данного типа В. с. новым нагрузкам и условиям движения их, является необходимым определять прежде всего внешние силы и моменты, действующие на элементы В, с: балласт, шпалы и рельсы; затем - напрялее-ния в этих элементах. На основании таких расчетов устанавливаются как данные, подробно характеризующие соответствующий тип В. с. (профиль и вес рельса, размеры шпал и расстояния между ними, род балластного слоя), так и предельные скорости предположенных к обращению подвижных нагрузок. Ниясе мы приводим вкратце установленные для наших дорог правила приближенного расчета В. с, в виду большой сложности точных расчетов усилий, которым подвергаются элементы В. с.

А. Определение внешних сил и моментов. Максимальное вертикальное давление Rg одного подвижного груза Р на элементы В. с. и максимальный момент Mg определяются по динамическ. реакциям колес по методу сплошного упругого основания. Эти реакции берутся для паровозов из паспортных книжек, а для тендеров и вагонов-из веса их, увеличенного перегрузом от колебания рессор; этот перегруз равен произведению из степени жесткости рессор и полуамплитуды колебания, которая принимается равной 15 мм. Для определения величин Mg и Rg необходимо учесть относительную жесткость пути у = где Е-модуль

упругости рельсов, принимаемый равным 2 ООО ООО кг/см, I-момент инерции рельса в см* с учетом степени износа около 6 мм, так что 7=0,83Jo, Z-наибольшее расстояние между осями шпал в см, В-сила, погружающая в балласт полушпалу на 1 сж и вы-ралсающая жесткость опор рельса. Эта сила

равна ссС, где а-коэфф., учитывающий

влияние изгиба шпал и принимаемый при нормальной колее равным 0,90, а - длина шпалы, Ъ - ширина нижней постели шпалы, а С - коэфф. балласта или коэфф. постели шпалы, характеризующий податливость шпальной постели под временной нагрузкой. На основании опытов над различными сортами балласта на земляном полотне разнообразных качеств установлены следующие численные значения коэффициента С:

с = 3 кг/см* - при плохом балласте на посредственном полотне;

С = 4 кг/см* - при хо рошем балласте на посредственном полотне или при посредственном балласте на хорошем полотне;

С = 5 кг/см* - при хорошем балласте на хорошем полотне.

Т. О. под действием одного груза Р изгибающий момент в рельсе Mg и вертикальное давление Rg, передаваемое на шпалу от рельса и дальше от рельса балласту, определяются по формулам:

Формулы эти применимы, когда рельс прижат к шпалам соседними с Р грузами. Если рельс при изгибе может подняться с опор, то MgKRg увеличиваются на 9%, т. е.

Когда на рельс кроме груза Р действуют

еще смежные грузы Pi, Р...... то значения

Mg и Rg будут:

где А* и - коэфф-ты влияния соседних с Р грузов Pi, Р ... Эти коэфф-ты определяются из приведенной ниже таблицы 5 по вычисленной предварительно величине

4/-п-

llEI

где X (в см)-расстояние грузов Pj, Р3,... от груза Р.

Табл. 5. - Коэффициенты и tjb функции от tp.

Для расчета элементов В. с. необходимо учесть неровности и выбоины в бандажах и рельсах, в виду чего Л/и Rg необходимо умножить на коэфф. т, зависящий от скорости движения груза. Величина этого коэффициента принимается: 1) для пассажирских паровозов-за 1 при нулевой скорости, за 2- при скорости 100 км/ч; 2) для товарных паровозов-за 1 при нулевой скорости, за 1,8- при скорости 50 км/ч. Для скоростей от О до конструкционной значения коэфф-та т определяются по закону прямой линии, т.е.

Шпасс. = 1 + {55 Штов. = 1 + где V-скорость движущейся нагрузки в км/ч. Таким образом в конечном итоге при расчете элементов верхнего строения следует исходить из внешних усилий: Mma = mMg и R xmRg

или, после подстановки значений и Bg,

M a.=fP -f-yS/P, (1)

где = Р + fiPi + А/,Р, +

и Еша =vi lS?. (2)

где i:riP = P + ViPi + V2Pz+---

Б. Определение напряжений. 1) Напрялеение в балласте определяется по формуле Винклера р = С-у. Эта формула предполагает, что упругий прогиб шпалы на балласте у всегда останется пропорциональным уд. давл. р в данной точке; С- коэфф. пропорциональности, к-рый при / = 1 делается равным р. Наибольшее упругое по-грунсение шпалы в балластный слой у определяется из вырансеиия:

. Rmax тВц

~ D ~ D

Определив прогиб шпалы у, получим напряжение в балласте из выражения:

По величине же напряжения р можно судить как о требуемом сорте балласта, так и о степени рациональности рассчитываемого типа В. с. в целом. Допускаемые напряжения для различных сортов балласта установлены:

в 4 кг/см* - для балласта из мелкого песка, 5 кг/см - для балласта из среднего песка, 6 пг/см* - для балласта из щебня и крупного песка.

2) Напряжения в рельсах определяются по формуле строительной механики:

0=кг1см*, (4)

где W-момент сопротивления рельса, при чем W берется также с учетом износа рельса в 6 мм, так что W=0,87 Wo- Допускаемые напряжения в рельсах при указанном способе расчета принимаютсяв 3 ООО кг/см. Пользуясь формулой (4), можно по заданным значениям а, Р, I, а и Ъ определить предельную допустимую скорость движения системы грузов v км/ч, которая входит в выражение динамического коэффициента т.

3) Напряжения в шпалах должны определяться в сечениях под рельсом, где они вследствие изгиба имеют наибольшие значения. Изгибающий момент для сечения под рельсом определяется по следующей фор муле Циммермана:

М=Е -.[(гр]. (5)

Етая получается из ф-лы (2),а L = у

где jE =120 000 кг/см - модуль упругости дерева, Г-момент инерции сечения шпалы, С-коэффициент постели и Ъ-ширина нижней постели шпал; [ р] представляет функцию от Л и р, определяемую по таблицам Циммермана, при чем = где а - длина

шпал, а (г - половина расстояния ме-

жду осями рельсов в пути). Определив по ф-ле (5) наибольший изгибающий момент, находят наибольшее напряжение в шпале:

где W-момент сопротивления шпалы. Напряжение от изгиба в здоровых шпалах не должно превосходить 250 кг/см.

Лит.: Петров И. П., Записки Ими. русск. технич. о-ва , СПБ, 1903, 2, 12, 1904, б, 1905, 1, и Железнодорожное дело , СПБ, 1904, 5; Стецевич И. Р., О сопротивлении верхнего строения, Изв. Собрания инж. путей сообщения , СПБ, 1895, 9, 10; его ж е, Об устойчивости ж.-д. пути, СПБ, 1897; его ж е, О новой теории верхнего строения ж.-д. пути Н. П. Петрова, Железнодорожное дело , СПБ, 1904, 46; Холодецкий А. А., Исследование влияния подвижной нагрузки на службу рельсов, Инженер , Киев, 1894, S, б, 7/8; его же, Исследование влияния внешних сил на верхнее строение ж.-д. пути, Киев, 1897; Оппенгейм К. А., Об установлении нормальн. типов верхн. строения пути русск. ж. д., М., 1918; его же. Успехи загр. техники и новейшие течения в области устр. рельс, пути (1912-22 гг.), М., 1923; Кюнер К. Э., Проблемы усиления верхн. строения пути в связи с явлениями угона и действием темп-ры, доклад XXXIII Совещательному съезду службы пути, 1922; его же, Стаби-лнвацин рельсовых ниток как непременное условие устойчивости верхнего строения пути, доклад XXXIV Совещательн. съезду службы пути, 1923; Zimmer-mann Н., Die Berecbnung d. Eisenbahn-Oberbaues, В., 1888; Zlmmermann H., Die Wirkungswelse d. Bettung nach Versuchen d. Reichseisenbabnen, Organ f.d. Fortschritte des Eisenbahnwesens , Wiesbaden, 1888, p. 41, 184; Zimmermann H., Die Seitenkrafte zwischen Schiene und Rad, Z. d. VDI , В., 1890, p. 1387; Zimmermann H., Zentralblatt d. Bauver-waltung . В., 1882, 1888, 1890; В r a u n i n g K., Die Grundlagen des Gleisbaues, В., 1920; В u с h h о 1 z, Der Rippenplattenoberbau auf d. Holzschwellen, Die Gleistechnib, В., 1927, 7-8. H. Миленгвувен.

II. Верхнее строение трамвайных путей.

По сравнению с ранее описанным В. с. жел. дорог В. с. трамвайных путей имеет свои характерные особенности, вызываемые: расположением трамвайных путей на замощенных городских проездах (т. н. закрытое верхнее строение), наличием добавочной нагрузки от движения городских экипансей и необходимостью осуществлять обратную проводку электрич. тока по рельсовым ниткам. Указанные причины требуют при устройстве В. с. трамвайных путей принятия во внимание следующих положений: 1) В. с. должно соответствовать размерам движения, нагрузкам, скоростям и тину подвижного состава, к-рые приняты на данном трамвае; 2) В. с. должно соответствовать плану, профилю и типу замощения каждого данного уличного проезда, составляя с мостовой одно целое, так как разрушение В. с. влечет за собой расстройство замощения и наоборот; при этом необходимо принимать во внимание также подземные уличные сооружения (водостоки, водопровод, канализацию, газовую и кабельную сети); 3)экипажи, движение по проездам не должно быть затруднено наличием трамвайных путей и ие должно вызывать разрушения В. с; 4) в виду того, что ремонт трамвайных путей связан с разборкой замощения и с нарушением уличного движения, верхнее строение должно быть устроено так, чтобы не требовалось производить частый ремонт его, а смена отдельных частей была, по возможности, облегчена и не требовала разборки всего устройства; 5) частые и разнообразные по величине и направлению нагрузки не должны расстраивать соединений отдельных частей и вызывать перемещений рельсов и расстройства замощения; 6) В. с. должно иметь необходимые устройства для отвода воды как с поверхности путей, так и от основания;

7) очистка путей от снега, льда, уличного мусора и пр. пе д. б. затруднена особенностями конструкции B.C., при этом состояние поверхности рельсов не должно препятствовать прохождению обратного электрического тока в местах контакта с ними колес вагона; 8) обеспечивая надлежащую проводку электрического тока, В. с. не должно содействовать образованию блуждающих токов и появлению связанного с ними электролиза, разрушающего металлич. подземные сооружения (трубы и кабели). Все эти условия, с одной стороны, значительно усложняют конструкцию В. с. трамвайных путей по сравнению с открытым ж.-д. В. с, а с другой-вызывают наличие самых разнообразных типов как отдельных частей, так и всего устройства В. с. в целом. Почти все трамвайные нреднриятия имеют в одном и том же городе несколько конструкций В. с, и стандартные типы прививаются в этой области с большим трудом; в последнее время отдельными странами и трамвайными объединениями вырабатываются стандарты.

В. с. трамвайных путей состоит из рельсов, скреплений, электрических соединений, основания и путевого замощения.

Рельсы для трамвайных путей, в соответствии с условиями работы их (крутые подъемы, спуски, частое торможение вагонов, загрязненность рельсовых поверхностей и др.), д. б., по возможности, массивны, иметь большой момент сопротивления во избежание прогибов и деформаций, могущих расстраивать основание и прилегающее замощение. Наличие мостовой требует увеличения высоты рельса (140-225 мм вместо 100-140 мм ж.-д. рельсов). Площадь поперечного сечения д. б., по возможности, большой (5 ООО-8 ООО лш) для уменьшения сопротивления прохождению электрич. тока. Применение сварки рельсовых стыков также требует усиления профиля рельсов. Укладка рельсов непосредственно на щебеночное основание вызывает необходимость уширения рельсовой подошвы, к-рая обыкновенно равна высоте рельса. Для обеспечения беспрепятственного качения реборд колес в самом рельсе устраивают специальный жолоб глубиной от 25 до 45 мм, иногда заменяемый специальным устройством в мостовой. Такое устройство применяется сравнительно редко, так как оно увеличивает износ реборд колес, осложняет устройство мостовой, требуя укладки фасонных камней, и затрудняет движение городских экипажей и пешеходов. Большинство рельсов (до 80%), укладываемых на городских трамвайных путях, желобчатые типа Феникс (фиг. 17; размеры в мм); на американских трамваях применяют рельсы ступенчатые (фиг. 18; размеры в мм), облегчающие их очистку, устройство замощения, а также проезд экипажей; рельсы типа Виньоль применяют на улицах с малым гужевым движением, а также на загородных линиях; специальные трамвайные профили виньо-левских рельсов имеют большую высоту и вес, из ж.-д. же типов применяются наиболее тяжелые. На путях с кривыми малого радиуса (до 13 ж) применяют рельсы с утолщенной и новышенной губой, образующей

более широкий жолоб и рассчитанной на усиленный износ. При применении рельсов типа Виньоль на кривых устраивают приставной контр-рельс (фиг. 19; размеры даны в мм). Для укладки внешних ниток кривых применяют рельсы с мелким желобом; на мостах нередко укладывают особые рельсы

Фиг. 17.

Фиг. 18.

Фиг.

С уменьшенной высотой. В общем разнообразие типов трамвайных рельсов чрезвычайно велико. Разработанные в некоторых странах стандарты обыкновенно дают несколько типов рельсов для малых, средних и больших городов в зависимости от размеров движения по путям. Города СССР в настоящее время применяют выработанные Постоянным бюро всесоюзных трамвайных съездов и изготовляемые Югосталыо желобчатые рельсы двух типов: Феникс объединенный Ь-для больших городов (фиг. 17) и Феникс объединенный II -для средних и малых городов, при чем каждый тип имеет соответствующий профиль для кривых.

Требования, предъявляемые к трамвайным рельсам, отличаются от предъявляемых к желез но дорожи., т. к. условия работы различны. Трамвайные рельсы, благодаря уклонам, частым торможениям и загрязненной поверхности, сильно истираются; с другой стороны, менее тяжелый, чем на ж. д., нодвиншой состав, усиленный профиль рельсов и наличие мостовой уменьшают возможность и опасность поломки рельсов. В виду этого трамвайные рельсы изготовляют из жесткой стали, хорошо сопротивляющейся износу. Эта сталь обыкновенно содерлшт около 1% Мп, 0,5% С, 0,2% Si, менее 0,05% Р, менее 0,05% S; разрывное усилие стали 70-90 кг/.иж, относительное удлинение 12-7%, предел упругости 35-ЪОкг/мм. Во избежание частой смены изношенных рельсов в последнее время применяют рельсы из стали специальных сортов: марганцовистой (с содерлсанием около 11-13% Мп, около 1,0-1,2% С), хромо-никелевой, ферротитановой (0,1% Ti, 0,8- 0,4% С, 0,7-0,9% Мп) и других.

Длину отдельных рельсов делают по возможности большой (15-18 м), т. к. °-ные влияния компенсируются наличием мостовой, создающей боковым трением противодействие изменению длины рельсов. Это обстоятельство позволяет с успехом применять сварку трамвайных рельсов почти без ограничения длины свариваемых участков (нормально сваривают рельсы но 10 звеньев с пропуском кривых малых радиусов).