Конструктивні розрахунки сортувального пристрою

На ДС для виконання функцій основних сортувальних пристроїв, як правило, проектуються гірки малої потужності (ГМП), на яких для скочування вагонів використовується в основному сила тяжіння.

Гірки малої потужності рекомендується проектувати при обсязі переробки від 250 до 1500 вагонів на добу при числі колій у сортувально-відправному парку від 4 до 16.

Оскільки вагонопотік з переробкою складає 574 вагонів на добу, то слід будувати ГМП. При переробці до 600 вагонів і 4-8 коліями в СВ допускається обладнувати ГМП тільки однією парковою гальмівною позицією (ПГП), обладнаною уповільнювачами. На даній ГМП передбачаємо одну механізовану ПГП, обладнану трьома ланками вагонних уповільнювачів РНЗ-2.

Висота і поздовжній профіль ГМП повинні забезпечувати докочування вагонів розрахункової вагової категорії до розрахункової точки трудної колії у зимових несприятливих умовах, а також витримувати необхідні інтервали між відчепами на розділових дільницях (стрілках та гіркових гальмівних позиціях) при швидкості розпуску не менш 1 м/с.

За розрахункову легку сортувальну колію приймають ту колію, на якій сумарна робота всіх сил опору руху по маршруту скочування має найменше значення. Колія, яка має найбільше значення цих параметрів, приймається за трудну за опором колію. Отримані результати зводимо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 – Параметри сортувальних колій

Конструктивна висота гірки розраховується на умову допустимої швидкості входу вагонів важкої вагової категорії з силою тяжіння 72∙ 10=720 кН на уповільнювачі першої по ходу розпуску гальмівної позиції (ГП) при скочуванні в літніх сприятливих умовах по легкій за опором колії.

Конструктивна висота ГМП складається з двох профільних висот розрахункових дільниць:

, (2.1)

де h₁ – профільна висота головної дільниці (від ВГ до початку ПГП);

h₃ – профільна висота нижньої дільниці (між початком ПГП і РТ).

h₁ = ∑ h_w + h_вх – h₀, (2.2)

∑ h_w = 0, 5(h_осн + h_ск ) (2.3)

де h_осн – витрачена енергетична висота на подолання основного питомого опору, кДж/кН;

h_{с к} – витрачена енергетична висота на подолання додаткового питомого опору на стрілках і в кривих, кДж/кН;

h_вх – витрачена енергетична висота, що відповідає допустимій швидкості входу на першу по ходу розпуску ГП, кДж/кН;

h₀ –початкова енергетична висота на вершині гірки, кДж/кН.

h_вх = V_вх²/(2∙ g^/) (2.4)

де V_вх – максимально допустима швидкість входу бігуна на першу ГП, V_вх =4, 5 м/с;

g^/ – прискорення сили тяжіння з урахуванням інерції обертових частин вагона, м/с².

Прискорення сили тяжіння з урахуванням інерції обертових частин вагона визначаємо за формулою

, (2.5)

де n_ос – число осей вагона, n_ос =4;

q – сила тяжіння бігуна, кН.

h_о = V₀²/(2∙ g^/) (2.6)

де V₀ – початкова швидкість розпуску состава, V₀= 0, 8 м/с.

Витрачена енергетична висота на подолання основного питомого опору визначається як

(2.7)

де l₁ – довжина спускної частини гірки до першої гальмівної позиції, м;

ω ₀ – основний питомий опір скочуванню вагона, ω ₀ =1, 23 Н/кН.

, (2.8)

де n_стр – число стрілочних переводів по маршруту скочування;

Σ α ^о – сумарне число кутів повороту при скочуванні вагона від вершини гірки до РТ;

V – середня швидкість скочування вагона від вершини гірки до першої гальмівної позиції, м/с.

h_ск =(0, 56·4+0, 23·29, 99)·3²·10^-3=0, 0822 м

м

∑ h_w = 0, 5(0.2996 + 0.0822)=0.1909 м

м

м

м

h₃ = (і_пгп ∙ L_пгп + i_рт ∙ L_рт) ∙ 10^-3 (2.9)

де і_пгп, L_пгп – відповідно уклон та довжина ПГП;

i_рт, L_рт – відповідно уклон та довжина дільниці сортувальної колії від кінця ПГП до РТ.

h₃ =(1, 5∙ 18, 75+0, 6∙ 50)·10^-3=0, 058 м

Отже, конструктивна висота ГМП дорівнює

H _к=1, 2139+0, 058=1, 2719 м

Розрахункова висота ГММ Н_р повинна забезпечити докочування вагону розрахункової вагової категорії від ВГ до РТ в зимових несприятливих умовах по трудній за опором колії

Н_р = 1, 5(h_w + h_cк + h_cв) - h_о, (2.10)

де h_w – витрачена енергетична висота на подолання основного питомого опору, кДж/кН;

h_cк – витрачена енергетична висота на подолання додаткового питомого опору на стрілках і в кривих, кДж/кН;

h_cв – витрачена енергетична висота на подолання додаткового питомого опору від середовища та вітру, кДж/кН.

hw = L∙ ω _осн∙ 10^-3, (2.11)

де L –довжина маршруту скочування розрахункового бігуна по важкій за опором колії від ВГ до РТ, м;

ω _осн – основний питомий опір руху вагона, Н/кН (для вагона вагою 360кН ω _осн =1, 54 Н/кН)

hw =269, 16 ∙ 1, 54∙ 10^-3

h_cв = ∑ (w_свi ∙ L_i ∙ 10^-3), (2.12)

де ∑ w_свi – додатковий сумарний опір від середовища та вітру на дільницях колії від ВГ до РТ, Н/кН:

(2.13)

де C_х – коефіцієнт повітряного опору вагонів згідно [3];

S – мідель вагону, м²;

t⁰ – розрахункова температура повітря згідно завдання, ⁰С;

q_p – сила тяжіння розрахункового бігуна згідно завдання, кН;

V_pi – результуюча швидкість руху вагону по дільницях колії, м/с.

Якщо кут β ≤ 30⁰ , то

V_pезi = V_{cp i} ± V_в, (2.14)

де V_{cp і} –середня швидкість руху середовища по відношенню до вагону, який

скочується. Вона чисельно дорівнює середній швидкості руху вагону, але протилежна за напрямком, м/с (V₁ =3, 0 м/с, V₃ =1, 4 м/с);

V_в – середня швидкість зустрічного вітру, м/с.

Результативна швидкість руху розрахункового бігуна на ділянці при середній швидкості скочування V_cр1 =3, 0 м/с:

V_pез1=3, 0+3, 5=6, 5 м/с,

Результативна швидкість вагона на ділянці ПГП та сортувальній колії до РТ при середній швидкості скочування V_cр2 =1, 4 м/с:

V_pез2=1, 4+3, 5=4, 9 м/с.

Питомий опір середовища й вітру на головній дільниці (від ВГ до ПГП):

Н/кН,

Питомий опір середовища й вітру на нижній дільниці (від початку ПГП до РТ):

Н/кН.

Втрачена енергетична висота на подолання опору середовища та вітру:

h_cв = 200, 41·1, 311·10^-3 + 68, 75·0, 745·10^-3 = 0, 314 кДж/кН.

Втрачена енергетична висота на подолання опору стрілок і кривих для трудної колії:

h_ск= (0, 56·4+0, 23·43, 25)·3²·10^-3=0, 1097 кДж/кН.

,

кДж/кН.

Таким чином, розрахункова висота складатиме:

Н_р = 1, 5∙ (0, 415+0, 1097+0, 314)-0, 034=1, 22405м.

Оскільки умова Н_к > Н_р виконується, то розрахункову висоту Н_р приймаємо за фактичну висоту гірки й усі подальші розрахунки проводимо з її використанням.

Поздовжній профіль ГМП з однією тільки ПГП складається із чотирьох основних елементів:

- швидкісної дільниці з уклоном не більше, ніж 27‰ (від ВГ до точки перелому профілю, яка знаходиться на відстані 3 м за центром першої розділової стрілки в бік ВГ);

- стрілочної зони з уклоном до 2‰ (від кінця швидкісної дільниці до граничного стовпчика останньої розділової стрілки);

- дільниці сортувально-відправних колій, на якій розташована ПГП;

- дільниці сортувально-відправних колій за ПГП до РТ, довжина якої 50 м, а уклон 0, 6‰.

Довжина швидкісної дільниці й стрілочної зони визначається за планом гіркової горловини.

Уклон швидкісної дільниці сортувальних колій визначається за формулою

і_шв= (Н_ф∙ 10³-(і_стр∙ l_стр+і_пгп∙ l_пгп+і_псп∙ l_сп))/l_шв, (2.14)

де l_шв – довжина швидкісної дільниці, м.

і_шв = (1, 22405∙ 10³-(165, 68 ∙ 2, 0+18, 75 ∙ 1, 5+50 ∙ 0, 6)/34, 73= 24‰.

Вимоги до проектування поздовжнього профілю, які стосуються максимального значення і_шв (50‰) і максимальної алгебраїчної різниці двух суміжних уклонів (25‰) виконуються.

Поздовжній профіль спускної частини гірки наведено на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Поздовжній профіль спускної частини гірки

2.3 Розробка докладної схеми та проектування плану та поздовжнього профілю станції

Детальна схема станції представлена на рисунку 2.2.

На детальній схемі показані напрямки підходів до станції, головні колії та пасажирські пристрої, відстані між осями суміжних колій, осі колій у парках станції, їх номери та спеціалізація, граничні стовпчики, поїзні світлофори, центри стрілочних переводів і їх номери, примикання вантажного району та територію локомотивного господарства.

На схемі передбачений прямий вихід із сортувально-відправного парку на головні колії в непарному напрямку з чотирьох, у парному – з усіх колій. Також укладена колія для відправлення вантажних поїздів в обхід локомотивного господарства.

План дільничної станції розроблений у масштабі 1: 2000 на основі докладної схеми і представлений у додатку А.

При побудові була проведена вісь головної колії І, від якої у масштабі відкладена запроектована ширина міжколійя і проведені осі решти колій. Накладка парної горловини станції починається від упору гіркової витяжної колії. Від її корисної довжини відкладені відстані між центрами суміжних стрілочних переводів для відповідних схем взаємної укладки та побудована парна горловина ПВ2.

Після побудови плану парної горловини ПВ2 у масштабі відкладена корисна довжина для найкоротшої колії 16, обмеженої з обох сторін світлофорами. Світлофор ПМ16 є відправною точкою для побудови центральної горловини. Парк ПВ1 запроектований аналогічно ПВ2 на мінімальній відстані від стрілочних переводів для приймання-відправлення пасажирських поїздів.

Гіркова горловина сортувально-відправного парку є копією заданої горловини з додержанням необхідного міжколійя.

Для побудови поздовжнього профілю дільничної станції використовується її план (додаток А).

Побудову поздовжнього профілю починаємо з визначення відмітки землі в хвостовій горловині сортувально-відправного парку – 131, 41м. Далі для цієї точки визначаємо проектну відмітку 131, 41+0, 4=131, 81м, яку проставляємо на уклонопокажчику.

Визначаємо відстань від цього уклонопокажчика до кінця паркової гальмової позиції за планом станції – 728 м. Враховуючи вимоги до уклону поздовжнього профілю сортувально-відправного парку визначаємо проектну відмітку в кінці паркової гальмової позиції

м.

Від отриманої проектної відмітки переходимо до проектної відмітки вершини гірки з урахуванням поздовжнього профілю спускної частини, зображеного на рисунку 2.1. У точках перелому профілю проставляємо уклонопокажчики. Отримана проектна відмітка вершини гірки Н_вг=133, 25 м.

Проектуємо насувну частину гірки, що складається з двох елементів, та визначаємо спочатку проектну відмітку першої дільниці насувної частини (Н_1нч), а далі проектну відмітку уклонопокажчика, що розташований у місці примикання насувної колії до витяжної колії (у створі з граничним стовпчиком стрілочного переводу 300)

м,

м.

У місці примикання насувної до витяжної з урахуванням отриманої проектної відмітки 132, 73 м будуємо поперечник та визначаємо проектну відмітку для головних колій І і ІІ (оскільки точка перелому поперечного профілю знаходиться між головними коліями)

м.

Після цього встановлюємо уклонопокажчик на відстані 260 м у бік перегону (за останнім стрілочним переводом по головній колії) та визначаємо в цій точці відмітку землі 130, 82 м. Визначаємо в цій точці проектну відмітку 130, 82+0, 5=131, 32 м. Визначаємо уклон між цими уклонопокажчиками

‰

Отриманий уклон не перевищує 2, 5‰. З отриманим уклоном проектуємо частину витяжної колії та отримаємо чергову проектну відмітку

м.

На відстані 212 м від упора витяжної колії 18 встановлюємо уклонопокажчик, визначаємо в цій точці відмітку землі – 132, 32 м, знаходимо проектну відмітку 132, 32+0, 4=132, 72 м. Між отриманою проектною відміткою витяжної колії розраховуємо уклон

‰

У бік упора проектуєм підйом 8 ‰ на відстані 200 м

м.

Останні 12 м витяжної колії проектуємо на площадці.

Визначаємо відмітки землі на відстані 10 м від кінця пасажирських платформ з обох боків та розраховуємо проектні позначки в цих точках 131, 87+0, 5=132, 37 м. Розташовуємо пасажирські платформи та головні колії поряд з ними на площадці.

Знаходимо відстань між проектною відміткою поруч з пасажирською платформою (з боку А та В) та найближчим уклонопокажчиком на головній колії (у місці побудови поперечника) та визначаємо уклон на цій дільниці поздовжнього профілю

‰

З урахуванням отриманого уклону визначаємо проектну відмітку по головній колії в місці відгалудження з’єднувальної колії ПВ2 (між стрілочними переводами 24 і 26)

м.

Встановлюємо уклонопокажчик у приймально-відправному парку ПВ2 за стрілочним переводом 212. Визначаємо в цій точці відмітку землі та проектну відмітку 132, 76+0, 4=132, 25 м.

Визначаємо уклон між цим уклонопокажчиком і уклонопокажчиком, встановленим на головних коліях в місці відгалудження колій ПВ2

‰

Повертаємось до першого уклонопокажчика у хвостовій горловині сортівально-відправного парку.

Встановлюємо уклонопокажчик у місці примикання хвостової горловини сортувально-відправного парку до витяжної колії (у створі з граничним стовпчиком стрілочного переводу 301). Визначаємо відстань між цими уклонопокажчиками та розраховуємо проектну відмітку на новому уклонопокажчику з урахуванням вимог до поздовжнього профілю хвостової горловини парку

м.

У місці примикання з урахуванням отриманої проектної відмітки будуємо поперечник та визначаємо проектну відмітку головних колій І та ІІ

м.

Знаходимо відстань між останнім розрахованим уклонопокажчиком та уклонопокажчиком біля пасажирських платформ (з боку Б і Г) та визначимо уклон на цій дільниці

‰

Проставляємо наступний уклонопокажчик в непарній горловині ПВ2 за стрілочним переводом 221 у бік колії. Визначаємо в цій точці відмітку землі та проектну відмітку 131, 65+0, 4=132, 05 м.

Середня частина колій ПВ2 буде запроектована на площадці. Для проектування непарної горловини ПВ2 розраховуємо уклон

‰

Таким чином, запроектований трьохелементний поздовжній профіль ПВ2.

Аналогічно проектуємо трьохелементний профіль ПВ1.

У місці відгалудження колій, що ведуть до локомотивного господарства, ранжирного парку та на витяжну колію, встановлюємо уклонопокажчик та визначаємо проектну відмітку 131, 57+0, 5=132, 07 м.

Далі проектуємо поздовжній профіль локомотивного господарства та колій ранжирного парку на площадці та встановлюємо відповідні уклонопокажчики.