Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ (ПТЭ) [4] установлены следующие нормы ширины колеи (табл. 4).

Таблица 4

Нормативная ширина колеи

План линии

Ширина колеи, мм, при шпалах

деревянных

железобетонных

Прямая

Кривая R ≥ 350 м

R = 349. ..300 м

R ≤ 299 м

1520

1530

1535

1520

–

В контрольной работе необходимо для заданного экипажа (локомотива или вагона) определить оптимальную и минимально-допустимую ширину колеи в кривой данного радиуса. Сравнить расчетную ширину колеи с нормативной и сделать вывод о характере вписывания данного экипажа в кривую. Необходимые значения величин, входящие в расчетные формулы, представлены в табл. 5 и табл. 6.

Допускаются отклонения по уширению до +8 мм и по сужению до –4 мм, а на участках со скоростью движения не выше 50 км/ч соответственно до +10 мм и –4 мм.

2.1 Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему определения оптимальной ширины колеи примем схему свободного вписывания (см. рис. 2).

При этом:

а) во всех случаях определенная расчетом ширина рельсовой колеи не должна превышать максимальной ширины колеи Smах = 1535 мм;

б) если расчетная ширина колеи S получит значение больше максимального значения Smах, следует перейти к определению минимально допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему;

в) если расчетная ширина колеи S получится меньше нормальной ширины на прямом участке пути (S0 = 1520 мм), то это будет означать, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения ее колеи. В таком случае ширина колеи S должна приниматься по ПТЭ, в зависимости от величины радиуса.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Рис. 2. Схема свободного вписывания трехосной тележки в кривую

Пример. Определить оптимальную ширину рельсовой колеи в кривой радиусом R = 300 м для пропуска трехосных локомотивных тележек с жесткой базой Lo = 2000 + 2000 = 4000 мм. Радиус катания колес мм, сумма поперечных разбегов = 3 мм.

По выражению (1) определяем расстояния от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом:

, (1)

где – расстояние от центра поворота экипажа до геометрической оси первого колеса (для приведенного в примере случая = 4000 мм);

– расстояние от поверхности среднего круга катания головки рельса до точки прижатия гребня к рельсу, = 10 мм;

– угол наклона внутренней образующей гребня к горизонту (для вагонного профиля бандажа 60°, для локомотивных бандажей – 70°);

мм.

Стрела изгиба наружного рельса (при хорде АВ) определяется по выражению

, (2)

мм.

Оптимальную ширину колеи найдем по выражению

, (3)

мм.

Полученное значение Sопт сравниваем с нормативным [S] по данным табл. 4.

Так как требуемая ширина колеи получилась больше максимально допустимой (по ПТЭ), то есть мм, то в этом случае следует перейти к определению минимально допустимой ширины рельсовой колеи.

2.2 Определение минимально допустимой ширины колеи

Определить минимально допустимую ширину колеи в кривой радиусом R = 300 м для пропуска экипажа с жесткой базой L = 4600 мм и радиусами колес = 625 мм; поперечный разбег крайних осей мм, средней оси мм.

Трехосная тележка имеет разбеги, поэтому определим сумму разбегов , (4)

мм.

В соответствии с расчетной схемой (см. рис. 3) найдем размер b по формуле

, (5)

мм

Стрелу изгиба наружного рельса при хорде АВ находим по формуле

, (6)

мм;

Стрелу изгиба внутреннего рельса при хорде определим по формуле

, (7)

мм.

Сравним с величиной . Так как ≥ , то тележка будет заклинена в точках А, В, С и D. С учетом того, что экипаж, требующий наибольшей ширины колеи, имеет , определение минимально допустимой ширины колеи определится выражением

, (8)

где – насадка колес, мм;

h – толщина гребня, мм;

– минимальный суммарный зазор.

С учетом норм и допусков параметры колесных пар и рельсовой колеи на прямых представлены в табл. 6.

В соответствии с таблицей = 5 мм. Требуемую ширину колеи найдем по выражению

мм < 1530 мм.

Рис. 3. Схема заклиненного вписывания трехосной тележки в кривой

Таблица 5

Параметры ходовых частей подвижного состава

Тип экипажа	Конструкционная скорость, V, км/ч	Радиус колеса по кругу катания, r, см	Число осей в жесткой базе	Длина жесткой базы L, см	Поперечные разбеги осей µ, мм
Крайних µ1	Средней у трехосной тележки µ2
Электровозы переменного тока
ВЛ60	120	62,5	3	460	1,0	15,5
ВЛ 60к	100	62,5	3	460	1,0	15,5
ВЛ80, ВЛ80к	ПО	62,5	2	300	1,0	—
ВЛ82м	110	62,5	2	300	1,0	—
ЧС4т	160	62,5	3	460	1,3	1,3
ВЛ65	120	62,5	2	290	1	—
Электровозы постоянного тока
ВЛ23	100	60	3	440	0	14
ВЛ10	100	62,5	2	300	1,0	—
ЧС1	120	62,5	2	333	0	0
ЧС2м, ЧС2т	160	62,5	3	460	0	0
ЧС3	120	62,5	2	333	0	0
ЧС200	220	62,5	2	320	0	0
Тепловозы
ТЭ7	140	52,5	3	420	1,5	14
ТЭЗ, ТЭЗО	100	52,5	3	420	1,5	14
2ТЭ10Л	100	52,5	3	420	1,5	14
2ТЭ10В	100	52,5	3	370	1,5	14
2ТЭ116	100	52,5	3	370	1,5	14
2ТЭ121	100	52,5	3	440	1,5	14
ТЭП10	140	52,5	3	420	1,5	14
ТЭП60	160	52,5	3	460	0	19
ТЭП70	160	52,5	3	430	1,5	14
ТЭП75	160	61,0	3	430	1,5	14
ТГ102К	120	61,0	2	250	1,5	—
Вагоны
грузовой	—	47,5	2	185	6	—
4-осный
грузовой	—	47,5	3	350	2	6
6-осный
пассажирский	—	52,5	2	270	6	—