Оценка комфортабельности движения поездов в кривых участках пути на отечественных железных дорогах

Оценка комфортабельности движения поездов в кривых участках пути на отечественных железных дорогах

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

Центр дополнительного профессионального образования

Курс «Управление техническим состоянием железнодорожного пути»

Курсовая работа

на тему: «Оценка комфортабельности движения поездов в кривых участках пути на отечественных железных дорогах»

по дисциплине «Управление техническим обслуживанием железнодорожного пути скоростных и особо грузонапряженных линий»

Выполнил: Иванов И.И.

Проверил: к.т.н., доцент Атапин В.В.

Самара 2017

Содержание

Введение

. Оценка комфортабельности движения поездов в кривых участках пути

.1 Определение расчетного возвышения наружной рельсовой нити и непогашенного ускорения в кривых участках пути

.2 Определение расчетных длин переходных кривых по допускаемому уклону отвода возвышения

.3 Определение норм устройства кривых по критериям анп и ψ

.4 Определение допускаемых скоростей движения поездов в кривых участках пути

.5 Анализ норм устройства кривых участков пути

. Пример оценки комфортабельности движения поездов в заданных кривых участках пути

Библиографический список

Приложение

рельсовый кривой путь ускорение

Введение

При движении экипажа в кривом участке пути помимо его веса, на него действует так называемая центробежная сила. Эта сила прижимает экипаж к наружной рельсовой нити, перегружая ее, и увеличивая сопротивление движению экипажа, что ускоряет износ наружного рельса. Кроме того, вызывает крен кузова на рессорах, вследствие чего смещается центр тяжести подрессорного и надрессорного строений. Поэтому может возникать перегрузка наружной рельсовой нити как от непосредственного действия центробежной силы, создающей опрокидывающий момент, так и за счет веса экипажа, линия действия которого отклоняется от оси колеи, что приводит к нарушению комфортабельности движения поездов [1, 2].

На отечественных железных дорогах по условиям обеспечения безопасности движения поездов номинальное значение максимального поперечного непогашенного ускорения, направленного наружу кривой (анп), не должно превышать 0,7 м/с² на уровне буксы подвижного состава [3].

Для уменьшения неблагоприятных последствий центробежной силы в кривых участках пути устраивают возвышение наружного рельса над внутренним по нормам, указанным в ЦПТ-44/17, а также ЦП-774 [3].

1. Оценка комфортабельности движения поездов в кривых участках пути

.1 Определение расчетного возвышения наружной рельсовой нити и непогашенного ускорения в кривых участках пути

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая соблюдение вышеуказанного условия для пассажирского поезда, определяется по формуле:

, (1.1)

где Vmax пас - максимальная скорость движения пассажирского поезда, км/ч;- радиус круговой кривой, м.

- величина недостатка возвышения, рассчитанная из условия непревышения установленной нормы непогашенного ускорения (0,7 м/с²).

По технико-экономическим показателям для сохранения приемлемого уровня расстройств и износов верхнего строения пути грузовые поезда должны следовать по кривым со скоростями, соответствующими диапазону непогашенных ускорений ± 0,3м/с², а оптимальным является диапазон +0,05-0,1 м/с2 [2, 3].

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению +0,3 м/с2 для грузового поезда определяется по формуле:

, (1.2)

где Vmax гр - максимальная скорость движения грузового поезда, км/ч.

- величина недостатка возвышения, рассчитанная из условия непревышения установленной нормы непогашенного ускорения (0,7 м/с²).

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению

,3м/с² при минимальной скорости движения грузового поезда определяется по формуле:

, (1.3)

где Vmin гр - минимальная скорость движения грузового поезда, км/ч.

Полученные в результате расчета возвышения округляются до величин, кратных 5 мм в большую сторону [1, 2]. При производстве работ по устройству возвышения рекомендуется полученную расчетом величину увеличить на 5 мм с учетом последующих осадок пути, если наружная нить является полевой.

Минимальная величина возвышения в кривых (кроме закрестовинных и на стрелочных переводах) должна быть не менее 15 мм.

Если 0 ≤ (hv max пас или hv max гр) ≤ 15 мм, то возвышение принимается равным 15 мм [1, 2].

Установленное возвышение наружного рельса должно быть не менее 30 мм и не более 95 мм. Оно определяется по данным таблицы 1.1.

Таблица 1.1 - Определение установленного возвышения hу

Если в соответствии с таблицей 1.1 возникает необходимость ограничения Vmax пас и Vmax гр , то они определяются по формулам:

; (1.4)

. (1.5)

Полученные скорости округляются в меньшую сторону до величины, кратной 5 км/ч.

Полученные в результате расчета возвышения сводятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Пример таблицы с результатами расчета величины возвышения наружного рельса в кривых участках пути

Помимо определения возвышения во всех случаях проверяется величина непогашенного ускорения для максимальных и минимальных скоростей движения пассажирских и грузовых поездов по следующим формулам:

; (1.6)

; (1.7)

. (1.8)

Полученные в результате расчета величины непогашенных ускорений заносятся в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Пример таблицы с результатами расчета величины непогашенного ускорения в кривых участках пути

.2 Определение расчетных длин переходных кривых по допускаемому уклону отвода возвышения

В целях недопущения внезапного возникновения дополнительных сил в кривой и более плавного перехода поезда с прямого участка пути в кривой или из кривой одного радиуса в кривую другого радиуса (в составных кривых) устраивают участки переменной крутизны - переходные кривые. На их протяжении осуществляют плавные отводы возвышения наружной рельсовой нити и уширения колеи. Переходные кривые делаются путем смещения круговой кривой к ее центру.

Длина переходной кривой зависит, прежде всего, от скорости движения поезда, величины отвода возвышения наружного рельса, ограничения скорости подъема колеса по возвышению, ограничения скорости нарастания непогашенного ускорения и от ряда других факторов.

Длина переходной кривой определяется в зависимости от расчетной величины возвышения наружного рельса и от количества главных путей. Длины переходных кривых определяются по следующей формуле [1, 2, 3]:

, (1.9)

где i - допускаемый уклон отвода возвышения наружного рельса, ‰ [3]. Принимается согласно действующей Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути.

Уклон устраивается на всей длине переходной кривой. Допускается до проведения планового ремонта пути сохранение уклонов на отрезках длиной не менее 30 м.

В соответствии с СТН Ц-01-95 на скоростных, особо грузонапряженных и линиях I и II категории при скоростях движения поездов до 200 км/ч длина переходной кривой должна быть не менее [4]:

20 м при радиусе кривой 1800 м и более;

30 м при радиусе кривой от 1799 до 1000 м;

40 м при радиусе кривой от 999 до 700 м;

60 м при радиусе кривой от 699 до 600 м;

80 м при радиусе кривой менее 600 м.

Во всех случаях между концами переходных кривых должна оставаться круговая кривая длиной не менее 15-20 м [2, 3].

Полученные в результате расчета длины переходных кривых заносятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Пример таблицы с результатами расчета длин переходных кривых

Примечание. В скобках () указаны значения длин переходных кривых, принимаемых по СТН Ц-01-95.

.3 Определение норм устройства кривых по критериям анп и ψ

На участках пассажирского, грузового, совмещенного, скоростного и особенно высокоскоростного движения величину hу = hр, найденную из формул (1.1), (1.2) и (1.3), проверяют на соблюдение нормы непогашенного ускорения по формулам (1.6), (1.7), (1.8).

Если ускорение, подсчитанное по этим формулам, окажется больше установленной нормы, равной 0,7 м/с², то скорость движения по кривой также ограничивается.

Помимо этого еще проверяют скорость изменения непогашенного ускорения на соблюдение нормы, равной [ψ] = 0,6 м/с³ по формуле:

) при совпадении отводов возвышения и кривизны:

; (1.10)

) если такого совпадения нет:

, (1.11)

где анп1 и анп2 - величины непогашенного ускорения в смежных точках, соответствующих началу и концу отводов по кривизне и возвышению;

∆L - расстояние между смежными точками, соответствующие началу и концу отводов по кривизне и возвышению.

Отвод возвышения наружного рельса в кривой устраивается плавно на протяжении всей переходной кривой, а при ее отсутствии - на прямой с уклоном не более 0,001‰ при скорости движения не более 140 км/ч и 0,0067‰ при скорости движения свыше 140 км/ч. А при ее отсутствии - в начале круговой кривой. В конце переходной кривой возвышение наружного рельса должно быть полным.

Если в составной кривой в пределах участков разного радиуса установлено разное возвышение наружного рельса, то отвод возвышения (большего к меньшему) выполняется в пределах сопрягающей переходной кривой, а при ее отсутствии или недостаточной длине - в пределах кривой большего радиуса.

Полученные в результате расчета величины изменения непогашенного ускорения заносятся в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 - Пример таблицы с результатами проверки расчетных параметров кривых по условиям комфортабельности движения

Примечание. «+» означает соответствие условиям комфортабельности движения поездов, «-» несоответствие.

На основе полученных результатов делается вывод о соответствии условиям комфортабельности движения и необходимости устранения выявленных нарушений.

.4 Определение допускаемых скоростей движения поездов в кривых участках пути

На участках бесстыкового пути допускаемые скорости устанавливаются с учетом особенностей его работы, изложенной в [5]. В эксплуатации, согласно, вышеупомянутого документа, принимают наименьшую из полученных скоростей с учетом фактического состояния земляного полотна и верхнего строения пути.

Определение максимальных допускаемых скоростей движения в отдельно лежащих кривых осуществляется по формуле:

, (1.12)

где hф - существующее возвышение наружного рельса в круговой кривой, м;

[анп] - допускаемое значение непогашенного ускорения в кривой, равное 0,7 м/с2.

Полученные в результате расчета максимальные допустимые скорости движения поездов заносятся в таблицу 1.6.

Таблица 5.6 - Пример таблицы с результатами проверки соответствия скоростей движения в отдельно лежащих кривых участках пути

На основании полученных результатов делается вывод о соответствии скоростей движения.

.5 Анализ норм устройства кривых участков пути

По результатам проведенных расчетов возвышений и длин переходных кривых составляется итоговая таблица и делается вывод о соответствии и несоответствии расчетных данных и фактических.

Пример итоговой таблицы соответствия расчетных и фактических возвышений и длин переходных кривых приведен в таблице 1.7.

Также важно всегда помнить, что в кривых участках пути наружная рельсовая нить устраивается и содержится выше внутренней [3].

Независимо от радиуса кривой возвышение наружного рельса с учетом допусков не должно превышать 150 мм.

При этом необходимо учитывать, что отводы возвышения наружного рельса кривой и кривизны при переходе от прямых к кривым, и наоборот, устраиваются на протяжении только переходных кривых.

Конец и начало отвода возвышения наружного рельса кривой и кривизны должны совпадать с точками НПК (начало переходной кривой) и КПК (конец переходной кривой).

В стесненных условиях допускается устройство отводов возвышения без переходных кривых: либо на протяжении прямой, либо по 50% - на прямой и кривой (без соблюдения условия совпадения отводов возвышения и кривизны). При этом должны соблюдаться требования непревышения величины непогашенного ускорения 0,7 м/с2 и скорости его изменения 0,6 м/с3 [3, 6, 7].

Длина переходной кривой определяется в зависимости от расчетной величины возвышения наружного рельса и от количества смежных главных путей.

Необходимые уширения междупутья на двух- и более путных участках определяются в соответствии с инструкцией по применению габаритов приближения строений. В соответствии с этим определяются длины переходных кривых.

Длина переходной кривой не должна быть меньше 20 м.

Таблица 1.7 - Пример таблицы с результатами проверки соответствия расчетных и фактических возвышений и длин переходных кривых

2. Пример оценки комфортабельности движения поездов в заданных кривых участках пути

Определение расчетного возвышения и непогашенного ускорения наружной рельсовой нити в кривом участке пути

Для оценки комфортабельности движения поездов в кривых участках пути принимается участок Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км Аксаковской дистанции пути Куйбышевской дирекции инфраструктуры и данные ведомости характеристик устройства кривых участков пути. Пример данной ведомости приведен в Приложении.

Величина возвышения наружного рельса, обеспечивающая условие не превышения непогашенного ускорения 0,7 м/с2 для пассажирского поезда на примере кривой №3п Аксаковской дистанции пути, определяется по формуле (1.1) и равна:

 (мм).

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению

+0,3 м/с2 для грузового поезда на примере кривой №3п определяется по формуле (1.2) и равна:

 (мм).

Величина возвышения, соответствующая непогашенному ускорению

,3м/с² при минимальной скорости движения грузового поезда на примере кривой №3 п определяется по формуле (1.3) и равна:

 (мм).

Величины возвышений для остальных кривых рассчитываются аналогично. Максимальные и минимальные скорости движения пассажирских и грузовых поездов, а также другие данные принимаются из ведомости кривых участков пути (см. Приложение). Полученные возвышения сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчета величины возвышения наружного рельса в кривых участках пути

Величина непогашенного ускорения для максимальных и минимальных скоростей движения пассажирских и грузовых поездов определяется по формулам (1.6-1.8) и на примере кривой №3п Аксаковской дистанции пути равна:

 (м/с2);

 (м/с2);

 (м/с2).

Величины непогашенных ускорений для остальных кривых определяются аналогично и заносятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Результаты расчета величины непогашенного ускорения в кривых участках пути

Определение расчетных длин переходных кривых по допускаемому уклону отвода возвышения

Расчетная длина переводных кривых на примере кривой №3п Аксаковской дистанции пути определяется по формуле (1.9) и равна:

 (м).

Допускаемые уклоны возвышения приняты на основе данных «Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути» [3]. При определении допускаемого уклона возвышения для скоростей, у которых отсутствуют значения допускаемого уклона, выполнена интерполяция между смежными значениями скоростей.

Результаты расчета для всех остальных переходных кривых на участке Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км Аксаковской дистанции пути приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Результаты расчета длин переходных кривых на участке Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км Аксаковской дистанции пути

Примечание. В скобках () указаны значения длин переходных кривых, принимаемых по СТН Ц-01-95 в случае, если расчетные значения получились менее нормативных.

Определение норм устройства кривых по критериям ан и ψ

Скорость изменения непогашенного ускорения на примере кривой №3п Аксаковской дистанции пути определяется по формуле (1.10) и равна:

 (м/с3).

Аналогично осуществляется расчет скорости изменения непогашенного ускорения для остальных кривых в пределах заданного участка. Полученные в результате расчета величины сводятся в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Ведомость проверки расчетных параметров кривых по условиям комфортабельности движения

Примечание. «+» означает соответствие условиям комфортабельности движения поездов, «-» несоответствие.

Как видно из таблицы 2.4 и рисунков 2.1-2.2 параметры комфортабельности движения обеспечиваются только в половине кривых участках пути. В кривом участке пути №11п, величина непогашенного ускорения превышает допустимую норму [анп] = 0,7 м/с2, а в кривых №3п, №4л, №8л, №10л и №13п выявлено превышение нормы скорости изменения непогашенного ускорения [ψ] = 0,6 м/с3. На основе полученных результатов можно сделать вывод о том, что при очередном ремонте пути в указанных кривых участках пути данные превышения необходимо будет ликвидировать.

Рисунок 2.1 - Проверка соответствия условиям комфортабельности движения поездов по критерию [анп]

Рисунок 2.2 - Проверка соответствия условиям комфортабельности движения поездов по критерию [ψ]

Определение допускаемых скоростей движения поездов в кривых участках пути

Максимально допускаемая скорость движения в отдельно лежащей кривой №3п Аксаковской дистанции пути определяется по формуле (1.12) и равна:

 (км/ч).

На основании приведенных расчетов видно, что установленная по приказу скорость V = 120 км/ч в кривой №3п меньше, чем расчетная максимально допускаемая скорость Vmax = 138 км/ч, следовательно, она соответствует нормам.

Максимально допустимые скорости движения, а также результаты проверки соответствия скоростей движения в остальных отдельно лежащих кривых участках пути представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Результаты проверки соответствия скоростей движения в отдельно лежащих кривых участках пути

На основании результатов, полученных в таблице 2.5 и на рисунке 2.3 можно сделать вывод о том, что установленные по приказу скорости движения поездов на Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км Аксаковской дистанции пути ни в одной отдельно лежащей кривой не превышают максимально допускаемые рассчитанные скорости.

Рисунок 2.3 - Проверка соответствия скоростей движения поездов Vуст. и Vmax

Анализ норм устройства кривых участков пути

По результатам проведенных расчетов возвышений и длин переходных кривых составляется итоговая таблица и делается вывод о соответствии и несоответствии расчетных данных и фактических (см. таблицу 2.6).

Таблица 2.6 - Пример таблицы соответствия расчетных и фактических возвышений и длин переходных кривых

Примечание. «+» по параметру «возвышение» означает соответствие по условиям комфортабельности движения и принимается, когда hу ≥ hф, «-» в случае, когда hу < hф. По параметру «длина переходной кривой» наоборот: «+», когда Lр ≤ Lф, «-», когда Lр > Lф в обеих переходных кривых.

В ходе выполненной оценки комфортабельности движения поездов на Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км направления Самара-Челябинск Аксаковской дистанции пути Куйбышевской дирекции инфраструктуры установлено:

фактические возвышения наружного рельса над внутренним во всех кривых не соответствуют расчетным. Данные несоответствия необходимо устранять при проведении очередного планово-предупредительного ремонта пути [3, 7];

величина непогашенного ускорения превышает установленную норму [анп] = 0,7 м/с2 в одной кривой №11п;

скорость изменения непогашенного ускорения по условиям комфортабельности движения поездов превышает установленную норму

[ψ] = 0,6 м/с3 в следующих кривых участках пути: №3п, №4л, №8л, №10л и №13п;

длины переходных кривых на всех кривых участках пути находятся в соответствии.

Библиографический список

1. Временное руководство по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых № ЦПТ-44/17 от 22 августа 2009. - М.: Транспорт. - 30 с.

. Певзнер В.О. Новое руководство по определению возвышения наружного рельса // Путь и путевое хозяйство. - 2010. №3.

. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути

(ЦП-774), утв. распоряжением ОАО «РЖД» №2791р от 29 декабря 2012 г.

. СТН Ц-01-95. Строительные технические нормы. Железные дороги колеи 1520 мм. - М.: МПС РФ, 1995. - 86 с.

. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути, утв. распоряжением ОАО «РЖД» № 2788р от 29 декабря 2012 г.

. ЦПТ-53. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути, ВНИИЖТ, 2006 г.

. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути, утв. распоряжением №75р от 18 января 2013 г.

Приложение

Ведомость характеристик устройства кривых участков пути на участке Абдулино-Приютово (1 путь) с 1379 по 1397 км направления Самара-Челябинск Аксаковской дистанции пути Куйбышевской дирекции инфраструктуры