Силы, действующие на подвижной состав в кривой при возвышении наружного рельса

В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются: возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширении коли при малых радиусах, укладка укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями путей на двух- и многопутных линиях.

Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее, для того, чтобы нагрузка на каждую рельсовую нить была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы.

При движении поезда на кривых участках пути действует центробежная сила – , приложенная к центру тяжести поезда N

и направленная наружу кривой. (Рис. 1) Если не применять меры, то эта сила создаст дополнительную нагрузку на наружную рельсовую нитку кривой и приведет к ускоренному ее износу и может даже вызвать опрокидывание поезда. Чтобы равномерно распределить нагрузку между обеими рельсовыми нитками, избежать опрокидывание подвижного состава и уровнять износ наружных и внутренних рельсов на кривых участках пути, наружную рельсовую нитку ставят выше относительно внутренней на величину – h

. При следовании поезда по кривой вагоны и локомотив наклонены внутрь кривой. В результате этого появляется сила – – составляющая массы вагонов и локомотивов. Центробежной силе противостоит сила , значение которой можно считать равной силе `. При = – действие центробежной силы полностью снимается.

На колесную пару подвижного состава действуют рамные силы ,

а также силы трения между колесом и рельсом и боковое воздействие рельса на колесо и наоборот

Рис. 1. Схема действующих сил в кривой:

N

–

сила веса подвижного состава

–

центробежная сила

–

сила, составляющая массы вагонов и локомотивов

–

рамные силы, действующие на колесную пару

, –

боковое воздействие рельса на колесо (и наоборот)

–

силы трения между колесом и рельсом

Величина возвышения наружной рельсовой нитки тем больше, чем больше установленное скорости движения поездов и чем меньше радиус кривой, но не более 150 мм., имея при этом угол равный 0,996 (cos 0,996). Возвышение делают путем утолщения балластного слоя под наружной рельсовой ниткой в пределах всей длины кривой. Плавный переход к возвышению делают из расчета 1 мм возвышения на 1 м длины пути. На кривых участках подвижной состав воздействует на пути значительно сильнее, чем на прямых. Поэтому на кривых участках усиливают путь, увеличивая число шпал, ширину балластной призмы, применяя щебечный балласт и т.п.