СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
METHOD OF DESIGNING LONGITUDINAL PROFILE OF RAILWAY TRACK

Изобретение относится к проектированию и строительству железных дорог, а именно к сопряжению элементов продольного профиля железнодорожного пути.
Известна типовая конструкция, способ и нормы проектирования продольного профиля железнодорожного пути (Изыскания и проектирование железных дорог: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / А.В. Горинов, И.И. Кантор, А.П. Кондратченко, И.В. Турбин. - 6-е перераб. и доп. изд. - Т. 1. - М.: Транспорт, 1979. - С. 177-180; СТН Ц 01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. М.: МПС, 1995. - п. 4.5), включающие проектирование продольного профиля железнодорожной линии, разбивку профиля на элементы и определение вида сопряжения элементов в соответствии с нормами, выбор вертикальной кривой постоянного радиуса, сопрягающей элементы продольного профиля железнодорожной линии.
Недостатком данного технического решения являются большие расходы, связанные с эксплуатацией поездов и текущим содержанием железнодорожного пути на участках, спроектированных в продольном профиле с применением вертикальных кривых постоянного радиуса.
Задача изобретения - снижение эксплуатационных затрат и расходов по текущему содержанию железнодорожного пути на участках, спроектированных в продольном профиле с применением вертикальных кривых постоянного радиуса.
Указанная задача решается тем, что при проектировании продольного профиля железнодорожного пути с применением вертикальных кривых вертикальную кривую постоянного радиуса заменяют на две симметричные друг другу вертикальные кривые, радиус каждой из которых переменный в пределах кривой.
Сущность изобретения заключается в том, что вертикальную кривую постоянного радиуса заменяют на две симметричные друг другу вертикальные кривые, радиус каждой из которых переменный в пределах кривой, при этом в точке соединения этих симметричных кривых величина радиуса равна величине постоянного радиуса замененной вертикальной кривой, а суммарная длина симметричных вертикальных кривых больше длины замененной вертикальной кривой.
1
2
3
x
На фиг. 1 представлена схема продольного профиля железнодорожной линии, включающая рельеф местности 4, элементы продольного профиля 1, 2, 3 с уклонами i, i, i, вертикальную кривую 5 постоянного радиуса R, с точками сопряжения 6, 7 соответственно, с элементами продольного профиля 1, 2, вертикальную кривую, состоящую из двух симметричных кривых 8 и 9 переменного радиуса R с точками сопряжения 10, 11 соответственно, с элементами продольного профиля 2, 3 и точкой соединения между собой 12.
1
2
2
3
x
На фиг. 2 представлена схема сопряжения элементов продольного профиля 1, 2, имеющих уклоны i, i, вертикальная кривая 5, постоянного радиуса R с точками сопряжения 6 и 7 соответственно, с элементами продольного профиля 1, 2, а на фиг. 3 схема сопряжения элементов продольного профиля 2, 3, имеющих уклоны i, i, две симметричные вертикальные кривые 8, 9 переменного радиуса R с точками сопряжения 10 и 11 соответственно, с элементами продольного профиля 2, 3 и точкой пересечения между собой 12.
Предлагаемый способ проектирования продольного профиля железнодорожного пути осуществляется следующим образом.
При проектировании железнодорожного пути исходят из того, что железнодорожная линия должна быть по очертанию (геометрии) близка к очертанию рельефа местности. Это уменьшает затраты на строительство железнодорожного пути, но так как рельеф местности может иметь большие перепады («спуск-подъем») в вертикальной плоскости, то железнодорожный путь будет иметь большие уклоны, что приводит при движении поезда к возникновению дополнительных сил в автосцепных устройствах и дополнительных вертикальных ускорений вагонов на «переломах» продольного профиля.
1
2
1
2
В
B1
B2
B1
B2
B
B
На фиг. 2 первый элемент продольного профиля 1 с уклоном i соединяют со вторым элементом продольного профиля 2 с уклом i, тем самым образуют перелом продольного профиля с алгебраической разностью уклонов Δi=|i-i|. В зависимости от величины Δi, по нормам подбирают величину радиуса R. Вертикальная кривая с постоянным радиусом R вписывается в перелом продольного профиля, образуя биссектрису вертикальной кривой Б, при этом, соединяясь с элементом 1 в точке 6, образует тангенс T, а соединяясь с элементом 2 в точке 7, образует тангенс T, так что T=T=T=(R·Δi)/2, где T - тангенс вертикальной кривой постоянного радиуса.
x
x
С
C2
C3
C2
C3
C
C
На фиг. 3 две симметричные кривые 8 и 9 соединяют в точке 12, где их переменный радиус R равен величине R, принятой по нормам, в зависимости от Δi. Соединенные симметричные кривые 8 и 9 образуют вертикальную кривую с переменным радиусом R от ∞ до R и от R до ∞, которая вписывается в перелом продольного профиля, образуя биссектрису симметричных кривых Б, при этом, соединяясь с элементом 2 в точке 10, образует тангенс T, а соединяясь с элементом 3 в точке 11, образует тангенс T, так что T=T=T, где T - тангенс вертикальной кривой переменного радиуса.
C
С
C
B
C
С
x
x
C
B
При предлагаемом способе проектирования продольного профиля железнодорожного пути с применением вертикальной кривой переменного радиуса в первую очередь принимают по нормам величину R и определяют величины R, T, Б по условию T≥2T. Определив величину T, находят точки 10, 11, а определив величину Б, находят точку 12. Таким образом, соединив точки 10, 12 кривой переменного радиуса R=∞÷R, а точки 12, 11 кривой переменного радиуса R=R÷∞, получают вертикальную кривую, состоящую из двух симметричных друг другу вертикальных кривых, радиус каждой из которых переменный в пределах кривой, при этом суммарная длина симметричных вертикальных кривых L больше длины замененной вертикальной кривой L постоянного радиуса R, что позволяет получить более плавное очертание продольного профиля в месте сопряжения элементов.
а
в
При прохождении подвижного состава по участку железнодорожного пути, спроектированному в продольном профиле с применением вертикальных кривых постоянного радиуса, происходит изменение продольной динамики поезда в виде роста усилий F в межвагонных соединениях и изменение вертикальной динамики поезда в виде увеличения вертикальных ускорений вагонов . Рост усилий F в межвагонных соединениях способствует увеличению эксплуатационных затрат на «тягу» поезда, а вертикальные ускорения вагонов являются причиной перекосов и просадок железнодорожного пути. Кроме того, вертикальные ускорения определяют плавность движения поезда и комфортность пассажира в вагоне.
При предлагаемом способе проектирования продольного профиля железнодорожного пути с двумя симметричными кривыми переменного радиуса появляется возможность увеличить пропускную способность существующих железных дорог за счет эксплуатации тяжеловесных длинносоставных поездов на тех участках, где при существующем способе сопряжения элементов продольного профиля с помощью вертикальной кривой постоянного радиуса их эксплуатация по нормам не допустима.
Предлагаемый способ проектирования продольного профиля железнодорожного пути с двумя симметричными кривыми переменного радиуса повышает условия плавности и безопасности движения поезда, что особенно важно при высокоскоростном движении.
Таким образом, предлагаемый способ проектирования продольного профиля железнодорожного пути позволяет уменьшить продольные силы и вертикальные ускорения в поезде, снизить эксплуатационные затраты на «тягу» поезда, увеличить временной период в межремонтном цикле железнодорожного пути, увеличить пропускную способность существующих железных дорог, применяя высокоскоростные и тяжеловесные поезда, при этом обеспечивая условия их плавности и безопасности движения.