Рельсовые пути трамваев - Расчеты эпюр стрелочных переводов и глухих пересечений

Все возможные варианты узловых соединений на рельсовых путях составляются из стрелочных переводов и пересечений, поэтому расчеты узлов основаны на расчетах стрелочных переводов и пересечений. А расчет стрелочного перевода в свою очередь сводится к определению геометрических размеров перевода в целом и основных его элементов. Для железнодорожных стрелок расчет начинается с нахождения длины остряка, рамного рельса и крестовины, а также величины стрелочного угла и некоторых других размеров.
При проектировании путей эти работы обычно не выполняются, а все необходимые данные берутся из паспортных характеристик. Это понятно, так как все детали стрелочных переводов выпускаются типовыми. Зная размеры элементов или задаваясь ими, можно определить основные геометрические размеры стрелочного перевода в целом. Для железнодорожного стрелочного перевода с прямыми крестовинами расчет выполняют следующим образом (рис. 95).
Наружная нить бокового пути от начала остряка до математического центра крестовины проектируется на вертикальную и горизонтальные оси, при этом получают два уравнения:

где l0 — длина остряка; βн — начальный угол остряка; R — радиус переводной кривой; а — угол крестовины (угол пересечения рабочих граней сердечника); d — прямая вставка (расстояние от конца переводной кривой до математического центра крестовины); Lт — теоретическая длина стрелочного перевода (от начала остряка до математического центра крестовины); Sп — ширина колеи в крестовине.

Рис. 96. Эпюра железнодорожного стрелочного перевода типа Р50 марки 1,/11 (без раскладки шпал и брусьев)

По этим уравнениям определяют необходимые значения, причем полная длина перевода

где а — расстояние от переднего стыка рамных рельсов до центра стрелочного перевода по оси прямого пути; b — расстояние от центра стрелочного перевода до хвостового стыка крестовины по оси прямого (бокового) пути; а0 — расстояние от центра перевода до начала остряков по оси прямого пути; b0 — расстояние от центра перевода до математического центра крестовины по оси прямого (бокового) пути.

После этого находят ординаты переводной кривой, длины отдельных рельсов и компонуют эпюру стрелочного перевода.
Эпюра стрелочного перевода — схематический чертеж в масштабе 1 : 500 или 1 : 100, по которому на месте выполняют разбивку и укладку перевода. На эпюре указываются все принятые и полученные расчетом расстояния, размеры деталей, ширина колеи, а также расположение брусьев и шпал (рис. 96).
Важным элементом стрелочного перевода, который не предусматривается эпюрой, является предельный столбик. Это бетонный или металлический (может быть кусок рельса) столбик, устанавливаемый в междупутье за крестовиной там, где расстояние между осями путей достигает установленной величины. Столбик ограничивает полезную длину путей, в пределах которой может безопасно из условия соблюдения габаритов устанавливаться подвижной состав. Основные эпюрные размеры наиболее употребительных железнодорожных переводов приведены в табл. 43.

Таблица 43. Основные размеры одиночных железнодорожных стрелочных переводов, м

Рис. 98. Расчетная схема трамвайного стрелочного перевода с прямой крестовиной
Рис. 97. Расчетная схема трамвайного стрелочного перевода, описанного по круговой кривой одного радиуса Рассмотрим более подробно расчетные схемы для построения эпюр трамвайных стрелочных переводов, основанных на аналогичных закономерностях. Следует иметь в виду, что в практике этих расчетов приняты обозначения и термины, несколько отличающиеся от тех, которые применяются в расчетах железнодорожных стрелочных переводов. Стрелочный перевод, описанный по круговой кривой одного радиуса (рис. 97), рассчитывается исходя из заданного или принятого при трассировке линии радиуса перевода (по внутренней рельсовой нити) R, известной ширины колеи Sn, длины хвостовой части (хвоста) крестовины т. Расчет ведется в следующем порядке:
определяют угол крестовины Ук череза
затем расстояние от начала стрелки до математического центра крестовины по прямой

Вычисляют расстояние от начала стрелки до математического центра крестовины по кривой

Рис. 99. Расчетные схемы трамвайного стрелочного перевода, описанного по круговым кривым двух радиусов: а — схема для общего расчета; б — схема для расчета тангенсов

Стрелочный перевод с прямой крестовиной (рис. 98) рассчитывается аналогично. Разница лишь в том, что, как видно из рисунка, R — радиус не кривой, по которой описан весь перевод, а лишь радиус (общий) стрелки и переводной кривой также по внутренней нити. В этом случае из паспорта крестовины берется не только m, но и Ук —  угол крестовины.

Как одиночный стрелочный перевод рассчитывается и частный случай узла типа одноколейного ответвления — стрелочный перевод с пересечением, описанный по круговой кривой одного радиуса (рис. 100). В этом случае заданы значения R, m, Sn, а также Sм — расстояние между рабочими гранями внутренних рельсов соседних путей.

Из анализа эпюры видно, что четыре треугольника А1В, А2В, А3В, А4В имеют общее основание АВ, так называемый базис l. Угол, противолежащий базису, равен углу крестовины, так как он образован перпендикулярами к рельсовым нитям в точке их пересечения. Его величину можно найти из известных тригонометрических зависимостей угла от длины сторон треугольника:

Рис. 103. Эпюры трамвайных стрелочных переводов

И т. д.
Рассчитанные таким образом разбивочные эпюры (рис. 103, а) сводятся в типовые альбомы, которыми и пользуются проектировщики, рассчитывая стрелочные узлы для трамвайных путей. 

Таблица 44. Размеры основных элементов одиночных трамвайных стрелочных переводов

Таблица 45. Размеры основных элементов трамвайных стрелочных переводов с пересечением

Окончание табл. 45

Примечание. Расстояния от начала стрелки до математических центров каждой из пяти крестовин (Μ1, м², м³, М4, М5) смотри на рис. 100.

Разбивочные эпюры для каждого случая, отличающиеся радиусами стрелки, крестовин и переводной кривой, углами и другими геометрическими характеристиками, дополняются сборочными эпюрами (рис. 103,б), на которых указываются длины соединительных рельсов, входящих в комплект стрелочного перевода. Кроме того, как уже указывалось, для трамвайных стрелочных переводов отдельно дается схема раскладки шпал и переводных брусьев.
В табл. 44, 45 даны основные геометрические размеры наиболее часто применяемых трамвайных стрелочных переводов (радиусы кривых указаны по наружной нити). На рис. 103, в приведены обозначения элементов, относящиеся к этим таблицам (данные заимствованы из Альбома типовых эпюр службы пути Московского трамвая).
Стрелочные переводы на внутризаводских путях иногда укладываются один за другим в различных сочетаниях. При этом между стыками рамных рельсов смежных переводов, между задними стыками их крестовин или между стыком рамного рельса одного перевода и задним стыком крестовины другого должны устраиваться прямые вставки. При встречной укладке стрелочных переводов такая вставка на приемо-отправочных путях заводских станций должна быть не менее 6,25 м, на прочих путях она может не предусматриваться. При попутной укладке стрелочных переводов прямая вставка должна быть во всех случаях не менее 4,5 м.
На путях трамвая прямые вставки предусматриваются между стыками рамных рельсов разнонаправленных смежных стрелочных переводов. Длина их должна быть не менее 10 м для линий скоростного трамвая, 7 м для перегонных путей обычного трамвая и 4 м для путей конечных станций, грузовых и деповских путей.