с двумя подвижными усовиками обеспечивают одинаковые условия для движения поездов как по прямому, так и по боковому направлениям, что позволяет использовать их как в обыкновенных, так и в симметричных стрелочных переводах.

Оба указанных типа крестовин позволяют значительно уменьшить длину подвижного элемента и упростить технологию изготовления по сравнению с крестовиной с подвижными гибкими ветвями сердечника. Возможно иметь одинаковую длину с длиной жестких крестовин, что делает такие крестовины взаимозаменяемыми с жесткими.

Крестовины с подвижным сердэчшком с двумя гибкими ветвями вывит сердечняк, изготовленный из двух остряковнх рельсов специального профиля, которые соединяются друг с другом в зоне острия при помощи косого стыка, стянутого болтами, е закреплены жестко в корневой части по типу крепления гибких остряков с выпрессовкой в корне. При переводе сердечника из одного положения в другое ветви сердечника поочередно изгибаются. При этом конструкцией предусмотрено, что изгибу подвергается нерабочая ветвь, а рабочая остается прямолинейной. Длина .сердечника значительно больше, чем у жесткой крестовины. Это делается для того, чтобы обеспечить гибкость ветвэй.

Вследствие создания непрерывной поверхности перекатывания все выше рекомендуемые крестовины с подвижными элементами исключают контррельсы, уменьшают динамическое воздействие колес на крестонншый узел в вертикальной и горизонтальной плоскостях, реализуют высокие скорости движения по стрелочному переводу и обладают большим сроком, службы.

Переводная кривая; занимает, важное место при . решении проблемы повышения скорости движения-на боковое направление. В качестве переводной кркюЛ могут ¡быть ■применены:: радноидальная спираль, кубическая парабола, парабола четвертой степени, лемниската. Берну лли, синусоида и круговая кривая. ".' : -' ': , .

Параметра переводной кривой обусловливают непогашенное ускорепие, приращение этого ускорения в единицу времени и потери кинетической анэргии на удар колес при входа в кривую.

В диссертации представлен математический анализ шести указанных видов переводных кривых, применяемых в стрелочных переводах.

' Вместе с тем в диссертации исследована практика стрелочных переводов для высоких скоростей двияэяия поездов до 160 км/ч на желеэных дорогах мира.

Проведенные анализ и исследования показывают, что для высокоскоростного стрелочного перевода главным критерием определения характеристик переводной кривой является величина непогашенного ускорения, которая зависит от кривизны радиуса. На основе раочагов разнообразных видов переводных кривых видно, что только круговая кривая дает максимальный радиус при определенной марке перевода. Это значит, что при прохождении подвижного состава по круговой переводной кривой центробежное ускорение наименьшее. Виды переводной кривой и соответствующие характеристики приведены в табл. I.

В диссертации рассмотрена такаа формула для определения приращения ускорения в единицу времена, данная П.Г.Казийчукоа у/.-¿-.Автор считает что для выоокоокороотного •движения поез-• дов нельзя принимать параметр Ь в этой формуле, равным веоткой базе вагона.

В третЕ>е{{ глава диссертации представлены расчеты главных параметров и размеров высокоскоростных стрелочных переводов для условий китайских железных дорог. Здесь особое внимание уделено анализу и расчету лодстрелочного основания.

Расчеты главных параметров <5трелочннх переводов производятся по следующим принципа).!.

I. Стрелка:

а) начальный угол остряка §н определяется по условию ограничения потери кинетической энергии на удар, по формуле

{^«(ШЛ'л ( )

где ^ - допустимая скорость по боковому пути на существующих переводах;

Таблица

Вид переводной кривой ц, в характерных / точках кривой Расчетные формулы Марка крестовины 'Яинимальннй радиус, м Я.гги'И

уравнение У приращэние в единиц? времени Крадаус, ' м

начало оеоз-дана конец

Кубическая парабола постоянное * б! V« У- в Ь 1/12 1/18 1/24 1/36 207,601 465,843 827,520 1860,886

Парабола четвертой степени 0 МАХ С V- э /г/и. У" и; 1/12 1/18 1/24 Г/36 138,417 310,622 551,695 1240,567

Синусоида МАХ О ММ аМ гспкл Г г {ыХиШ)* ЗаЛ^-гЬ,^!»«-, 1/12 1/18 1/24 1/36 264,248 539,133 1053,555 2369,182

Лемниската Берну л ли О МАХ С 5» . ! 1/12 1/18 1/24 1/36 208,373 466,080 -827,695 1860,960

Круговая ЛМх 0 МАП т- %1 ' у- Т щ И 1/12 1/18 1/24 1/36 415,439 932,108 1655,472 3727,481

рис - их начальный угол;

- проектируемая скорость двзяетт поездов на боковое направление;

б) стрелочный угол определяется по минимально возможному нолобу мевду остряком и рамнш рельсом в корне остряка или в места изгиба при гибких остряках, обеспечивая безопасное прохождение колес по этому желобу;

в) длина рамного рельса определяется по .длине остряка и длинам переднего и заднего пнстуяов рамного рельса за пределы остряка, которые учитываются при раскладке брусьев.

2. Крестовина:

1) расчет цельнолитой крзстовнш: в первом этапе определяется теоретическая дайна, а затем фактическая длина по условиям целесообразной раскладка брусьев;

а) при распределении брусьев под крестовиной придерживаться того, чтобы сечениа сердечника в 20 ил располагалось в серэ-дине пролета для смягчения ударов от колеса при перекатывании его с усовпков на сердечник;

б) при расчета контррельса принимать такие принципы: угол удара гребней в контррельсах (}« назначать в зависимости от скоростей движения поездов и ограничения потеря кинетической энергии на удар;

в) при проектирования усовина в долях уменьшения угла удара у~ внешней сторона колеса в уоовик принимать размер ~Ьс не против математического .острия крзстовины, а против сечения сэр-дечника Ьс = 25 мм и распространять ого до сечения Ь =40 км. При этом решении угол у будет меньше, чем. при изгибе усови-ка против математичеокого острия крестовины Ок ;

2) при расчете крестовины о 'подвижным сердечником с гибкими ветвями приняты следующиэ допущения и предпосылки:

а) на участке £/ между двумя тягами от острия сердечника до конца прилегания его к усовикам сердечник считается жестким и при переводе не изгибается;

б) гибкие ветви поочередно изгибаются на участко длиной -1г от заделки до второй тяга. При этом деформации изгиба следуют закону Гука, а каждая вэтвь в нерабочем положении находится в изогнутом состоянии под некоторым напряжением;

в) перемещение острия сердечника Т, при перевода из од-

вого положения в другое принято равным шагу остряков стрелки, величина кэлаба против второй тяги ~Ы - на менее размера ширины аелоба в горле квсткой крестовины tr I

г) длина жесткой прямолинейной чести сердечника опредена по конструктивному оформлению узла сердечника о тягой, а длина изгибаемой части крестовины определяется из условия возможности укладки стрелочных переводов с подвижным сердечником в съезд при типовые мекду путных расстояниях £-*» . Практическая длина сердечника корректируется с учетом рвокладки брусьев;

3) при расчете крестовины марки I/I2 о двумя подвижными усовикаш принята ширина колоба в крестовине, равная 75 мм. Эта величина больше ширины горла жесткой крестовины на 4 мм , что позволяет полностью исключить удары гребнвй колес подвижного состава в отведенный усовик и создать некоторый запас на случай незначительного отжатая усовика от сердечника. Такая крестовина взаимозаменяема с жесткой крестовиной того же типа и той же марки; (

4) при расчете крестовины марки I/I2 о поворотным сердечником принята ширины келобов в крестовине такие: против математического острия сердечника мевду уоовиками ti = 152 ми (равна ходу шибера стрелочного перевода, тяга которого устанавливаем против этого сечения), а яелоба мекду усовиком и сердечником в конце усовой части - 171 мм, что обеспечивает свободный проход гребней колес пэдаикного состава.

Все длины крестовины определяются с учетом раскладки брусьев. •

На основе указанных выше расчетов представлены в табличном виде основные геометрические параметры стрелочных переводов типов Р50, РбО'и Р75 марок I/I2, I/I8, 1/24 и 1/36 с жесткой крестовиной, с поворотным сердечником, с двумя подвижными усовикамй и с подвижным сердечником с двумя гибкими ветвяш (табл. 2).

Во второй части третьей главы дается расчет железобетонного подстралочного основания.

Основными видами подстралочного основания железобетонной конструкции приняты железобетонные брусья и железобетонные брусья-плиты.

Применение переводов с плитным основанием значительно

прэдолг'.эниз табян:.-; -

ТИП Pt/ibCA КЗ/и мдрад КРЕСЛ) РАЗМЕР ГЛА"?Н4Р! СХЕ-МЫ н CTPf/K-A м iipr-c roe« ni

La fSAUYC M b К V .TOi"?- r.yrn юл/ц Эн tzZTp ijctrp 1- TUtt KFBCXD BLtiiM \ ТП- ? LKP

я

рй> & Ъй.1*А •Cde.ooO >7-Ш Z.8I0 fo в"32 2п" 7Mb «9Г г.7го Л /.57->"

ЗЛ.Ъ /4, ¿•ДО. O"« •^£"0,000 n алю. ro C'itiK 7-tiir с й.ггх зяю e.nr

Ш-П j£*>.000 iTM^Sit и-m J. В fa Го tfisin 2.7Г0 8 1.17Г 31°о

4CC.ZSQ poo.vQ ■jyo.0^4 27.V1C, 2,8 la Го tflilK 7Л7Г 2.7 r<> Г S.&i

Уа о .Wtf LTJtl 2. «8? obc'Vi" li.SSi 3.79» л «.tgo 6.0ST

ffoV?.«?^ SeJTJr JMTJ и s г.чгх 8« oWti- 1 i.TTi n.ttz 3.7?« г </. m

Р60 Хг I iSlo Гв оЧз'-г'«1 7 Mb /мЯГ 2,74» Л З.ггл

34, № ЦСО.ССО Jro.t»o (•> (¿¿и ««О «68 X» ifil'fe 7-ЧК 2.760 6 П.ггГ i.SJ"

34.Z/4. (¿00,0-70 3j-ccoo 0.1*3- I3.& 2.8 fo Го ШГ 2.760 й i.ioo

«о.ггз UcacoO n. гг.«Ь 2310 Г« 0'31'iss 7.И6 7MC i.76o г ¿•ГЛ

Хз StS.75T ii.-jQl гг.г-т ¿ogT If in 'ut /^.rJ-i ti-SSi Л i.'TJ-

Ус .«? IbW-MO J'.lti ЯМ оЯи'ы? fJ.rr} ЯГК i.ftee г //. J«

Jk 74. /6« (i-0 7>?z Ulkl •m« л о о°и'г'. Ti ii.itl" го.^'.« Лйбо Л ¿.«7Г i.fto

SO.iSb ¿'.157' U(!.l1b Do O'i't. Ze.i ¿o &.IU.« Ukh" г 13.7*4

& по. IW" baOO.OQG Jue7.6SC А9.79Г ¿о..? Го /6« oV«.r ze.W «40 д г.37Г s.ito t>.

lif.obi £>00« 63© 34« 43» f-гяс /А« cFio'v" гг.чй г U.btii

97S У* C^CCCPS »«.000 i-gw S» O'S J'7.rr S.7S-0 Л Л 77Г Hie

{¿¿^CfOO O.tfSU /7,«0 ¿Ш sro 7u9t 2.7 £0 £ tf.i-гг i.&lP a.r?r

34.W otija 2St° SO 0%'rr l.TSt> S Л27Г 3.1°*

lAlHS Ji-o.eao 17.Ш ггл'А гsio ¿-о ¿•«■rsr 2С9Г 2 л To Г г. rit

К% St. Я" ¿>.713 if, 8« ¿.pzs &0 OSi'tt' n'ssi i.b"> А (, о rr

bUM~! f 6%oa° iojQl ■2РЗГ O^oii* rl.tSl HSU Г //. JXS

КМ 76. liU i'JZceo lib?. /74 36.147 гг?я7 №b no 20.54« ZaAfo Jiib« 7.07Г JhS

Цс^.ом •адь no ¿Г/г'г.'х 20.J4. о io.iiLo Шо Г /3- 7"9

//ft/V-Г «Z79? ггй- /Ьо 0*1 oil' iS. А '/■t'f

| /56 Hi. aki iycoo.aat %?.79 S" 65.2 b^ а о (fto'V" гу.%8 25ЯЫ r.bbo ( г l i. fc«-?

уменьшает неравноупругость пути, сокращает затрата времени и средств на содержание, защищает балластнии слой от засорения п увеличивает срок слуябы основания.

На основе анализа достоинств и недостатков различных видов келезсбетошшх подстрэлэчшх оснований мокно считать, что с точки зрения лучших условна изготовления, укладки » эксплуатации наиболее рациональным тгодсгрелэчным основанием следует считать брусья, брусья-плнга.

Основные параметры элементов подстрзяочиого основания сводятся к геометрический размерам элементов, нагрузкам но него и внутренним усилиям в сечениях элементов.

Длину железобетонного подстрзлочного основания моыю принимать равной длине существующих брусьев (т.е. брусья длиной от 2,60 до 4,85 м укладываются с интервалом 0,15 и). Шсота железобетонных брусьев мэкег быть принята равной высоте существующих брусьев (24 см в подрельсовоы сечении и ¿1,5 см в остальных сечениях). Высота брусьев-плит монет быть принята равной 18 см.

При определении ыиршш брусьев-пллт необходимо учитывать условия взаимодействия основания с металлическими частями перевода, с балластным слоем; кроме того, следует предусмотреть технологичность их изготовления.

При исследовании взаимодействия основания с балластным слоем необходимо учитывать не только общее давление плит на никележащий слои, которое не должно превышать допускаемого,но и особенность конструкции , проявляющуюся в неравномерности давления под соседними краями плит . Именно неравномерность давления в места стыка плиг раздрабливает частицы балласта. Поэтому в диссертации была принята разность давления в балласте под стыком плиг максимальной и минимальней величины в качестве показателя для оценки вариантов ширивн плиг, т.е.

При определении эгаори раскладки келезобетоиных элементов подстрелочного основания представлена "веерообразная" симметричная эшора, которая позволяет использовать комплект элементов основания на право- и левосторонних переводах.

Предложена следующая схема укладки элементов подстрелочного яелззобетоннэгэ основания:

- под стрелкой укладка влвыэнтов основания производится перпендикулярно оси прямого пути "по шнуру";

- под переводной кривой до ее конца - по веерообразной симметричной эпюра;

- от конца переводной кривой до конца перевода - перпендикулярно биссенгрисе згла крестовины с симметричными вылетами концов элементов основания за рельсы прямого и бокового путей.

Б работе предлагается методика определения динамической • нагруаки, передающейся влеыенгам подстрелочного яелезобэтон-ного основания.

Сущность методики заключается в том, что расчетная нагрузка от рельса ва брус или бруо-шшту будет равна такой силе, которая определяется по предельно допускаемому положению, когда под действием динамических нагрузок колеса в кроше подошвы рельса возникает максимальное напряжение до допускаемого (о-З

В этот момент в элементах подстрелочного железобетонного основания динамические нагрузки достигают максимальных величин.

Кромочное напряжение в крае подошвы рельса возникает от действия вертикальной и горизонтальной поперечной сил. Суша напряжений не должна превышать допускаемого, т.е.

+ 0~и ~ * М

где Оу - кромочное надрдаенне под действием вертикальной динамической силн;

ОЦ - то ке под действием горизонтальной силы Н$ ;

Щ - то ва ог кручения вследствие эксцентриситета приложения вертикальной п горизонтальной сил. В результате получим 'выражение силы, передающейся от рельса на брус:

»

где ко&ффициенг запаоа ;

№ы • М ~ моменты сопротивления в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

I - расстояние мзвду осями брусьев; 2 , - момента инерции соответственно головки и по-дошвн относительно оси симметрии; - момент инерции рельса при кручении;

Д - расстояние приложения боковой силн до центра /, изгиба рельса;

"•в - расстояние между центром изгиба и центром тяжести подошвы рельса;

Лб - расстояние между центрами тяжести головки и подошвы рельса;

Ьп - ширина под ошва, рельса.

На верхней поверхности бруса ащэ действует поперечная сила На вследствие наличия Ыз :

Нш*

Такая поперечная сила //« будет вызывать изгибающий момент в подрэльсэвом сечении бруса, а тленно:..

Мш *+(ы) = -^Hty(пА+кмх)

где hiu. - расстояние от нейтрально;! оси до верха бруса в пэдрвдьсовом. сечении; Имл - высота подкладки и прокладки под рельсом и между подкладкой и брусом. Зная и УЧи/ , геометрические размеры бруса и упругие характзристики постели балласта, мзкш определить внутренние силы в брусе.

Надо отлетать, что при расчете в зоне- стрелки необходимо учитывать совмесгнуй работу рамкого рзльса и остряка. Е расчете момент инерции- принят равным cyra.íe моментов инерции сечения рамного рельса и сечения головКи нириной 20 мй остряка: I „__. =

т tí

х рр ост

'Эксперимента показали, что вертикальные динамические силы от одного колеса в зоне крестовины достигают 4CDr500 кН. В случае нормальных опираний'брусьев на балдеет сила, переда-

юцаяся на одну поднагрузную шпалу, может достигать половины динамической нагрузки на рельс от колеса. Поэтому в зоне крестовины расчетная нагрузка на брус принята равной 250 кН. Горизонтальная поперечная сила принята по экспериментальным данным равной 80 кН.

Необходимыми расчетными брусьями являются брусья, которые находятся в переднем вылэте рамного рельса, на стрелке в начала остряков, в конце переводной кривой, а также в контррельсовом узле на боковом пути и на прямом пути в начале остряков и в крестовине.

При расчете железобетонных брусьев-плит задается переходный коэффициент от расчетных нагрузок на брусья

¡г А шмНН

где (X , Ь - ширина бруса и бруса-плиты, соответственно.

Б качестве расчетной схемы принята балка на винклеров-ском основании, загруженная активными и реактивными силами; расчет такой балки наиболее удобен с использованием метода начальных параметров в матричной дррме, т.е.

' А* £ С* 3>ж Г

-щ А ~ щ С* < *

к 4ЕГ(8СХ А JI Р к

А / я.

где , 8* , С* . IV - гипврбояотригонэметрические пункции

Крылова.

При расчете учитываются силовые и геометрические'(¿акторы бруса (наличие дэиствия нагрузка, изрибоющэго мсшбнтз и_изменения момента инэрции сечеюш).

Для учета реакций незагруканных реяьсошх нитей определена е,щшичная жесткость рельсовой незагруженной нити в направлении вверх. Влияние незагруженной нити тоже введено в исходную систему уравнений. Это позволило решить исходную систему уравнений и получить столбец, внутренних усилий в сечениях подотрелочного основания о учетом незагруженных нитей стрелочного перевода. Для расчета была составлена программа на ЭВМ (см. приложение 5 диссертации).

В четвертой рл^ва рассмотрены проблема замены существующих переводов на китайских железных дорогах предлагаемыми в диссертации стрелочными переводами о подвижники элементами типа Р60 марки 1/12.

Для сравнения вариантов крестовая по технико-экономическим показателям в работа использован графо-аналигический метод, предложенный проф. Г.М.Шахунявдем. Этот метод позволяет всесторонне учитывать эксплуатационные факторы, определить оптимальные срока службы и срок окупаемости конструкций, позволяет учесть единовременные и последующие затраты с использованием коэффициента отдаления их во времени и определить сферы рационального применения конструкций в зависимости от грузонапряженности участка.

В экономических выкладках следует учитывать капитальные нлояеншг на изготовление и укладку переводов, эксплуатационные расхода на текущее содержание, связанные с дополнительной сменой крестовин, с изменением скоростей движения поездов и других эксплуатационных условий.

■основные вывода и пгадаожшя

На основании выполненных исследований в настоящей работе можно сделать следующие выводы.

I. Существующие типовые стрелочные переводы на китайских железных дорогах не соответствуют требованиям повышения скоростей движения поездов. Жесткие крестовины и стрелки с прямыми осгрякаш ограничивают скорости движения поездов как по прямому, так и по боковому направлений.! стрелочного перевода. В основа совершенствования конструкций стрелочного перевода для повышенных скоростей движения возникает необходимость ас-

пользования крестовин с подвляшми элементами и стрелок с криволинейным остряком.

2. На основе анализа разнообразных конструкций стрелочных переводов рекомендуются следующие конструкции стрелочных переводов:

- остряки из рельсов специального профиля высотой ноте высоты нормального рвяьса. Остряк для высоких скоростей движения долкен быть гибким, а по форме в плане криволинейным секущего типа двух радиусов;

- крестовины целесообразно использовать с двумя подвижными усовиками и с подвижным сердечником о гибкими ветвями, а для магистралей с большой грузонапряженностью - с поворотным сэрдечняком;

- в качестве переводной кривой в стрелочном пэреводе для скоростей движения на боковой путь до 160 км/ч целесообразно принимать круговую кривур.

3. Прз проектировании конструкций новых стрелочных переводов рекомендуется половить в основу следующие принципы и зташ:

- при скорости двиаешя поездов сшзэ 100 км/ч использовать рвльсц тязолее-игаа Р50, а прз скорости на боковой путь опыте 80 т/ч следует укладывать стрелочные переводы с крестовинами пологих марок;

- при расчете стрелки и назначении радиуса остряка 'следует принимать кривизну остряка двух радиусов и {I. с разницей в их размерах яэ более 25 а для пэроводов пологах марок кромр того п. л и армюр:}о одного—какбольиэго радиуса.

- размеры крестовиш с подвптш сердечником с гибкими ветвями целесообразно определять по практически возможному конструктивному оформлению н уоковида укладки стрелочного перевода на станциях в съезды при-существующих и'нормированных размерах мевдупутных расстояний, а размеры крестовины с двумя подвияшши у оовикащ и. с поворотам сердечником принимать по условиям взаимозаменяемости с яесгкой крестовиной такой

ке марки;

- определение размеров подстролочного железобетонного основания допано производиться на базе исследований взаимодействие основания и балластного слоя. Целесообразная ширина

::ш;шзоб9Тошшх подстролочних брусьев-плит рекомендуется в 1,0<-1,2 ы с двумя опорам! для рельсов;

- ошоры раскладка колезобетояннх брусьев или брусьев-плит рассчитываются по эксплуатационным условиям. Укладку яелезобетонного подстрелочного основания рекомендуется производить веерной;

- нагрузки, передающиеся от металлических частой'стрелочного перевода на элементы подегрэлэчного основания, рекомендуется определять по условиям допускаемых (предельных) напряжения в крогасе подошш рельса;

- использование расчетной мотодлтл в матричной форме с учетом влияния яэзагрупеншх рельсов для расчета внутренних сил в сечениях элемента подстрелочного жзлезобетонного основания дало возможность получить удовлетворительные результаты на ЭВМ;

- технико-экономический анализ произведен для перевода марки I/I2 типа РбО с использованием графо-аналитического метода с учетом отдаления единовременных затрат во времени и срока окупаемости конструкции; анализ показэл целесообразность применения рекомендуемого стрелочного перевода.

4. На основе оценки экономическом эффективности данн рекомендации по сферам рационального применения крестовин с подвижными элементами

- для среднееетезой грузонапряженности 36 млн. ткм/км брутто в год целесообразно применение крестовин с двумя под-вияншти усовиками или с поворотном сердечником;

- для грузонапряженности 75 или. ткм/км брутто в год при высоких скоростях (до 200 км/ч) наиболее целесообразно применение крестовин с подвижным сердечником с гибкими ветвями ;

- на участках большой грузонапряженности I0Di-I50 млн. тки/км брутто в год при скорости двитанин до 150 км/ч целесообразна укладка крестовин с двумя подвижными у совиками или с поворотным сердечником.

5. Все методики, разработанные в диссертации, расчетные результаты и рекомендации могут бить использованы специалистами КНР при проектировании новых стрелочных переводов и совершенствовании существующих.