Лекція №2. Методика та нормативи визначення висоти сортувальної гірки.

Висотою сортувальної гірки називають різницю рівнів вершини гірки (ВГ) і розрахункової точки (РТ). Висота гірки повинна забезпечувати пробіг вагонів розрахункової вагової категорії при несприятливих умовах роботи гірки від ВГ до РТ.

В розрахунках висоти гірки, як розрахунковий бігун (РБ), приймається чотирьохвісний критий вагон з роликовими підшипниками, або вагон того типу, потік яких повинен перероблюватися на гірці. Дані про структуру вагонопотоку, що перероблюється на гірці (при їх наявності), подаються у вигляді розподілення ваги вагонів (табл. 2.1). В розподіленні виділяється група легковагових вагонів із загальною часткою і визначається середньовзважена вага вагона у цій групі, що приймається як вага РБ:

,

де - середня вага вагона і-го розряду розподілення, тс;

Р_і - частка вагонів і-го розряду розподілення, %.

Таблиця 2.1.

При відсутності даних про структуру вагонопотоку, вага РБ приймається Q_РБ=25 тс.

Згідно з ПіНП РТ приймається на розрахунковій важкій сортувальній колії на відстані 50 м від вихідного кінця останнього вагоноуповільнювача або башмакоскидувача паркової гальмової позиції.

Розрахунковим важким вважається маршрут, для якого сумарна питома робота усіх сил опору руху при скочуванні бігуна РБ має найбільшу величину. Для окремого пучка колій важкий маршрут слід визначати серед колій з найбільш віддаленим розподільним стрілочним переводом. Важкою серед них можна вважати колію з найбільшим кутом (сумою кутів) повороту кривих за останнім стрілочним переводом.

Розрахунковими метеорологічними параметрами несприятливих умов роботи гірки вважають параметри того місяця, в якому поєднання температури повітря, швидкості і напрямку вітру створює найгірші умови скочування РБ.

Висота гірки може бути визначена з наступної схеми:

Рис. 2.1.

Н_г=(h_осн+ h_ск+ h_св+ h_сн)– h₀ = h_w– h₀

де h_осн, h_ск, h_св, h_сн – питома робота відповідних сил опору руху: основного, стрілок і кривих, середовища і вітру, від снігу та інею, тсм/тс;

h_о – енергетична висота, яка відповідає мінімальній швидкості розпуску V_оmin (V_оmin – 1.7 м/с для ГПП і ГВП, 1.4 м/с для ГСП, 1.2 м/с для ГМП), м е.в.

Згідно з результатами експериментальних досліджень на діючих сортувальних гірках, h_w являє собою випадкову величину, яка залежить від великої кількості факторів і має розподілення, близьке до нормального закону. Для цього закону характерно, що розрахункове значення випадкової величини, визначене на рівні трьох середньоквадратичних відхилень s[h_w] від математичного очікування М[h_w] охоплює більше 99% можливих значень, тобто

h_p = M[h_w] + 3s[h_w],

Висота гірки H_р , яка визначена з використанням h_р , буде відповідати умові забезпечення пробігу вагонів до РТ з ймовірністю Р>0.99.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що коефіцієнт варіації випадкових значень h_w у середньому становить:

звідки s[h_w]=0.25 М[h_w].

Тоді розрахункове значення h_p може бути визначене як

h_p=M[h_w] + 3·0.25 M[h_w] = 1.75 M[h_w].

Згідно з викладеним, розрахункова (найменша) висота гірки визначається:

(2.1)

де 1.75 - міра відхилення розрахункового значення суми ( h_осн + h_ск+ h_св) від її середньої величини;

- середні значення питомої роботи відповідних сил опору руху: основного, стрілок і кривих, середовища і вітру, тсм/тс;

h_сн - питома робота сили опору руху від снігу та інею, тсм/тс;

h_о - енергетична висота, яка відповідає швидкості розпуску V_оmin, м е.в.

Для визначення параметрів, що входять до (2.1), а також можливості виконання подальших розрахунків, складають розгорнутий план окремого маршруту і приводять його масштабне графічне зображення на аркуші креслень. На розгорнутому плані зображають його складові елементи і наводять їх параметри:

- прямі відрізки колій, їх довжину (l, м);

- криві ділянки, їх довжину (К, м) та величину кута повороту (j, град);

- стрілочні переводи, їх повну довжину (l_сп, м);

- вагонні уповільнювачі на гальмових позиціях, їх довжину (l_ГП, м);

- вершину гірки, останній граничний стовпчик, розрахункову точку та відстані до них відносно елементів плану (l, м).

Для визначення питомих сил опору руху при виконанні конструктивних розрахунків сортувальної гірки користуються середніми швидкостями руху вагонів V_i , які встановлені для окремих розрахункових ділянок гірки залежно від її потужності Межами розрахункових ділянок прийнято вважати початок кожної гальмової позиції.

З розгорнутого плану маршруту згідно з визначеними межами розрахункових ділянок визначають їх параметри: довжину (L_і), кількість стрілочних переводів n_і та суму кутів повороту Sj_і.

Використовуючи отримані дані, для кожної розрахункової ділянки гірки визначають втрати питомої енергії на подолання опору руху, тсм/тс:

основного ,

стрілочних переводів та кривих ділянок .

Після цього визначають сумарні по маршруту втрати питомої енергії на подолання відповідних сил опору руху:

Величина визначається як сума середніх значень питомої роботи сил опору середовища і вітру на окремих ділянках гірки, тсм/тс:

,

де - середня величина питомого опору руху від середовища і вітру на і-й ділянці гірки, кгс/тс.

Величина розраховується як середньовзважена між окремими значеннями опору середовища і вітру відповідних напрямків (румбів):

, (2.2)

де w_свij - питомий опір середовища і вітру, що відповідає швидкості вітру j-го румба на і-й ділянці гірки, кгс/тс;

Р_j - повторюваність вітру j-го румба.

Згідно з ПіНП, при визначенні розрахункових параметрів несприятливих умов роботи до розрахунку слід приймати усі напрямки вітру, які є зустрічними напрямку розпуску. Для визначення зустрічних (попутних) розпуску напрямків вітру будують розу вітрів (рис. 2.2) і на неї накладають напрямок розпуску, який відповідає положенню у просторі осі спускної частини горловини, і орієнтують його відносно сторін горизонту азимутом напрямку розпуску (А_нр). Останній являє собою кут, який вимірюється за годинниковою стрілкою між напрямком “Північ” і вектором напрямку розпуску (рис. 2.2).

Зустрічними вважаються усі напрямки, які розташовані з одного (зустрічного вектору розпуску) боку лінії, що перпендикулярна напрямку розпуску, тобто мають до нього кути b £ 90^о (рис. 2.2). Попутні напрямки розташовані з протилежного боку і мають кути до напрямку розпуску 90^о<b £ 180^о.

Питома робота сил опору руху від снігу та інею розраховується, тсм/тс

h_сн = w_снL_сн 10^-3 ,

де L_сн - довжина зони дії снігу та інею, м.

Довжина зони L_сн визначається за даними плану маршруту як відстань між початком рамних рейок першого розподільного стрілочного переводу пучка сортувальних колій і розрахунковою точкою.

Величину h_o розраховують для бігуна РБ при швидкості розпуску V_omin , яку приймають у залежності від потужності гірки:

Для гірок малої потужності висоту гірки розраховують згідно з викладеною методикою і наступними особливостями. При наявності гальмової позиції на спускній частині гірки міру відхилення у формулі ( 2.1) приймають 1.5 замість 1.75. При відсутності гальмових позицій на спускній частині висоту гірки розраховують

(2.3)

У останньому випадку величину h_орозраховують при швидкості розпуску V_о=0.8 м/с.

Методика комплексного проектування висоти i профілю сортувальної гірки полягає у визначенні таких параметрів гірки, якi б відповідали встановленим вимогам щодо дальності пробігу вагонів, швидкості розпуску i переробної спроможності. Отримана з допомогою (2.1), (2.3) висота гірки відповідає тільки умови забезпечення мінімальної дальності пробігу вагонів, що є необхідною, але не достатньою умовою для вiдповiдностi усім вимогам. Тому H_р слід розглядати не як остаточний результат, а як початковий етап комплексного розрахунку висоти i профілю гірки.