Определение минимальной допустимой ширины колеи

За расчетную схему примем вариант заклиненного вписывания экипажа, при котором наружные колеса крайних осей жесткой базы своими ребордами упираются в наружный рельс кривой, а внутренние колеса средних осей упираются в рельс внутренней нити. Центр поворота экипажа либо находится посередине жесткой базы (двухосные экипажи, многоосные экипажи с симметричным расположением осей и их разбегов), либо стремится занять это положение. При этом к полученной на основании такой расчетной схемы ширине колеи следует прибавить минимальный зазор δ_min между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса на прямом участке пути. Это необходимо сделать потому, что заклиненное вписывание при эксплуатации не допускается. При этом:

• во всех случаях определенная минимальная допустимая ширина рельсовой колеи S не должна превышать максимума S_max = 1535 мм, установленного ПТЭ;
• если полученная расчетом ширина колеи получится больше S_max то это значит, что данная кривая без специальных устройств (контррельсов) не может обеспечить прохождение рассматриваемого экипажа;
• если расчетная ширина колеи S получится меньше нормальной S₀ = 1520 мм, то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширину колен принимают по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Рис. 4 – Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи

Рассмотрим случай определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи S из условия вписывания экипажа с пятиосной жесткой базой L₀ (в которой средняя ось безребордная) в кривую радиусом R (рис. 4).

Примем следующие обозначения:

С – центр поворота экипажа;

q = (Т + 2h + 2μ) – ширина колесной колеи;

λ – расстояние от центра поворота до геометрической оси крайнего колеса, упирающегося в наружный рельс;

i – расстояние от С до оси четвертого колеса;

f_н – стрела изгиба наружного рельса при хорде АВ;

f_в – стрела изгиба внутреннего рельса при хорде (2i – 2b₂);

b₁ – расстояние от геометрической оси пятой (или первой) колесной пары до точки касания колеса с наружным рельсом;

b₂ – то же четвертой (или второй) оси, но до точки касания колеса с внутренним рельсом;

∑μ – сумма поперечных разбегов осей.

Из (рис. 4) S = q + f_н - f_в - ∑μ. Однако с учетом допуска на сужение 4 мм, а также того, что экипаж, требующий наибольшей ширины колеи, имеет q_max, окончательное выражение для S будет

S = q_max + f_н - f_в - ∑μ + δ_min + 4,

где f_н – определяется по формуле

а f_в – по выражению

Величину b₂ для неизношенных колес можно найти по формуле

Контррельсы на кривых участках укладывают у внутренней рельсовой нити или у обеих нитей (внутри колеи) в том случае, если возникает особая необходимость принимать ширину колеи в кривой больше максимальной допустимой S_max.

Контррельсы у внутренней, нити укладывают для предотвращения бокового износа рельсов наружной нити и во избежание отбоя рельсов. Контррельсы у обеих нитей укладывают в тех случаях, когда ширину колеи в кривой приходится принимать более 1541 мм. К таким решениям на магистральных дорогах прибегают очень редко, поэтому данный вопрос подробно не рассматривается.