7.(05年山东)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的.弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率.下图表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h

弯道半径r/m
   660
   330
   220
   165
   132
   110
内外轨高度差h/mm
50
100
150
200
250
300

(1)根据表中数据,试导出hr关系的表达式,并求出当r=440m时,h的设计值;

(2)铁路建成后,火车通过弯道时,为保证绝对安全,要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力,又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L=1435mm,结合表中数据,算出我国火车的转弯速率v(以km/h为单位,结果取整数;路轨倾角很小时,正弦值按正切值处理)

(3)随着人们生活节奏加快,对交通运输的快捷提出了更高的要求.为了提高运输力,国家对铁路不断进行提速,这就要求铁路转弯速率也需要提高.请根据上述计算原理和上述表格分析提速时应采取怎样的有效措施?

答案:(1)分析表中数据可得,每组的hr之乘积均等于常数C=660m×50×10-3m=33m2

因此   h·r=33(或h=33)

   当r=440m时,有:   h=m=0.075m=75mm         

  (2)转弯中,当内外轨对车轮没有侧向压力时,火车的受力如图所示.由牛顿第二定律得:

 

因为θ很小,有:

得:

代入数据得:v=15m/s=54km/h

  (3)有效措施有:a.适当增大内外轨的高度差h;b.适当增大铁路弯道的轨道半径r

 0  414350  414358  414364  414368  414374  414376  414380  414386  414388  414394  414400  414404  414406  414410  414416  414418  414424  414428  414430  414434  414436  414440  414442  414444  414445  414446  414448  414449  414450  414452  414454  414458  414460  414464  414466  414470  414476  414478  414484  414488  414490  414494  414500  414506  414508  414514  414518  414520  414526  414530  414536  414544  447090 

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