Розрахунок і проектування поздовжнього профілю спускної частини гірки.

Найкращою формою похилої площини за критерієм мінімальної тривалості руху вважається циклоїда БРАХІСТОХРОНА. Конструктивні обмеження довжини та уклонів поздовжнього профілю гірки не дозволяють реалізувати таку оптимальну форму. Тому поздовжній профіль гірки проектують з декількох елементів, крутизна яких поступово зменшується у напрямку від вершини гірки до сортувальних колій.

У першу чергу виділяють у окремі елементи гальмівні позиції. Для визначення довжини цих елементів намічають положення точок перелому профілю (точки А, Б, В, Г, Д, Е на рис.3.4), які розташовують таким чином, щоб вертикальні криві, якими сполучають суміжні елементи різної крутизни, знаходились за межами гостряків і хрестовин стрілочних переводів та балок вагоноуповільнювачів. Для цього точки перелому проектують від них на відстані DS не менш ніж тангенса вертикальної кривої, величина якого дорівнює:

де RВК - радіус вертикальної кривої, м;

Di - алгебраїчна різниця уклонів суміжних елементів, ‰.

Таким чином, перший після ВГ перелом профілю необхідно проектувати не ближче 3,125 м від стрілочного переводу або уповільнювача, а інші переломи - на відстані 2 - 3 м від останніх. Допускається розміщення вертикальної кривої всередині стрілочного переводу між гостряками та хрестовиною. У цьому випадку точку перелому профілю необхідно проектувати на відстані 2 - 3 м від центра переводу у бік хрестовини (точки Ю₁ , А₁ на рис. 3.4). У межах глухого пересічення переломи профілю не допускаються.

Уклони елементів (рис. 3.4) сортувальних колій (i_к), паркової ГП (i_пгп), стрілочної зони (i_сз) визначають згідно з викладеними у п.3.1 вимогами. Уклони решти елементів визначають розрахунками, для яких використовують наступні умови.

Сума профільних висотусіх елементів повинна відповідати висоті гірки, тобто

Сума профільних висот елементів від ВГ до початку ГП1 повинна відповідати максимальній профільній висоті головної ділянки, тобто

(3.1 )

Різниця уклонів перших елементів спускної частини гірки не повинна перевищувати Di_max=25‰

i₁ - i₂ £ Di_max . (3.2)

Довжина прямої у профілі ділянки першого елемента (рис. 3.1) повинна бути не менш ніж d_1min=20м

d₁ ³ d_1min. (3.3)

Крім викладених, повинні витримуватися умови, що стосуються окремих елементів профілю: i_1min £ i₁ £ i_1max , i_гп1 ³ 12‰ , а також рекомендації щодо увігнутого окреслення поздовжнього профілю, тобто

i₁ ³ i₂ ³ i_гп1 ³ i_пр ³ i_гп2. (3.4)

Інструкція [1] явно не забороняє опуклість профілю. В окремих випадках вона може мати місце між окремими елементами, наприклад i_гп1 < i_пр , i_пр < i_гп2 , i_сз < i_пгп , але такі рішення потребують відповідного обґрунтування.

Розглянемо можливу методику розрахунку на прикладі приведеної на рис. 3.4 принципової схеми поздовжнього профілю (головна ділянка типу 1).

Враховуючи відомі параметри елементів профілю від ГП2 до РТ, визначають профільну висоту ції ділянки:

H_B = (i_гп2l_гп2 + i_сзl_сз + i_пгпl_пгп + i_кl_к)·10^-3.

Щоб отримати найбільш якісний (динамічний) профіль, доцільно повністю використовувати максимальну профільну висоту головної ділянки (h_1max), тобто проектувати профіль через точку С (рис. 3.4), яка відповідає цій висоті. Приймаючи попередньо h_{1 =} h_1max і i_гп1 = i_гп1min , можна визначити уклон проміжної ділянки (випадок 1 на рис. 3.4):

(3.5)

Якщо умова (3.4) порушена, тобто отримано i_пр < i_гп2, слід прийняти i_пр = i_гп2 і розрахувати нову величину h₁ (випадок 2 на рис.3.5):

Якщо отримано i_пр > i_гп1 , як варіант, може бути прийнятий опуклий профіль з подальшим його обґрунтуванням, або виконаний з використанням (3.5) розрахунок середнього уклону за умови i_гп1 = i_пр.

Для розрахунку уклонів головної ділянки можна використати умову (3.1), яку для поточної величини h₁ £ h_1max і наведених на рис. 3.5 позначень елементів можна записати рівнянням:

(3.6)

де L₁ - довжина першого елемента профілю від ВГ, м.

Елемент pi₁ в (3.6) являє собою тангенс вертикальної кривої на вершині гірки у бік спускної частини, тобто T_c=pi₁ , а коефіцієнт р розраховується як

Приймаючи i₁ = i_1max , з (3.6) визначається:

Якщо одержана величина i₂ не відповідає умові (3.2), тобто i₁ - i₂ > Di_max , розрахунок величин i₁ , i₂ виконується шляхом розв’язання системи рівнянь (3.2) і (3.6), рішення якої (випадок 3 на рис. 3.5) знаходять за виразами:

;

i₂ = i₁ - Di_max .

Одержаний профіль гірки відповідає мінімальній розрахунковій висоті (H_р), тобто умові забезпечення мінімальної дальності пробігу вагонів, і являє собою один з можливих варіантів конструкції. Інші варіанти можуть бути отримані шляхом збільшення уклонів елементів профілю з урахуванням викладених обмежень (випадок 4 на рис. 3.5). При цьому висота гірки розглядається як конструктивна (H_к), є функцією параметрів профілю H_к = Sil10^-3 та відповідає умові H_к>H_р,

Можливі варіанти висоти та профілю гірки перевіряються на відповідність передбаченим ПіНП технологічним вимогам. Варіанти, які відповідають цим вимогам, порівнюються техніко-економічними розрахунками і визначається ефективний варіант. У цьому полягає суть методики комплексного розрахунку висоти та профілю сортувальної гірки.