У практичних розрахунках найчастіше припускаються помилок саме при визначенні розрахункового ухилу шляху (частини шляху), на якому розташовується закріплюється рухомий склад. Складність розрахунків визначається великою різноманітністю сполучень ділянок шляху з різними ухилами.
Можна виділити чотири види профілю:
Монотонний профіль (рис.4.1.), Коли, починаючи з найвищої точки профілю колії, розташованої в одній його стороні, всі наступні точки перелому профілю будуть розташовуватися нижче неї. При цьому жодна проміжна точка перелому профілю не опускається нижче крайньої точки в іншому кінці шляху, або більше ординати точки на початку шляху.
Рис.4.1. монотонний профіль
Пилкоподібний (ламаний) профіль (рис.4.2.), Коли відрізки шляху можуть мати напрямок спуску в різні боки, але і в цьому випадку ординати проміжних точок перелому профілю не повинні бути менше ординати, останньої точки на іншому кінці шляху, або більше ординати точки на початку шляху.
Рис.4.2. пилкоподібний профіль
Для монотонного і пилообразного профілю середній ухил на всьому протязі шляху буде одностороннім, тобто спрямованим в одну сторону.
Опуклий «гора» профіль (рис.4.3.), Коли хоча б одна проміжна точка перелому профілю розташовується вище будь крайньої точки.
Рис.4.3. опуклий профіль
Увігнутий ( «яма») профіль (рис.4.4.), Коли хоча б одна точка перелому профілю одночасно нижче обох крайніх точок шляху.
Рис.4.4. увігнутий профіль
Для опуклого профілю спуск кожної частини шляху від найвищої точки перелому буде направлений в різні боки до кінців шляху (до стрілочних горловин), а при увігнутому - від кінців шляху до його середньої частини (точці або плато - горизонтального елемента).
При визначенні розрахункового ухилу шляху необхідно врахувати два фактори:
- склад (група вагонів) займає всю корисну довжину шляху;
- склад (група вагонів) займає частину шляху;
У першому випадку достатньо визначити наведений ухил всього шляху і цей ухил використовувати для розрахунку норми закріплення саме таких складів, тобто займають всю корисну довжину шляху.
У другому випадку обов'язковим є два розрахунки наведеного ухилу з обох кінців шляху і саме тієї його частини, яку займає розглянутий склад (група вагонів). В цьому випадку наведений ухил, розрахований для всієї корисної довжини колії, не може бути використаний для розрахунку норми закріплення складу (групи вагонів), що не займає всю довжину шляху.
Покажемо це на прикладі. У загальному вигляді середній (наведений) ухил шляху (частини шляху), ‰, можна розрахувати за формулою
де - сума творів значення ухилу елемента шляху в ‰ на відповідну довжину, м; - довжина шляху, для якої розраховується середній ухил, включаючи елементи з нульовим ухилом, м.
Ухили елементів профілю можуть бути направлені в протилежні сторони. Тоді в розрахунковій формулі ухили одного напрямку записуються зі знаком плюс, а іншого - зі знаком мінус. Розрахунок середнього ухилу для всієї довжини шляху наведено на рис.4.5.
Підсумкове значення середнього ухилу може виявитися зі знаком мінус (-). Це вказує лише на напрямок спуску, а розрахунок числа гальмових башмаків необхідно проводити по модулю отриманої величини середнього ухилу.
При розрахунку числа гальмових башмаків в даному випадку значенням середнього ухилу, рівним 1,12 ‰ можна користуватися, тільки якщо склад займає всю довжину шляху.
Якщо ж група вагонів займає не всю довжину шляху, то середній ухил відповідної частини шляху може виявитися відмінним від середнього ухилу, розрахованого для всієї довжини шляху.
Рис.4.5. Фактичний (а) і наведений (б) профіль колії; 1 і 8 - точки перелому профілю колії; на схемах (а) і б) в чисельнику - ухил, ‰, в знаменнику - довжина, м.
Так на ділянці в лівій частині шляху протяжністю 300 м. Середній ухил буде ‰, а на ділянці такої ж довжини в правій частині шляху
Тоді одним гальмівним черевиком можна утримати на ухилі 1,12 ‰ осі; на ухилі 3,15 ‰ (в лівій частині шляху) осі; на ухилі 1,70 ‰ (в правій частині шляху) осей.
Група вагонів в кількості 34 осей (в лівій частині шляху) розміститься на довжині м. Отже, при залишенні вагонів безпосередньо за точкою 1. що потрібно за умовою, вони виявляться на ухилі 4,8 ‰. А на такому ухилі одним гальмівним черевиком можна утримати лише осі. Групу ж вагонів в 34 осі треба закріплювати не одним, а двома гальмівними башмаками.
Подвійний розрахунок середнього ухилу частини шляху необхідно виробляти і в випадках, коли група вагонів, що підлягають закріпленню, займає більше половини корисної довжини колії. Наприклад, на шляху, наведеному на рис.4.5. необхідно закріпити гальмівними башмаками групу вагонів з 220 осей. Довжина такого складу буде м. Тут 3,5 - довжина вагона, що припадає на одну вісь (). Тоді при розташуванні вагонів від точки 1 середній ухил частини шляху, займаного цим складом буде
‰ а при розташуванні вагонів від точки 8
Величина ухилу відрізняється більш ніж в 2,5 рази, і ця обставина вимагає різного числа гальмових башмаків для закріплення одного і того ж кількості осей на одному і тому ж шляху, але розташованих на різних його частинах.
Визначати середній ухил для всієї корисної довжини колії і розраховувати по ньому відповідну норму закріплення рухомого складу при повному занятті шляху вагонами можна тільки для монотонного і пилообразного видів профілю. Для опуклого і увігнутого видів профілю необхідно визначати середній ухил кожної окремої частини шляху, розташованої від найвищої точки перелому до кінців шляху при опуклому і від кінців шляху до нижчої точки перелому при увігнутому вигляді профілю. При цьому на кожній частині шляху цих видів профілю його елементи можуть мати монотонний або пилкоподібний характер.
Середній ухил зазначених частин шляху при опуклому вигляді профілю може використовуватися для розрахунку числа гальмових башмаків тільки в тому випадку, якщо вагони розташовані на всій довжині відповідної частини шляху. Якщо ж вагони займають не всю довжину частини шляху від верхньої (нижньої) частини перелому профілю до кінців шляху, то розрахунок числа гальмових башмаків необхідно проводити за середнім ухилу частини шляху, фактично займаної вагонами або по окремих елементах шляху, як це буде показано далі.
Для увігнутого виду профілю потрібно також розраховувати середній ухил для всієї корисної довжини колії для того, щоб визначити необхідність додаткової укладання одного гальмівного башмака з боку протилежної спуску (при малих ухилах).
4.3.4. Методика розрахунку норм закріплення при різних видах профілю
У поїзної і маневрової роботи повинні виконуватися наступні умови:
а) потяг, який прибув на станцію, повинен зупинитися так, щоб локомотив знаходився безпосередньо біля кордону корисної довжини колії (вихідного (маршрутного) світлофора, граничного стовпчика, ізолюючого стику), і відстань від цієї межі до першого вагона було не більше довжини поїзного локомотива, так як саме від цієї точки починається розрахунок середнього ухилу і норми закріплення цього складу поїзда;
б) склад поїзда, виставленого для подальшого відправлення, повинен встановлюватися від кордону корисної довжини колії на відстані не більше довжини поїзного локомотива;
в) при маневрах вагони повинні залишатися безпосередньо біля кордону корисної довжини колії в тій його стороні, де працює маневровий локомотив. При причепленні додаткових вагонів група повинна осідати так, щоб останній залишається на шляху вагон перебував біля кордону корисної довжини колії;
г) у випадках прибуття на станцію поїзда, що не вміщається в межах корисної довжини колії (довгосоставний, підвищеної довжини) середній ухил повинен розраховуватися з урахуванням заняття цим складом частини стрілочної горловини станції.
Вищеназвані вимоги повинні бути встановлені відповідними нормативними документами (наказами Н, НОД) наведені в ТРА станції і строго виконуватися.
При виробництві розрахунку норм закріплення виникають ситуації, коли невідома величина середнього ухилу шляху або його частини, на якій розташовуються закріплюються вагони. У таких випадках необхідно визначати величину ухилу. Для цього основні формули перетворюються і приводяться до виду:
- перетворена формула 1 - ‰ (9)
- перетворена формула 2 - ‰ (10)
При розрахунках виникає необхідність визначити протяжність частини елемента профілю колії, на якому розміщується точка переходу ухилу через 1,0 ‰ і 0,5 ‰. Для цього можна користуватися формулами, перетвореними з формули (8), наведеної в п.4.3.3.
Якщо ухил елемента, на якому розташовується точка переходу має напрямок ухилу, протилежне ухилу попередньої частини шляху, то при переході ухилу через 1,0 ‰ шукана протяжність елемента складе величину, м
а при переході через 0,5 ‰
Покажемо це на прикладі профілю, зображеного на малюнку 4.8.
Припустимо, що через 1,0 ‰ ухил переходить на елементі 3. Тоді
Аналогічно і для випадку 0,5 ‰.
Якщо ж ухил елемента, на якому розміщується точка переходу, має ухил одного і того ж напрямку, що і ухил попередньої частини шляху, формули для визначення величини приймуть такий вигляд:
- при переході через 1,0 ‰
- при переході через 0,5 ‰
з того ж профілю (рис.4.8.) при переході ухилу через 1,0 ‰ на елементі 4 матимемо
У формулах 9-14: - число гальмівних черевиків; - кількість закріплених осей; - частина елемента профілю колії від його початку до точки переходу ухилу через 1,0 ‰ або 0,5 ‰; - протяжність попередньої частини шляху від розрахункової точки (А або В) до початку елемента з шуканої точкою, м; - середній ухил попередньої частини шляху, ‰; - ухил розглянутого елемента профілю колії, ‰.
Середній ухил шляху (частини), ‰, від розрахункової точки (А чи Б) до точки переходу величини ухилу через 1,0 ‰ або 0,5 ‰ можна визначити за формулою
Всі подальші розрахунки наведені з урахуванням використання наведених вище формул.
З метою спрощення розрахунків можна скласти допоміжну таблицю, що дозволяє для характерних значень середнього ухилу шляху визначати для одного, двох і трьох гальмових башмаків граничне число осей, яке вони можуть надійно утримати на місці закріплення (табл.4.2). Для ухилів від 0 до 0,5 включно закріплення проводиться без розрахунку числа Т.Б.
Кількість осей, що надійно утримувалися одним, двома, трьома гальмівними башмаками