Габарит подвижного состава

Габарит подвижного состава (от французского слова gabarit) – это предельные внешние очертания предметов, сооружений и устройств, определяющие возможность безопасного перемещения какого-либо предмета среди других.

Безопасная транспортировка в составе поезда или отдельно, а также работа путевой машины возможна только при соблюдении габаритов.

При работе машина контактирует с обрабатываемыми элементами пути, при этом должен быть гарантирован свободный пропуск поездов по соседнему пути на двухпутных участках и станционных путях.

Во время транспортировке должно быть исключено касание рабочими органами машины сооружений, устройств и выгруженных вдоль пути материалов, не предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом. В транспортном положении рабочие органы машины закрепляются стопорными устройствами.

Продольные размеры путевой машины выбираются конструктивно и расчетным путем, исходя из ее компоновки с учетом технологии работ и последовательности расположения рабочих органов, распределения нагрузок, прохождения кривых и сопряжений участков пути, динамики движения и т.д.

Допустимые компоновочные размеры машины в ее поперечных сечениях по условиям транспортировки определяются по расчетной методике. Установлены следующие габарит подвижного состава (рис. 1):

Рис. 1. Верхнее очертание габарита приближения строений

а–  Ia – Iб – Iiа – IIIа – III – II – линия приближения сооружений и устройств на электрифицированных линиях; I – линия приближения сооружений и устройств на путях, электрификация которых исключена; 3 – 10 –линия приближения зданий, сооружений и устройств (кроме мостов, тоннелей, галерей, платформ), например, опор контактной сети; 14 – 14 – линия приближения сооружений и устройств, не относящихся к пути (кабелей, трубопроводов, фундаментов зданий, опор и т.д.); б – Расположение путевой машины в габарите приближения строений и подвижного состава: 1 – габарит приближения строений; 2 – габарит подвижного состава; 3 –строительное очертание путевой машины; 4 – проектное очертание путевой машины

габариты приближения строений 1, – предельные поперечные (перпендикулярные оси пути) очертания, внутрь которых, помимо подвижного состава не должны заходить никакие части сооружений и устройств, а также лежащие около пути материалы, запасные части и оборудование, за исключением частей устройств, предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (например, контактный провод с элементами крепления), при условии, что положение этих устройств во внутригабаритном пространстве увязано с взаимодействующими частями подвижного состава, но они не могут вызвать соприкосновение с другими элементами подвижного состава;

габарит подвижного состава 2 – поперечные очертания, в которых, не выходя наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном участке пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых наклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и в нагруженном состоянии, причем не только новый подвижной состав, но и имеющий максимально допустимые износы;

строительное очертание подвижного состава 3 – поперечное очертание, получаемое двухсторонним уменьшением габарита подвижного состава на расчетную величину E_i, за пределы которой не должна выходить ни одна часть вновь построенного подвижного состава в ненагруженном состоянии при нахождении на прямом горизонтальном пути при совмещении  его продольной срединной плоскости с осью пути;

проектное очертание подвижного состава 4 – поперечное очертание, имеющее размеры, уменьшенные по сравнению с размерами строительного очертания на величину плюсовых допусков δ_i на изготовление и ремонт.

Габариты приближения строений (рис. 1, а): С – для сооружений и устройств общей сети железных дороги, подъездных путей от станций примыкания до территории промышленных и транспортных предприятий; С_П – для сооружений и устройств, находящихся на территории предприятий и между территориями промышленных и транспортных предприятий; 1-СМ – для сооружений и устройств железнодорожных путей колеи 1435 мм.

В зависимости от полигона обращения и работы путевой машины, она должна быть вписана в габариты подвижного состава (рис. 2, а): Т – для подвижного состава, обращающегося по путям, где гарантировано соблюдение габаритов приближения строений С и С_П; 1-Т – для подвижного состава с обращением по всей сети магистральных и промышленных железныхдорог СНГ, стран Балтии, Монголии без ограничений (рис. 2, б).

По этому габариту строятся путевые машины, не предназначенные для экспорта, кроме упомянутых стран; 1-ВМ, 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ – для подвижного состава с разными степенями ограничений на обращение по сетям зарубежных железных дорог (рис. 2, в, г, д, е).

Рис. 2. Верхние очертания габаритов подвижного состава

Расчет габарита подвижного состава

Установление размеров поперечного сечения путевой машины из условия свободного прохождения её по железнодорожному пути называется вписыванием в габарит подвижного состава. Расчет вписывания машины в габарит сводится к определению её поперечных размеров. В соответствии с ГОСТом максимально допустимая ширина машины по строительному очертанию 2В_i мм, на различных высотах от УВГР определяется в расчетных сечениях (рис. 3) по формуле:

      где B₀ – половина ширины расчетного габарита подвижного состава, мм; E_i (Е_н – наружное, Е_о – опорное, Е_в – внутреннее, Е_р – рабочее оборудование) – расчетное уменьшение половины ширины габарита, мм.

Рис. 3 Продольные размеры и характерные сечения путевой машины при расчете ее строительных очертаний

При расчете вписывания путевой машины в габарит подвижного состава 1-Т используются две расчетных схемы:

   схема а – машина находится в кривой расчетного радиуса R=200 м. В такой кривой устраивается уширение габарита 1-Т с двух сторон на величину k₃=180 мм, которое принято для расчетного (стандартного) вагона, имеющего шкворневую базу l = 17 м при общей длине корпуса 24 м.

Расчетный вагон имеет одинаковую величину бокового относа внутреннего сечения в середине пролетной части и крайних наружных сечений, равную k₃;

   схема б – машина находится на прямом участке пути.

В результате расчета выбираются меньшие поперечные размеры сечения, при которых гарантировано вписывание в габарит при любых условиях движения.

Для расчетного поперечного сечения машины величина E_i складывается из суммы боковых относов рассматриваемого поперечного сечения ее корпуса от оси пути. Первая группа относов направляющего поперечного сечения корпуса обусловлена зазорами между гребнями колесных пар и рельсами, боковыми люфтами q колесных пар в буксах и люфтами w в шкворневых узлах соединения тележек и корпуса (рис. 4, а).

Суммарный относ, мм, вызванный этими факторами равен 0,5(S—d)+q+w. Здесь S – максимальная ширина колеи с учетом уширения в кривой и плюсового допуска на содержание (S=1546 мм – для кривой и S_П =1530 мм – для прямой), d=1487 мм – минимально допустимое в эксплуатации расстояние между расчетными точками гребней колесных пар; q+w определяется конструктивными особенностями ходовых частей (в первом приближении, принимается q+w=25 мм для букс на подшипниках качения).

Рис. 4 Схемы к определению относов

а – корпуса путевой машины: 1 – ось пути: 2 – ось симметрии колесной пары, смещенной на величину S – d; 3 – ось симметрии рамы тележки, смещенная на величину люфта в буксах q; ось симметрии корпуса машины, смещенная на величину люфта шкворневого узла w; б – боковых относов корпуса машины в кривой для внутреннего и наружного сечений; в – относы, вызванные смещениями шкворневых узлов ходовых тележек

При движении машины по прямому участку пути наибольшее уменьшение строительного очертания для внутреннего сечения будет в случае, выборки зазоров и люфтов в одну сторону, т.е. боковой относ будет равен относу в направляющих сечениях. Для наружного сечения неблагоприятным является случай, когда указанная выборка в двух направляющих сечениях произошла в разные стороны. В этом случае относ сечения, мм:

Вторая группа относов рассматриваемого поперечного сечения машины связана с ее нахождением в круговой кривой радиуса R. Применив теорему об отрезках пересекающихся хорд окружности, можно составить соотношение (рис. 4, б):

где Y_В – боковой относ к центру кривой расчетного внутреннего сечения, связанный с кривизной пути, мм.

Пренебрегая величиной Y_В по сравнению с R, получим соотношение:

где k₂=2,5 мм/м² – коэффициент приведения для расчетного радиуса кривой; R=200 м и продольных размеров, измеряемых в м.

Для определения бокового относа Y_Н наружного сечения от центра кривой проведем условную прямую, параллельную оси корпуса машины на расстоянии относа. Применив теорему об отрезках пересекающихся хорд для этого случая, боковой относ наружного сечения (рис. 4, в), мм;

Тележечный экипаж путевой машины имеет дополнительный относ вызванный смещениями шкворневых узлов относительно оси пути в кривой. Используя описанный выше подход, можно показать, что такое смещение для ходовой тележки (рис. 4, б), мм:

где p, p_Б – жесткая база ходовой тележки с единой рамой и длина балансирной балки (при сочлененной тележке), м.

Произведя суммирование составляющих относов для случая а, получим ограничения половины ширины габарита, мм:

  – для направляющего сечения:

  – для внутреннего сечения:

  – для наружного сечения:

Если выражения в скобках с наличием уширения габарита k₃ принимают отрицательное значение, то лимитирующим для данного сечения является расчетный случай б. В этом случае ограничения половины ширины габарита вычисляются по формулам, мм:

для направляющего и внутреннего сечения:

  для наружного сечения:

Коэффициенты α и β учитывают дополнительные ограничения внутренних и наружных сечений из условия вписывания в кривую радиуса R=150 м. Для рассматриваемого случая α=0, если ln—n²+0,25p^2≤72, в противном случае α=0,833(ln—n²+0,25p²-72).

Величина p принимается по большему значению. β=0 при ln_К+n_К²+0,25p^2≤72 и  β=0,833(ln_{К +}n_К²+0,25p²-72), если условие не выполняется.

При производстве путевых работ перед открытием движения поездов по отремонтированному участку необходимо соблюдать габариты выгрузки балластных материалов и расположения рельсов на пути (рис. 5).

Рис. 5. Габариты выгрузки путевых материалов: а – сы-пучих; б – рельсов внутри колеи; в – рельсов снаружи колеи

Помощь студентам железнодорожникам