Наибольшие боковые силы возникают тогда, когда при движении вагона наибольшее допустимое непогашенное ускорение на вагон достигает 0,7 м/с². Это возможно при минимально допустимом для этой кривой возвышении наружного рельса. Его можно определить используя формулу:

Величина действующей на одну тележку поперечной горизонтальной силы:

где m – масса вагона;

а_нет – непогашенное поперечное ускорение;

H_в – сила ветра, действующая на вагон и направленная поперек пути

Принимая a_нет = 0,8 м/с², получим

При действии на вагон продольных сил S, которые могут возникнуть, например при рекуперативном напряжении на шкворень тележки действуют дополнительная сила H_торм которая приближенно равна:

Наибольший угол y можно определить по формуле:

Общее усилие на шкворень в этом случае

где S – продольное усилие в поезде;

2k – расстояние между клиновыми отверстиями автосцепок.

Поскольку, в своем движении по кривой тележка непрерывно вращается вокруг полюса поворота, то образующийся от силы H⁰_брт момент относительно точки О уравновешивается направляющим усилием Y (давление гребня набегающего колеса первой оси тележки на боковую поверхность) поперечными силами трения колес по рельсам.

где P – вертикальная нагрузка, передаваемая колесом рельсу;

m - коэффициент трения колесом по рельсу (принимаем m = 0,25).

Уравнение проекций этих сил имеет вид:

Положение центра поворота в общем случае находим методом попыток. Для двухосной тележки по графику [2] определяем расстояние от шкворня до точки О в зависимости от отношения . Из рисунка 4 видно, что

где s₁ = 1,6 м – расстояние между осями рельсов;

l_Т – база тележки (180 см).

Определим направляющее усилие Y

Боковая сила определяется из уравнения

а рамная сила

где

Расчет наибольших боковых и рамных сил возникающих при извилистом движении вагона в прямых участках пути и при выходе его в кривую

Наибольшую величину боковой силы Y при извилистом движении в прямом участке определяют по формуле:

где nD=40 мм – зазор между рабочими гребнями колес и рельсами;

J₀ = 0,595*10⁴ – полярный момент инерции тележки относительно вертикальной оси проходящей через центр;

n = 1/20 – наклон образующей конуса и оси;

С_n = 19,1*10⁶ кгс/м – боковая жесткость пути;

j = 0,25 – коэффициент трения поверхности обода по рельсу.

Рамная сила:

Определим боковую силу при входе вагона в кривые участки пути

где

Параметр переходной кривой C_пер следует рассчитывать по заданному радиусу R круговой кривой и l₀ – длине переходной кривой и до ближайшего числа кратного 5000 м²

Рамная сила