| Ширина колеи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| По виду транспорта | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| По размеру ( список ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Смена калибра | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| По местонахождению | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Геометрия пути - это трехмерная геометрия схем расположения путей и связанных измерений, используемых при проектировании, строительстве и обслуживании железнодорожных путей . Предмет используется в контексте стандартов, ограничений скорости и других правил в областях ширины колеи , выравнивания, превышения, кривизны и поверхности пути. [1] Хотя геометрия путей является трехмерной по своей природе, стандарты обычно выражаются в двух отдельных схемах для горизонтальной и вертикальной .
Макет [ править ]
Горизонтальная компоновка [ править ]
Горизонтальная схема - это расположение дорожек на горизонтальной плоскости. Это можно рассматривать как вид сверху, который представляет собой вид трехмерной дорожки с позиции над дорожкой. В геометрии пути горизонтальная компоновка включает компоновку трех основных типов путей: касательная (прямая линия), криволинейная дорожка и кривая перехода дорожки (также называемая переходной спиралью или спиралью ), которая соединяет касательную и криволинейную дорожку.
В Австралии есть специальное определение для поворота (или горизонтального поворота ), который представляет собой соединение между двумя касательными путями под углом почти 180 градусов (с отклонением не более 1 градуса 50 минут ) без промежуточной кривой. Существует набор ограничений скорости для поворотов отдельно от обычной касательной трассы. [2]
Вертикальная компоновка [ править ]
Вертикальное расположение - это расположение дорожек на вертикальной плоскости. Это можно рассматривать как вид возвышения, который представляет собой вид сбоку пути, показывающий высоту пути. В геометрии пути вертикальная компоновка включает в себя такие понятия, как перекрестный уровень, наклон и градиент.
Контрольный рельс [ править ]
Контрольная рейка - это опорная рейка, которая используется в качестве контрольной точки для измерения. Он может отличаться в разных странах. Большинство стран используют один из рельсов в качестве опорного рельса. Например, в США опорный рельс используется в качестве линейного рельса, который является восточным рельсом касательной колеи, идущей на север и юг, северным рельсом касательной колеи, идущей на восток и запад, внешним рельсом (рельсом, который находится дальше от дороги). центр) на поворотах или внешние рельсы на многоколейной территории. [3] Для швейцарской железной дороги опорным рельсом для касательного пути является центральная линия между двумя рельсами, но это внешний рельс для изогнутого пути. [4]
Ширина колеи [ править ]
Ширина колеи или ширина колеи (также известная как колея в США [5] ) - это расстояние между внутренними сторонами (сторонами колеи) головок двух несущих рельсов , составляющих единую железнодорожную линию. В каждой стране используются разные колеи для разных типов поездов. Однако 1435 мм ( 4 фута 8 1 / 2 , в) датчик является основой 60% железных дорог в мире.
Поперечное возвышение [ править ]
Crosslevel [ править ]
Поперечный уровень (или «поперечный уровень») - это измерение разницы в отметке (высоте) между верхней поверхностью двух рельсов в любой точке железнодорожного пути. Две точек (каждая во главе каждого рельса) оцениваются по по прямому углу к опорной рейке . Поскольку рельс может немного двигаться вверх и вниз, измерения следует проводить под нагрузкой.
Считается, что это нулевой поперечный уровень, когда нет разницы в высоте обоих рельсов. Говорят, что это обратный перекрестный уровень, когда внешний рельс криволинейного пути имеет меньшую высоту, чем внутренний рельс. В противном случае поперечный уровень выражается в единицах высоты.
Ограничения скорости регулируются пересечением трассы. На касательном пути желательно иметь нулевой поперечный уровень. Однако отклонение от нуля может иметь место. Многие правила содержат спецификации, относящиеся к ограничениям скорости на определенном участке пути в зависимости от перекрестка. [5] [6]
Для криволинейных путей в большинстве стран используется термин наклон или вираж, чтобы обозначить разницу в высоте и соответствующие правила.
Деформация [ править ]
Деформация - это разница в уровне сечения любых двух точек на определенном расстоянии вдоль трассы. Параметр деформации в геометрии дорожки используется для указания максимальной разницы между уровнями дорожки в любом сегменте (касательных, кривых и спиралей).
Без максимального параметра деформации регулирование только на поперечном уровне может оказаться недостаточным. Рассмотрим рельсы с положительным поперечным уровнем, за которым следует отрицательный поперечный уровень, за которым следует последовательность чередующихся положительных и отрицательных поперечных уровней. Хотя все эти поперечные уровни входят в допустимый параметр, при движении поезда по такому пути движение будет раскачиваться влево и вправо. Поэтому параметр максимального перекоса используется для предотвращения критического гармонического обрыва, которое может привести к раскачиванию поездов взад и вперед и сходу с рельсов после подъема колес. [6]
В Соединенных Штатах конкретное расстояние, используемое для измерения, чтобы гарантировать, что разница в поперечном уровне пути находится в пределах допустимого параметра деформации, составляет 62 фута. Расчетная деформация равна нулю как для касательной, так и для криволинейной дорожки. Это означает, что в идеале перекрестный уровень не должен изменяться между любыми двумя точками в пределах 62 футов. Есть некоторые отклонения, позволяющие изменять поперечные уровни вдоль трассы (например, изменение виража на поворотах). Различные уровни этих отклонений от нулевой деформации определяют пределы скорости. [5]
Спецификация, которая фокусируется на скорости изменения поперечных уровней криволинейного пути, содержится в области, связанной с уклоном .
Продольная высота [ править ]
Градиент трека [ править ]
Δh = подъем
l = длина склона
α = угол наклона
Термин « уклон пути» означает относительную высоту двух рельсов вдоль пути. Это может быть выражено расстоянием, пройденным по горизонтали для подъема на одну единицу, или с точки зрения угла наклона или процентной разницы в высоте для данного расстояния пути.
Допустимые градиенты могут быть основаны на основном градиенте, который представляет собой максимальный градиент, по которому тоннажный поезд может буксировать с помощью одного локомотива. В некоторых странах может быть разрешен более крутой, но более короткий градиент импульса . Обычно это происходит, когда градиент пути соединяется с выровненным касательным путем, достаточно длинным без сигнала между ними, чтобы поезд мог набирать обороты, чтобы преодолевать более крутой уклон, чем без импульса.
На изогнутых путях (с перекосом или без него) будет сопротивление кривой, чтобы протолкнуть поезда по кривой. Допустимые градиенты могут быть уменьшены на кривых, чтобы компенсировать дополнительное сопротивление кривой. [2] Уклон должен быть равномерным по всей трассе.
Вертикальная кривая [ править ]
Вертикальная кривая - это кривая в вертикальной компоновке, соединяющая два градиента пути вместе, будь то переход от повышения к понижению (вершина), переход от перехода к более высокому уровню (провисание или впадина), переход на два уровня улучшений или изменение в двух уровнях понижения.
В некоторых странах отсутствует спецификация точной геометрии вертикальных кривых, помимо общих спецификаций по вертикальному выравниванию. В Австралии есть спецификация, согласно которой форма вертикальных кривых должна основываться на квадратичной параболе, но длина данной вертикальной кривой рассчитывается на основе круговой кривой. [2]
Кривизна [ править ]
В большинстве стран кривизна кривизны пути выражается в радиусе . Чем короче радиус, тем круче кривая. Для более крутых поворотов ограничения скорости ниже, чтобы предотвратить горизонтальную центробежную силу, направленную наружу, чтобы опрокинуть состав, направляя его вес на внешний рельс. Cant может использоваться для обеспечения более высоких скоростей на той же кривой.
В США измерение кривизны выражается в степени кривизны . Это делается путем иметь аккорд 100 футов (30,48 м) , соединяющие две точки на дуге опорного рельса, то рисунок радиусов от центра к каждому из концевых точек хорды. Угол между линиями радиусов - это степень кривизны. [7] Степень кривизны обратная.радиуса. Чем больше степень кривизны, тем острее кривая. Такое выражение кривой позволяет геодезистам использовать оценки и более простые инструменты для измерения кривой. Это может быть сделано с помощью строковой линии 62 футов (18,90 м) , чтобы быть аккорд , чтобы соединить дуги на стороне избыточной опорного рельса. Затем в средней точке линии струны (на 31-м футе) производится измерение от линии струны до колеи эталонного рельса. Число дюймов в этом измерении приблизительно равно числу градусов кривизны. [5]
Из-за ограничения того, как конкретное оборудование поезда может совершать поворот на максимальной скорости, существует ограничение минимального радиуса кривой для контроля резкости всех поворотов на заданном маршруте. Хотя в большинстве стран для измерения кривизны используется радиус, термин максимальная степень кривизны все еще используется за пределами США, например, в Индии, но с радиусом в качестве единицы измерения. [8]
Не могу [ править ]
На криволинейных путях он обычно предназначен для поднятия внешнего рельса, обеспечивая поворот с креном , что позволяет поездам маневрировать по кривой с более высокими скоростями, что в противном случае было бы невозможно, если бы поверхность была плоской или ровной. Это также помогает поезду двигаться по кривой, предохраняя гребни колес от давления на рельсы, сводя к минимуму трение и износ. Измерение разницы в высоте между внешним рельсом и внутренним рельсом в большинстве стран называется косым . Иногда наклон измеряется не по высоте, а по углу. [9] В США он измеряется по разнице высот и называется поперечным уровнем даже для криволинейных путей.
Когда внешняя направляющая находится на более высоком уровне, чем внутренняя, это называется положительным наклоном . Обычно это желаемый макет для криволинейного пути. Большинство округов достигают желаемого уровня положительного наклона, поднимая внешнюю направляющую до уровня, который называется виражом . Для швейцарских железных дорог наклон выполняется путем вращения на оси пути (в центре двух рельсов), чтобы внешний рельс был сверхподнят (приподнят) с половинной скоростью желаемого наклона, а внутренний рельс поднят (опущен) одновременно. половину ставки желаемого косяка.
Когда внешняя направляющая находится на более низком уровне, чем внутренняя, это называется отрицательным перекосом (или обратным перекрестным уровнем в Соединенных Штатах). Обычно это нежелательный макет, но он может быть неизбежен в некоторых ситуациях, например, при поворотах со стрелочными переводами .
Существуют правила, ограничивающие максимальный наклон. Это необходимо для контроля разгрузки колес на внешней направляющей (верхней направляющей), особенно на низких скоростях.
Cant gradient [ править ]
Градиент наклона - это величина, на которую наклон увеличивается или уменьшается на заданной длине дорожки. Изменение наклона требуется для того, чтобы соединить касательную дорожку (без наклона) с изогнутой дорожкой (с наклоном) через переходную кривую. Скорость изменения бруса используются для определения подходящего косяка градиента для заданной расчетной скорости. Скручивание гусеницы может также использоваться для описания уклона, который может быть выражен в процентах изменения уклона на единицу длины. [4] Тем не менее, в Великобритании термин «крутизна пути» обычно используется в контексте уклона с более высокими значениями, которые считаются ошибками. [9]
В Соединенных Штатах, требуемый градиент наклона на переходной кривой для достижения плавного соединения между виражом криволинейной дорожки и нулевым поперечным уровнем касательной дорожки называется стоком виража . В дополнение к спецификации стока, правила, касающиеся допустимой скорости изменения бруса, также являются частью общей спецификации скорости изменения поперечного уровня, называемой параметром деформации. Параметр деформации и наклон виража помогают рассчитать необходимую длину стока для переходной кривой. [6]
Cant дефицит [ править ]
Как описано, наклон можно использовать для уменьшения поперечного ускорения поездов, движущихся по криволинейным путям. Это необходимо для уравновешивания центробежной силы (силы, выталкивающей кривую наружу) и центростремительной силы (силы, толкающей внутрь кривой). На более высокой скорости центробежная сила выше. Напротив, более высокий наклон создает более высокую центростремительную силу. Расчет для этого предполагает постоянную скорость поезда на кривой постоянного радиуса.
Когда скорость поезда и количество бруса уравновешены (центробежный соответствует центростремительному), это называется равновесием . Это сделало бы компоненты силы колеса на рельс перпендикулярно плоскости рельса, имея в совокупности то же самое для внешнего рельса, что и для внутреннего рельса. Это также заставит пассажиров в поезде не ощущать боковое ускорение (толчок в сторону).
Для фиксированного количества кантов скорость, которая создает баланс, называется равновесной скоростью . При постоянной скорости движущегося поезда количество наклонов, необходимых для достижения баланса, называется равновесным перекосом . [9]
На практике поезда не ходят по перекладинам на поворотах. Ситуация называется дисбалансом , который может быть одним из двух следующих способов. Для заданной скорости, если фактический наклон меньше, чем равновесный, величина разницы наклонов называется дефицитом наклонов . Другими словами, это количество недостающего косяка для достижения баланса. Напротив, для данной скорости, если фактический наклон выше равновесного, величина перегиба от баланса называется избытком наклона .
В конфигурации общего пути для поездов с разными скоростями движения, таких как грузовые и высокоскоростные пассажирские поезда , наклон кривой следует учитывать как для высоких, так и для низких скоростей. В более высокоскоростных поездах будет наблюдаться нехватка кантов, а на низкоскоростных поездах - избыток косяков. Эти параметры оказывают значительное влияние на характеристики кривой, включая безопасность, комфорт пассажиров, а также износ оборудования и рельсов. [10]
Выравнивание [ править ]
Термин « выравнивание» используется как в горизонтальной, так и в вертикальной компоновке для описания линейной однородности (прямолинейности) рельсов.
Горизонтальное выравнивание (или группировка в Соединенных Штатах) осуществляется с помощью предопределенной длиной строки линии (например, 62 футов в США и 20 метров в Австралии [2] ) для измерения по калибровочной стороне опорного рельса. Это расстояние (в дюймах или миллиметрах) от средней точки струны линии датчика опорного рельса. Расчетное горизонтальное выравнивание касательной колеи равно нулю (идеальная прямая линия на горизонтальной схеме). Расчетное горизонтальное выравнивание криволинейной дорожки в США составляет 1 дюйм на каждый градус кривизны. Любые другие показания указывают на отклонения.
Вертикальное выравнивание (или профиль в Соединенных Штатах, но не путать с профилем рельса ) - это однородность поверхности в вертикальной плоскости. Измерение однородности выполняется с использованием заранее определенной длины струны (обычно такой же длины используется при горизонтальном выравнивании) вдоль дорожки. Если средняя точка измерения имеет более высокий подъем, это называется отклонением горба . С другой стороны, если средняя точка имеет меньшее возвышение, это называется отклонением падения . [6]
Эти отклонения от проектного согласования используются в качестве параметров для определения ограничений скорости.
См. Также [ править ]
- Автомобиль геометрии трассы
- Джим Кроу , инструмент для гибки рельсов
Ссылки [ править ]
- ^ "Федеральная администрация железных дорог Информационный бюллетень федеральных стандартов безопасности пути" (PDF) . Федеральное управление железных дорог . Проверено 8 ноября 2012 года .
- ^ a b c d ЧАСТЬ 1025 Геометрия трека (Выпуск 2 - 10 июля 2008 г.). Департамент планирования транспорта и инфраструктуры - правительство Южной Австралии. 2008 г.
- ^ «Железнодорожный глоссарий и определения» . Аллен Рейлроуд . Проверено 12 ноября 2012 года .
- ^ a b Глаус, Ральф (2006). «2». Швейцарская тележка - модульная система для исследования путей (PDF) . ISBN 3-908440-13-0.
- ^ a b c d "12". Стандарты железнодорожных путей (TM 5-628 / AFR 91-44) (PDF) . Армия США и ВВС США. Апрель 1991. С. 12-1–12-5. Архивировано из оригинального (PDF) 27 марта 2014 года . Проверено 12 ноября 2012 года .
- ^ a b c d "5". Руководство по соблюдению норм безопасности пути Федерального управления железных дорог (PDF) . Федеральное управление железных дорог. 1 апреля 2007 года Архивировано из оригинального (PDF) 28 мая 2008 года . Проверено 13 ноября 2012 года .
- ^ "Измерение кривизны пути" . ЗАПРОСИТЕ ПОЕЗДА . Журнал "Поезда" . Проверено 13 ноября 2012 года .
- ^ Mundrey, JS (2000). Железнодорожное дело (3-е изд.). Нью-Дели: Тата Макгроу-Хилл Паб. п. 165. ISBN 978-0-07-463724-1. Проверено 14 ноября 2012 года .
- ^ a b c Руководство по стандартам дорожек - Раздел 8: Геометрия дорожек (PDF) . Railtrack PLC. Декабрь 1998 . Проверено 13 ноября 2012 года .
- ^ Klauser, Питер (октябрь 2005). «Работа при высоком дефиците канта» . Интерфейс - Журнал взаимодействия колеса и рельса .
