Определяне на надвишението в кривите

Гл. ас. д-р инж. Майя ИВАНОВА

ВТУ “Тодор Каблешков”

 

В железопътните криви, по правило, се дава надвишение на външната релсова нишка спрямо вътрешната. Големината на надвишението зависи от скоростта, с която се движат влаковете по конкретната жп линия.

 

В случай че влаковете се движат със скорост до 120 км/ч, на железопътните криви се дава т.н. “нормално надвишение”. Нормално средно претеглено надвишение се дава на железопътни криви, които се преминават със скорост, по-голяма от 120 км/ч.

 

Нормалното средно претеглено надвишение (Нн.ср.пр.) се определя на базата на средно претеглената скорост. Последната се пресмята периодично при установяване промяна на тягата, масата на влаковете, реконструкции и повишаване скоростта на движение и промяна на влаковата структура.

 

Скоростите на влаковете се определят от скоростомерните ленти на локомотивите за конкретната крива.

 

Теглата на влаковете се вземат от работните графици на влаковите диспечери.

 

Изчисляване на средноквадратичната скорост се извършва от ПЕПЖИ, като се вземат данните за групи от по минимум три денонощия, подбрани от четирите сезона на годината.

 

Така се определя надвишението съгласно “Инструкция за устройство и поддържане на горното строене на железния път и железопътните стрелки”, издадена през 2003, както и от по-старите норми за горно строене от 1994.

 

Изчисленото по този начин надвишение максимално се доближава до теоретичното. При теоретичното надвишение за всеки влак се получава еднакво натоварване на двете релсови нишки в кривата, което означава, че страничното непогасено ускорение, успоредно на пода на вагона, е р = 0 м/с2. Това е една от предпоставките за поддържане на железния път в добро техническо състояние. То важи и за железопътните линии за скорост до 120 км/ч.

 

Независимо от предимствата на нормалното средно претеглено надвишение и изискванията на нормативните документи, на практика тази формула рядко се използва. Има затруднения и при определяне на средноквадратичните скорости.

 

За да се избегнат тези затруднения, средноквадратичните скорости биха могли да се определят по един сравнително по-лек начин, като при това за определянето им участват не избрани групи, а всички влакове, преминали през участъка за една година.

 

За целта трябва да се определи една средна годишна маса на влака.

 

Към НК ЖИ съществуват Регионални отдели “Движение” (РОД). В тях ежедневно се получават справки за произведените влаккилометри и бруто тонкилометри по участъци на железопътната мрежа във връзка с определянето на инфраструктурните такси. От тези справки се оформят месечни отчети. От месечните отчети пък е възможно да се определи средната маса на товарните и пътническите влакове за една година.

 

Броят на товарните и пътническите влакове може да се извади от книжка-разписание.

 

Ако се направят тягови изчисления за товарен влак със средна годишна маса, е възможно да се определят скоростите, с които този влак ще преминава през всяка конкретна крива.

 

За пътническите влакове се използват максималните скорости, дадени в книжка-разписание.

 

В потвърждение на гореизложения начин за определяне на нормално надвишение за съществуващи жп линии, е приложено аналитично решение на един участък от VІІ жп линия, а именно Бойчиновци - Медковец.

 

Съгласно книжка-разписание броят на пътническите и товарните влакове по междугария е както следва:

-   в междугарието Бойчиновци - Мърчево – 7 чифта пътнически и 11 броя товарни влака (5 в нечетна и 6 в четна посока);

-   Мърчево - Габровница – 14 броя пътнически влака (7 чифта) и 9 броя товарни влака (4 в нечетна и 5 в четна посока);

-   Габровница - Долно Церовене – 14 пътнически и 9 товарни влака (4 в нечетна и 5 в четна посока);

-   Долно Церовене - Медковец – 14 пътнически и 11 товарни влака (5 в нечетна и 6 в четна посока).

 

От РОД-София са ползвани месечните справки за произведените влаккилометри и бруто тонкилометри за участък Брусарци - Бойчиновци за 2003. Средната годишна маса на товарните влакове, съгласно тази справка, е 1161 т, а за пътническите влакове е 368 т.

 

Средното квадратно отклонение на средномесечните маси на товарните влакове е 193,40 т, относителната грешка е от порядъка на 15%.

 

Железопътната линия се обслужва от локомотив серия 43. За този тип локомотив и за маса на влака, равна на средноаритметичната за една година за товарен влак, са построени кривите на скоростта, в зависимост от пътя в двете посоки. Криви на скоростта, в зависимост от пътя, са построени за два типа товарни влакове, а именно: за влак, който спира в гарите и за такъв, който преминава транзит. При това положение се получиха четири различни скорости за товарните влакове. За определяне на среднопретеглената скорост е взета средната им стойност. За изчисляване на стойностите на равнодействащите сили е съставена програма на “Excel”.

 

Приети са 90% четириосни вагони и 10% двуосни, тъй като това е средностатистическото съотношение за страната.

 

Целта на тяговите изчисления е да се определят действителните скорости, с които се движи влак със средна годишна маса. След това се изчислява средноквадратичната скорост (таблица 1 и таблица 2).

 

За тази скорост се определя нормално уравновесеното надвишение, като нормално средно претеглено надвишение. Там, където получените скорости от тяговите изчисления са по-високи от допустимите по отношение на железния път, съгласно книжка - разписание, са приети допустимите.

 

Същото важи и за местата с постоянни намаления.

 

Получените резултати са показани на фиг. 1 и фиг. 2. Приети са следните означения:

Нд – действително надвишение;

Нн.у. – изчислено нормално уравновесено надвишение;

∆Н – разлика между Нд и Нн.у.

 

Прави впечатление, че местата с положителна разлика между действителното и нормално уравновесеното надвишение са концентрирани в районите на гарите.

 

На тези места има излишък от надвишение и, съответно, условия за претоварване на вътрешната релса. В междугарията преобладават отрицателните разлики. Съществува недостиг от надвишение и, съответно, условия за претоварване на външната релса, както и за намаляване на максималните скорости.

 

При определеното по този начин надвишение скоростите на влаковете се обвързват с профила на железния път, тъй като се правят тягови изчисления. Средната маса на влака се определя от масата на всички влакове, преминали през дадения участък, вместо за групи от по три денонощия, подбрани от четирите сезона на годината. Определянето на средната маса на товарните и пътническите влакове не представлява проблем, тъй като в Регионален отдел “Движение” (РОД) се съхраняват месечните отчети по години.

 

Надвишението и за жп линии за скорост до 120 км/ч може да се определя като средно претеглено по предложения начин, вместо като нормално надвишение. Това би осигурило едно равномерно натоварване на двете релсови нишки.