Назад

Инструкции

П.6.1 Расчет повышений и понижений температуры рельсовых плетей, допустимых по условиям их прочности и устойчивости

Возможность укладки бесстыкового пути в конкретных условиях устанавливается сравнением допускаемой температурной амплитуды [T] для данных условий с фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры Tа.

Если TА <  [T], то бесстыковой путь можно укладывать.

Значение TА определяется как алгебраическая разность наивысшей tmaxmax и наинизшей tminmin температур рельса, наблюдавшихся в данной местности (при этом учитывается, что наибольшая температура рельса на открытых участках превышает на 20 °С наибольшую температуру воздуха):

TА = tmaxmax - tminmin.

Расчетные максимальные и минимальные температуры рельсов в различных пунктах железнодорожной сети приведены в приложении 11.

Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов:

[T] = [∆tу] + [∆tр] - [∆tз],

где [∆tу] - допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии сжимающих продольных сил;

[∆tр] - допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих продольных сил;

[∆tз] - минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются плети; по условиям производства работ для расчетов он обычно принимается равным 10°С, но при необходимости его можно уменьшить до 5°С, если предусматривать закрепление плетей осенью, в пасмурную погоду, в ранние утренние или вечерние часы, когда температура рельсов в процессе закрепления изменяется медленно, или когда плети планируется вводить в расчетный интервал температур с применением принудительных средств (растягивающие приборы, нагревательные установки).

П.6.1.1 Допускаемое повышение температуры рельсовых плетей [∆tу] устанавливается на основании теоретических и экспериментальных исследований устойчивости пути. Данные для уложенных вновь или переложенных повторно с переборкой рельсошпальной решетки рельсовых плетей при различных конструкциях верхнего строения пути приведены в таблице П.6.1.

П.6.1.2 Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей определяют расчетом прочности рельсов, основанным на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменений температуры, не должна превышать допускаемое напряжение материала рельсов:

кпσк + σТ + σt ≤ [σ]

где кп - коэффициент запаса прочности (кп = 1,3 для рельсов первого срока службы и старогодных рельсовых плетей, прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование и диагностирование в пути; кп = 1,4 для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переложенных без шлифования);

σк - напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба и кручения под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;

σt - напряжения в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении температуры рельса по сравнению с его температурой при закреплении, МПа; [s]-допускаемое напряжение (для термоупрочненных рельсов [s] - 400 МПа).

ТаблицаП.6.1 Допускаемые повышения температур рельсовых плетей

Тип рельсов

Эпюра шпал

Повышение температуры рельсовой плети [∆tу], °С, допускаемое по условию устойчивости пути

в пря-мом

участке

в кривых радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Со щебнем из скальных пород

Р75

2000

58

53

51

49

47

45

42

39

36

-

-

 

1840

54

50

47

46

44

41

39

36

33

-

-

Р65

2000

58

53

51

49

47

43

41

38

34*)

29*)

28*)

 

1840

54

50

47

46

44

41

39

36

32

-

-

Р50

2000

63

58

55

54

51

48

46

43

39

-

-

 

1840

57

52

49

48

46

43

41

38

35

-

-

С асбестовым балластом

Р75

2000

55

52

48

47

45

43

40

37

34

-

-

 

1840

51

48

45

44

42

40

36

35

32

-

-

Р65

2000

55

52

48

47

44

42

39

35

32

-

-

 

1840

52

48

45

43

41

39

36

32

29

-

-

Р50

2000

60

55

52

51

49

47

43

40

37

-

-

 

1840

55

51

48

47

45

44

39

37

34

-

-

С гравийным и песчано-гравийным балластом

Р75,

2000

45

40

36

34

32

27

-

-

-

-

-

Р65

1840

42

37

33

32

29

25

-

-

-

-

-

Р50

2000

49

44

40

38

35

30

-

-

-

-

-

1840

46

40

36

35

32

27

-

-

-

-

-

*) В кривых радиусами 350, 300 и 250 м [∆tу]увеличиваются соответственно:

  • до 38, 33 и 320С - при укладке железобетонных шпал с повышенным (не менее чем на 25% по сравнению с типовыми Ш-3) сопротивлением сдвигу поперек оси пути;
  • до 37, 32 и 310С - при омоноличивании плеча и откоса балластной призмы со стороны наружного рельса;
  • до 41, 36 и 350С - при омоноличивании плеча и откоса балластной призмы и применении шпал с повышенным сопротивлением сдвигу.

Напряжения в подошве рельса σк определяют по правилам расчета верхнего строения пути на прочность. При этом модули упругости подрельсового основания зимой при деревянных шпалах (uдз) принимают равными 40 и 50 МПа; при железобетонных шпалах (uзжб) с резиновыми и резинокордовыми прокладками - 120 и 130 МПа (соответственно при 1840 и 2000 шпал на 1 км).

Температурное напряжение, возникающее в рельсе в связи с несостоявшимся изменением его длины при изменении температуры:

σt = α • E∆t ≈ 2,5∆t ,

где α - коэффициент линейного расширения рельсовой стали (α = 0,0000118 1/град);

Е - модуль упругости рельсовой стали (Е = 210 ГПа = 2,1×105 МПа);

∆t - разность между температурой, при которой определяется напряжение, и температурой закрепления плети на шпалах, °С.

Наибольшее допускаемое по условию прочности рельса понижение температуры рельсовой плети по сравнению с ее температурой при закреплении:

[∆tр] = ([σ] -  кпσк) /  α • E = ([σ] -  кпσк) / 2,5.

В соответствии с указанным порядком расчета определены и приведены таблице П.6.2 допускаемые по условию прочности понижения [∆tр] температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой их закрепления для бесстыкового пути с термоупрочненными рельсами типа Р65 первого срока службы на железобетонных шпалах и щебеночном или асбестовом балласте в зависимости от типа обращающихся локомотивов, реализуемой скорости движения и радиусов кривых. При промежуточных значениях радиусов величины [∆tр] определяются интерполяцией.

Таблица П.6.2  Допускаемые понижения температур рельсовых плетей

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз ВЛ10, К, М, УК

60

106

106

108

108

107

105

104

102

101

99

96

80

99

99

101

101

100

98

96

94

93

90

-

100

91

91

94

93

93

90

88

-

-

-

-

Электровоз ВЛ10У

60

99

99

101

101

100

98

96

94

93

90

87

80

90

90

93

92

92

89

87

85

84

81

-

100

81

81

85

84

83

80

78

-

-

-

-

Электровоз ВЛ11

60

106

106

108

108

107

105

104

102

101

99

96

80

99

99

101

101

100

98

96

94

93

90

-

100

91

91

94

93

93

90

88

-

-

-

-

Электровоз ВЛ15

60

108

107

109

108

104

99

96

94

92

91

90

80

100

99

102

101

96

91

87

84

83

82

-

100

93

91

94

93

88

82

78

-

-

-

-

Электровоз ВЛ60

60

108

107

108

106

97

90

88

86

85

84

82

80

100

99

100

98

88

80

77

75

74

72

-

100

91

90

92

89

77

68

65

-

-

-

-

Электровоз ВЛ65

60

113

109

108

107

105

101

98

94

91

87

81

80

107

102

101

100

98

93

90

86

82

78

-

100

100

95

94

93

90

86

82

-

-

-

-

110

97

91

91

89

86

82

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз ВЛ80

60

111

106

105

104

102

100

99

99

99

98

97

80

103

98

97

95

93

91

90

90

89

88

-

100

95

89

88

86

84

81

80

-

-

-

-

110

91

84

84

81

79

76

-

-

-

-

-

Электровоз ВЛ80ТК

60

112

107

106

104

102

101

100

99

99

98

97

80

105

99

98

97

95

93

92

91

91

90

-

100

98

91

91

89

86

84

83

-

-

-

-

110

94

87

87

85

82

80

-

-

-

-

-

Электровоз ВЛ80СК

60

112

107

106

104

102

101

100

99

99

98

97

80

105

99

98

97

95

93

92

91

91

90

-

100

98

91

91

89

86

84

83

-

-

-

-

Электровоз ВЛ80СМ

60

114

109

108

107

105

103

102

102

102

101

100

80

107

102

101

99

97

96

95

94

94

93

-

100

100

94

94

92

90

88

86

-

-

-

-

Электровоз ВЛ85

60

111

109

110

109

108

105

103

100

97

94

89

80

104

102

103

102

101

98

96

92

89

85

-

100

98

95

96

95

94

91

88

-

-

-

-

110

94

91

93

92

90

87

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровозы ЧС2, ЧС2Т

60

121

121

121

121

116

110

106

102

100

97

95

80

116

116

117

116

110

103

99

94

92

90

-

100

111

111

112

111

104

97

92

-

-

-

-

120

106

105

106

105

98

-

-

-

-

-

-

140

100

100

101

100

-

-

-

-

-

-

-

160

95

94

96

-

-

-

-

-

-

-

-

Электровозы ЧС4, ЧС4Т

60

119

118

118

116

108

100

96

91

89

87

85

80

113

113

113

111

102

93

88

83

81

78

-

100

108

107

108

105

95

85

80

-

-

-

-

120

102

101

103

99

88

-

-

-

-

-

-

140

96

95

97

93

-

-

-

-

-

-

-

160

91

90

91

-

-

-

-

-

-

-

-

Электровоз ЧС7

60

118

117

118

117

112

108

106

103

102

100

99

80

113

112

114

112

107

102

99

97

95

94

-

100

108

107

109

107

101

96

93

-

-

-

-

120

102

102

104

102

96

-

-

-

-

-

-

140

97

96

99

97

-

-

-

-

-

-

-

160

92

91

94

-

-

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз ЧС8

60

117

117

118

116

111

107

105

102

101

99

98

80

112

111

113

111

106

101

98

96

94

92

-

100

107

106

108

106

100

95

92

-

-

-

-

120

101

101

103

101

94

-

-

-

-

-

-

140

96

95

97

95

-

-

-

-

-

-

-

160

90

90

92

-

-

-

-

-

-

-

-

Электровоз ЧС200

60

122

122

123

122

117

113

112

109

108

107

106

80

118

118

119

117

113

108

106

104

102

101

-

100

114

113

115

113

108

103

101

-

-

-

-

120

109

109

110

109

103

-

-

-

-

-

-

140

105

104

106

104

-

-

-

-

-

-

-

160

100

100

102

-

-

-

-

-

-

-

-

Электровоз Э5К

60

103

97

97

95

93

89

86

81

78

73

66

80

95

89

88

87

84

80

76

70

67

61

-

100

87

80

80

78

75

70

66

-

-

-

-

110

82

75

75

73

70

65

-

-

-

-

-

Электровоз 2,3ЭС4К

60

112

109

109

108

107

104

103

100

98

95

92

80

105

102

102

101

100

97

95

92

90

87

-

100

99

95

96

94

93

89

87

-

-

-

-

120

92

88

89

87

85

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз 2ЭС5

60

107

98

94

91

86

78

72

63

56

48

36

80

99

89

85

81

76

67

60

50

43

33

-

100

92

80

76

72

66

56

48

-

-

-

-

120

84

71

67

62

56

-

-

-

-

-

-

Электровоз 2,3,4ЭС5К

60

112

108

108

106

104

100

98

94

91

87

80

80

106

101

101

99

97

93

89

85

81

77

-

100

99

94

93

91

89

84

81

-

-

-

-

120

95

90

90

87

85

-

-

-

-

-

-

Электровоз ЭП1

60

116

111

111

109

108

104

101

98

95

91

86

80

110

105

105

103

101

97

94

91

87

82

-

100

104

99

98

96

95

90

87

-

-

-

-

120

98

92

92

90

88

-

-

-

-

-

-

140

92

86

85

83

-

-

-

-

-

-

-

Электровоз ЭП2К

60

111

107

106

105

103

99

97

93

90

86

83

80

106

101

100

99

96

93

90

85

82

78

-

100

100

95

94

92

90

86

82

-

-

-

-

120

94

89

88

86

83

-

-

-

-

-

-

140

88

82

82

79

-

-

-

-

-

-

-

160

82

76

76

-

-

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз ЭП20

60

114

106

101

99

95

88

83

74

68

60

49

80

109

100

95

93

88

80

74

65

58

50

-

100

103

93

89

86

81

73

66

-

-

-

-

120

98

87

82

79

73

-

-

-

-

-

-

140

93

81

76

72

-

-

-

-

-

-

-

160

87

74

69

-

-

-

-

-

-

-

-

180

81

68

-

-

-

-

-

-

-

-

-

200

76

61

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Электровоз ЭС2Г

60

120

115

114

112

109

105

102

97

94

89

83

80

115

110

108

106

103

99

95

89

86

80

-

100

110

104

102

100

97

91

88

-

-

-

-

120

104

97

95

93

90

-

-

-

-

-

-

140

98

91

89

86

82

-

-

-

-

-

-

160

92

84

82

79

75

-

-

-

-

-

-

Электровоз 2ЭС6

60

99

92

89

87

84

77

73

65

60

54

44

80

90

82

79

77

73

66

60

52

46

38

-

100

80

71

69

66

62

54

48

-

-

-

-

120

71

61

59

55

50

-

-

-

-

-

-

Электровоз 2ЭС7

60

101

93

90

87

83

76

71

62

57

49

37

80

93

83

81

78

73

65

59

49

44

34

-

100

85

74

71

68

62

54

47

-

-

-

-

120

76

64

61

58

52

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электровоз 2ЭС10

60

103

97

96

94

91

86

83

77

72

67

59

80

95

89

88

85

82

76

72

65

61

55

-

100

87

80

79

76

73

66

62

-

-

-

-

120

79

71

70

67

63

-

-

-

-

-

-

Электропоезда ЭР1, ЭР2

60

120

118

117

116

114

110

108

105

103

101

99

80

115

113

112

111

109

105

103

100

98

96

94

100

110

108

107

106

104

100

98

-

-

-

-

120

105

104

103

101

100

-

-

-

-

-

-

130

103

101

100

99

97

-

-

-

-

-

-

Электропоезд ЭP9т

60

120

118

117

116

114

110

108

105

103

101

99

80

115

113

112

111

109

105

103

100

98

96

94

100

110

108

107

106

104

100

98

-

-

-

-

120

105

104

102

101

99

-

-

-

-

-

-

130

103

101

100

98

96

-

-

-

-

-

-

Электропоезд ЭР22

60

113

111

110

110

109

104

102

98

96

94

92

80

108

106

105

105

103

98

96

92

90

88

86

100

103

101

100

99

97

92

90

-

-

-

-

120

98

96

95

93

91

-

-

-

-

-

-

130

103

101

100

98

96

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Электропоезд ЭР2 р

60

112

111

112

111

109

107

105

103

101

99

97

80

107

106

107

106

104

101

100

97

95

93

91

100

102

100

102

101

99

95

94

-

-

-

-

120

96

95

96

96

93

-

-

-

-

-

-

130

93

92

94

93

91

-

-

-

-

-

-

Электропоезд ЭТ2

60

120

119

120

119

117

114

113

111

109

107

105

80

116

115

116

115

113

110

108

105

103

101

99

100

112

110

111

111

108

105

103

-

-

-

-

120

107

105

107

106

103

-

-

-

-

-

-

130

105

103

105

104

101

-

-

-

-

-

-

Электропоезда ЭР2т, ЭД2т, ЭД4, ЭД4м, ЭД9т

60

116

115

116

115

113

110

109

106

105

104

103

80

111

110

111

111

109

105

104

101

99

97

95

100

106

105

107

106

104

100

98

-

-

-

-

120

101

100

102

101

99

-

-

-

-

-

-

130

98

97

99

99

96

-

-

-

-

-

-

Электропоезд ЭР200

60

127

124

124

124

123

120

118

116

114

112

110

80

123

120

120

120

119

116

114

112

110

108

106

100

119

116

116

116

115

112

110

-

-

-

-

120

115

112

112

112

112

-

-

-

-

-

-

140

111

108

108

-

-

-

-

-

-

-

-

160

107

103

104

-

-

-

-

-

-

-

-

180

103

100

-

-

-

-

-

-

-

-

-

200

99

96

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Тепловоз ТЭ10, 2ТЭ10

60

115

115

116

114

110

104

100

96

93

91

89

80

108

108

109

108

103

96

91

86

84

82

-

100

102

101

103

101

95

88

83

-

-

-

-

Тепловозы ТЭ10В, С, М, МК, 2ТЭ10В, С, М, МК, 3ТЭ10С, М, МК

60

113

112

113

112

108

102

99

95

94

92

90

80

106

106

107

106

100

94

90

86

85

83

-

100

99

99

100

99

93

86

82

-

-

-

-

Тепловоз 2М62К

60

118

117

118

117

113

108

105

102

100

99

97

80

112

111

113

111

107

101

97

94

92

91

-

100

105

105

107

105

100

94

90

-

-

-

-

Тепловоз М62

60

117

117

118

117

112

107

104

101

100

98

96

80

111

110

111

110

105

100

96

92

91

89

-

100

104

103

105

104

98

92

87

-

-

-

-

Тепловоз ДМ62

60

115

115

116

115

110

105

102

99

97

96

94

80

108

108

109

108

103

97

93

89

88

86

-

100

101

100

102

101

95

88

84

-

-

-

-

Тепловоз ТЭМ7

60

116

113

113

112

110

108

106

104

102

100

96

80

109

106

106

105

104

101

98

96

94

91

-

100

103

99

100

98

97

93

91

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Тепловозы 2ТЭ25А, 2ТЭ25К, 2ТЭ25АМ

60

111

106

105

104

101

97

93

88

84

78

70

80

105

99

98

96

94

89

85

79

74

67

-

100

98

92

91

89

86

81

76

-

-

-

-

110

95

88

87

85

82

76

-

-

-

-

-

Тепловоз 2ТЭ70

60

109

105

104

103

100

97

94

90

86

82

75

80

102

98

97

95

93

89

86

81

77

72

-

100

96

91

90

88

85

81

77

-

-

-

-

110

92

87

86

84

81

77

-

-

-

-

-

Тепловоз 2М62У

60

118

117

118

117

115

112

110

106

103

99

96

80

112

111

112

111

109

105

103

99

95

91

-

100

105

104

106

105

102

98

96

-

-

-

-

Тепловоз 2М62УТ

60

116

116

116

115

114

110

108

104

101

97

93

80

110

109

110

109

107

103

101

97

92

88

-

100

104

103

104

103

101

96

94

-

-

-

-

Тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ116К, КМ, У, УП, 3ТЭ116

60

112

111

113

111

106

100

96

91

89

87

85

80

105

105

106

105

99

92

87

82

79

77

-

100

98

98

100

98

92

84

78

-

-

-

-

110

95

94

96

95

88

79

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Тепловоз ТЭП60

60

119

116

115

113

112

109

106

103

100

98

95

80

114

110

109

108

106

103

100

96

93

91

-

100

109

104

104

102

100

96

93

-

-

-

-

120

103

98

98

96

94

-

-

-

-

-

-

140

98

92

92

90

-

-

-

-

-

-

-

160

92

86

86

-

-

-

-

-

-

-

-

Тепловоз ТЭП70

60

122

119

119

118

116

113

111

108

105

103

99

80

118

115

114

113

111

108

106

102

99

96

-

100

114

110

110

108

106

102

101

-

-

-

-

120

109

105

105

104

101

-

-

-

-

-

-

140

105

100

100

99

-

-

-

-

-

-

-

160

100

95

95

-

-

-

-

-

-

-

-

 

Тепловоз ТЭП70БС

60

119

116

113

110

104

99

97

96

95

95

94

80

114

111

108

105

98

92

90

89

88

87

-

100

109

106

103

99

92

85

83

-

-

-

-

120

104

100

97

93

85

-

-

-

-

-

-

140

99

95

92

88

-

-

-

-

-

-

-

160

94

89

86

-

-

-

-

-

-

-

-

Скорость, км/ч

Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆tр], 0С

в прямом участке

в кривой радиусом, м

2000

1200

1000

800

600

500

400

350

300

250

Тепловоз ТЭП70У

60

122

119

118

117

115

112

111

107

104

102

98

80

117

113

113

112

110

106

105

101

98

94

-

100

112

108

108

107

105

101

99

-

-

-

-

120

108

104

103

102

100

-

-

-

-

-

-

140

103

99

99

97

-

-

-

-

-

-

-

160

99

94

94

-

-

-

-

-

-

-

-

Примечание: При промежуточных значениях скоростей движения поездов, радиусов кривых значения [∆tр] определяются интерполяцией

Для других вариантов верхнего строения пути указанные данные принимают со следующими поправками:

для бесстыкового пути с рельсами Р75 [∆tр] увеличивают на 7°С по сравнению со значениями для рельсов типа Р65;

при применении плетей из рельсов Р50 [∆tр] уменьшают на 22°С в прямых и кривых радиусом 800 м и более и на 25°С в кривых меньшего радиуса по сравнению со значениями для рельсов типа Р65;

при старогодных плетях, уложенных в путь после профильной шлифовки головки рельса [∆tр] принимают как для рельсов первого срока службы, а без шлифовки - уменьшают на 5°С;

при укладке бесстыкового пути с гравийным балластом значения [∆tр] уменьшают на 3°С, а с песчано-гравийным - на 5°С по сравнению со значениями для щебеночного балласта.