На кривых участках железнодорожной колеи рельсовые нити имеют неодинаковую длину. Внутренняя рельсовая нить лежит ближе к центру кривой, радиус ее меньше радиуса наружной нити на ширину колеи (рис. 170), поэтому и длина внутренней нити всегда короче наружной. Если бы обе нити укладывались рельсами одинаковой нормальной длины, то рельсовые стыки по внутренней нити забегали бы вперед и требование о расположении стыков по наугольнику было бы нарушено.
Чтобы свести к минимуму несовпадение стыков, на внутренней рельсовой нити укладывают рельсы меньшей длины. Такие рельсы называют укороченными.
Промышленность выпускает специально для укладки на кривых укороченные рельсы следующей длины: 12,46; 12,42 и 12,38 м
для рельсов нормальной длины 12,5 м, а также 24,96; 24,92 и 24,84 м для рельсов длиной 25 м.
Для определения числа укороченных рельсов, требующихся для укладки на внутренней нити кривой, необходимо знать разность длин рельсовых нитей.
Величину укорочения внутренней нити относительно наружной определяют по формуле
(3)
где х— величина укорочения внутренней нити относительно наружной в мм;
s — расстояние между осями рельсов, которое обычно принимают равным 1 600 мм;
L — длина кривой в м;
R — радиус кривой в м.
Общее количество укороченных рельсов, которое требуется уложить на внутренней нити кривой, можно узнать так:
(4) где п — число укороченных рельсов;
х — величина укорочения всей внутренней нити в мм; у — величина укорочения в мм одного рельса.
Решим задачу.
Кривая, радиус которой равен 1 000 м, имеет длину 400 м. Требуется определить, какое количество рельсов длиной 24,92 м надо уложить на внутренней нити?
Сначала узнаем полное укорочение внутренней нити. Оно равно
Теперь можно определить и количество укороченных рельсов, при укорочении каждого на 80 мм
Укороченные рельсы распределяются равномерно на протяжении всей кривой.
Порядок укладки укороченных рельсов между рельсами нормальной длины устанавливают по формуле
(5)
где m — число рельсов в группе, из которых один укороченный, а остальные нормальной длины;
R — радиус кривой в м;
у — величина укорочения одного рельса в мм;
1 600 — среднее расстояние между осями рельсовых нитей в мм;
l — длина рельса в м.
В рассматриваемом примере число рельсов в группе, из которых один должен быть укороченным, равно
т. е. из каждых двух рельсов, укладываемых на внутренней нити, один должен быть укороченным. Таким образом, порядок укладки укороченных рельсов в примере должен быть таким: один нормальный, другой укороченный, дальше опять нормальный и опять укороченный и т. д.
Первый укороченный рельс укладывают там, где забег стыка по внутренней нити кривой равен половине укорочения.
На производстве для определения порядка укладки укороченных рельсов на кривых обыкновенно пользуются готовыми таблицами. Ниже приводятся такие таблицы для укороченных рельсов длиной 12,42 и 12,46 м. В табл. 27 и 28 знаком I обозначен рельс нормальной длины, знаком X — укороченный рельс.
Таблица 27
Расположение укороченных рельсов длиной 12,42 м при нормальных рельсах длиной 12,5 м
Таблица 28
Расположение укороченных рельсов длиной 12,46 м при нормальных рельсах 12,5 м
В переходных кривых порядок укладки укороченных рельсов отличается от порядка укладки их в круговых кривых.
Укорочение в пределах переходной кривой может быть определено по формуле
где s — расстояние между осями рельсов, принятое в 1 600 мм;
l1 — отрезок переходной кривой, для которой определяется укорочение, в м;
С — параметр переходной кривой в м2 (здесь параметром называется произведение длины переходной кривой на радиус круговой кривой).
В том случае, когда начало переходной кривой совпадает со стыком рельса, по указанной формуле легко определить укорочение, необходимое в конце каждого рельса переходной кривой. Например, положим, что s — 1 600 мм, С = 30000 м2. Укорочение в конце первого рельса при l1 = 12,51 м (12,5 длина рельса и 0,01 величина зазора) будет
Для конца второго рельса находим
Для конца третьего рельса
х3 = 4,16 · 9 х 37 мм и т. д.
Из подсчета видно, что третий рельс должен быть уже укороченным, так как величина укорочения получилась больше 20 мм, т. е. больше половины стандартного укорочения одного рельса (при укладке рельсов длиной 12,46 м).
Если начало переходной кривой не совпадает со стыком рельса, то формула для определения укорочения
остается в силе, но вместо l1 надо подставлять каждый раз расстояние от конца соответствующего рельса до начала переходной кривой.