Прямые и круговые кривые во избежание внезапного возникновения центробежной силы плавно сопрягают с помощью переходных кривых (ПК). Основное назначение переходных кривых заключается в обеспечении плавного изменения центробежных сил при входе и выходе экипажа из круговой кривой (КК). На их протяжении осуществляются плавные отводы, вызванные наружной рельсовой нитью и уширением колеи в круговой кривой.
Рисунок 2.4 – Переходная кривая
Длина переходной кривой назначается из следующих условий:
Обеспечение от схода колёс с внутренней рельсовой нити определяется по формуле:
l0 = 1000*h, (2.13)
где h – возвышение наружного рельса
На участках железных дорог со скоростями до 120 км/ч величина уклона отвода возвышения принимается i=0,001 (1 мм на 1,0 м пути), при скоростях от до 121 до 160 км/ч значение i=0,00067 (1 мм на 1,5 м пути). [2]
l0 =1000*115 = 115000 мм =115 м; (2.14)
Из ограничения ударных воздействий колёс в вертикальной плоскости определяется по формуле:
l0 = 8*Vmax*h, при V ≤120 км/ч
l0 = 8*105*0,115 = 97 м
Расчётная длина переходной кривой округляется в большую сторону до значения кратного 10 м.
Для дальнейших расчётов принимаем длину переходной кривой - 120 м
Для обеспечения плавного перехода подвижного состава из прямой в круговую кривую устраиваются переходные кривые. В пределах переходных кривых выполняется отвод кривизны, возвышения и уширения колеи, если это требуется (в зависимости от радиуса).
Форма переходной кривой должна обеспечивать плавное изменение кривизны, возникающих инерционных сил относительно горизонтальной и вертикальной осей и соответствующих им ускорений.
Теоретически правильная переходная кривая, отвечающая всем условиям, имеет форму радиоидальной спирали (клотоиды), уравнение которой имеет вид:
lx =С/ρ, (2.15)
где lx – длина дуги переходной кривой от начала координат;
ρ – переменный радиус переходной кривой;
С – параметр переходной кривой, который равен:
C = R ∙ lо, (2.16)
где lо - полная длина переходной кривой.
Определяем обобщенный параметр переходной кривой
С = 600∙120 =72000 м2
Но разбивка на местности такой кривой и содержание ее весьма затруднительно. Поэтому на практике вместо радиоидальной спирали пользуются кубической параболой. При кубической параболе кривизна К меняется пропорционально не длине кривой lx, а пропорционально абсциссе x.
Рисунок 2.5 - Разбивка переходной кривой способом сдвижки круговой кривой внутрь
Для определения элементов разбивки переходной кривой применяются упрощенные формулы при известном радиусе кривой R и принятой длины переходной кривой l0: [3]
- угол поворота переходной кривой φ0:
φо = lо/2R, (рад) (2.17)
φо = 120/2∙600 = 0,1 (рад) = 5°43´57´´= 5,732484
Проверяем возможность разбивки
φо = 120/2∙600 = 0,1 (рад) = 5°43´57´´= 5,732484
Проверяем возможность разбивки ПК по следующим условиям:
β >2φо, β = 18°40´; 18°40´, > 2*5°43´57´´
- абцисса конца переходной кривой x0:
Xi = lо - (lо4/40*C²) (2.18)
- ордината конца переходной кривой у0:
Yi = х3/6∙C (2.19)
- расстояние m от начала переходной кривой до отнесенной точки тангенса:
m = x- R∙sin (2.20)
m = 120 - 600∙sin 5,732484 = 60,1 (м)
По результатам расчётов строим график переходной кривой.
Таблица 2.1 - Расчет координат для разбивки переходной кривой.
x,м |
y,м |
0 |
0 |
10 |
0,0023 |
20 |
0,0185 |
30 |
0,0625 |
40 |
0,148 |
50 |
0,289 |
60 |
0,5 |
70 |
0,794 |
80 |
1,185 |
90 |
1,688 |
100 |
2,315 |
110 |
3,081 |
120 |
4,0 |