Установление направления и выбор величины руководящих уклонов проектируемой железнодорожной линии

Предварительная обработка карты дает наглядное представление о характере рельефа местности и позволяет выявить те элементы рельефа, которые могут быть использованы под укладку трассы:

расположение попутных водоразделов, косогоров и долин, если конечные пункты проектируемой железнодорожной линии находятся в одной речной системе или на одном и том же водоразделе;

попутные и пониженные седла на водоразделах и возможные условия подхода к ним, если конечные пункты находятся в разных речных системах.

Совокупность опорных пунктов и фиксированных точек трассы, соединенных прямыми представляют собой возможные варианты направления воздушной трассы проектируемой железнодорожной линии.

В курсовом проекте, при соответствующей топографической картине района проектирования, следует наметить несколько рациональных вариантов направления трасс (рис.1).

Рис.1. План-схема района проектирования с намеченными

вариантами направления

При отсутствии двух четко выраженных вариантов направления трассы в качестве одного из вариантов направления можно принять геодезическую линию.

Для каждого варианта направления воздушной трассы определяются основные технические характеристики, которые сводятся в таблицу 3.

Таблица 3

Основные технические характеристики вариантов направления

воздушной трассы

Характеристики	Единица измерения	Варианты
I (северный)	II (южный)
Длина варианта по фиксированным точкам	км
Сумма преодолеваемых высот	Туда Обратно Всего	м м м
Количество пересекаемых крупных и средних водотоков	шт
Протяжение геологических неблагоприятных мест	км	-	-
Количество пересекаемых водоразделов	шт

Например, применительно к данным табл.3, анализ характеристик вариантов направления трасс показывает, что предпочтение должно быть отдано южному варианту.

Выбор величины руководящего уклона производится по схематическому профилю, построенному по воздушной трассе выбранного варианта направления.

Построение схематического профиля по воздушной трассе производится с помощью полоски бумаги, приложенной к прямым отрезкам этой воздушной трассы, уложенной на план в горизонталях. С плана в горизонталях на полоску по линии d-f выписываются отметки пересекаемых полоской горизонталей и переносятся на схематический профиль (рис. 2).

Рис. 2. План а) продольный профиль б) воздушной трассы

На профиле выделяются характерные и однородные по крутизне участки рельефа, для которых определяются средние естественные уклоны земли.

По величине и протяжению среднего уклона земли на схематическом профиле воздушной трассы, выбирается значение руководящего уклона для трассирования первого варианта трассы.

Средний уклон земли по воздушной трассе определяется по формуле

где i_i.уклон i –того элемента профиля, ‰;

I_i.длина i-того элемента профиля, м;

m -число элементов профиля.

По результатам трассирования первого варианта трассы, на основании анализа ее технических показателей (длина варианта, коэффициент развития, процент использования руководящего уклона) и визуальной оценки возможных объемов земляных работ (высоты насыпей, глубины выемок) по схематическому продольному профилю, а также, исходя из сложности укладки трассы, принимается соответствующее значение руководящего уклона второго варианта трассы, большее или меньшее на 2-3‰ (по необходимости) по сравнению с величиной руководящего уклона первого варианта трассы.

Определение длины поезда, выбор основных норм проектирования плана и продольного профиля перегонов и раздельных пунктов

В зависимости от принятой величины руководящего уклона и заданного типа локомотива по таблице 4 находится масса поезда брутто [3]. B соответствии с заданным соотношением вагонного состава по весу определяется количество вагонов соответствующего типа и соответствующая длина поезда:

(2)

где L_п - длина поезда, м;

n_i - количество вагонов i- того типа;

l_i - длина вагонов i- того типа, м;

l_л -длина локомотива, м;

10 - допуск на установку поезда в пределах полезной длины приемо-отправочных путей, м;

Таблица 4

Масса грузового поезда, брутто, т.

Тип локомот ива

Величина руководящего уклона, ‰

ТЭЗ

ЗТЭЗ

2ТЭ10

ЗТЭ10 ЗТЭ10^М

2ТЭ121

2ТЭ116

ВЛ10^У

ВЛ10, ВЛ11

ВЛ11 (Зс)

В Л 82 (пост, перем ток)

ВЛ60^К, ВЛ60^Р

ВЛ80^К

ВЛ80°

По длине поезда принимается стандартная длина приемо-отправочных путей (850, 1050, 1700, 2100) [2].

В соответствии с установленной категорией железной дороги и принятой длиной приемо-отправочных путей из СТН [2] выписываются основные нормы проектирования новых железнодорожных линий.

В приложении 1 настоящего методического пособия приведены нижеследующие нормы проектирования:

- деление железных дорог на категории, таблица 1.1;

- алгебраическая разность сопрягаемых уклонов и минимально возможные длины разделительных площадок и элементов переходной крутизны, таблица 1.2;

- минимальный запас возвышения бровки насыпи над уровнем снежного покрова, таблица 1.3;

- рекомендуемые величины радиусов круговых кривых, таблица 1.4;

- длины переходных кривых, таблица 1.5;

- минимальные длины прямых вставок между смежными кривыми, таблица 1.6;

- минимальные длины площадок раздельных пунктов, таблица 1.7;

- ширина земляного полотна, таблица 1.8;мощность верхнего строения пути на линиях различной категории, таблица 1.9;

- число приемо-отправочных путей на раздельных пунктах, таблица 1.10.

Приведенная грузонапряженность принимается с учетом количества и массы пассажирских поездов. По ней определяется категория проектируемой дороги.

Приведенная грузонапряженность нетто на 10-й год эксплуатации рассчитывается по формуле

(3)

где Г_пр10 - приведенная грузонапряженность (размер перевозок) на десятый год эксплуатации по направлениям;

Г₁₀ - установленная экономическими изысканиями грузонапряженность, нетто (размер грузовых перевозок) на десятый год эксплуатации по направлениям;

Q_nac - масса пассажирского (1000 -1200 т) поезда;

n_пас-заданное количество пассажирских пар поездов в сутки на десятый год эксплуатации;

a_пр – коэффициент, приводящий пассажирские поезда к грузопотоку нетто.

Из формулы (3) по заданном приведенной грузонапряженности и размерам пассажирского движения определяется расчетная грузонапряженность по грузовому движению на 10-ый год эксплуатации по направлениям ("туда" и "обратно").

Приемы трассирования по плану в горизонталях

Трассирование по карте в горизонталях заключается в проектировании плана железнодорожной линии с последующей наколкой по нему профиля земли и проектированием продольного профиля земляного полотна дороги.

Принципы трассирования существенно различны для вольных (где средний уклон местности меньше ограничивающего, например, руководящего уклона) и напряженных (где средний уклон местности больше ограничивающего уклона) ходов. Для этого на карте выявляются участки вольных и напряженных ходов.

Участки вольных ходов не требуют применения особых приемов трассирования. Здесь трасса укладывается, как правило, между фиксированными точками обхода контурных и высотных препятствий, вписываясь, иногда в рельеф местности для уменьшения объемов земляных работ.

Основным требованием рациональной укладки трассы на вольных ходах является получение линии кратчайшей длины. Для достижения этого рекомендуется соблюдение следующих правил трассирования (1):

1) укладка трассы с "препятствия на препятствия

2) расположение угла поворота против препятствия;

3) обоснование каждого угла поворота лежащем внутри него препятствием;

4) применение минимальных углов поворота (до 15°-20°).

Корректировка положения участков вольных ходов трассы делается на основе анализа объемов насыпей и выемок по продольному профилю.

Трассирование на участках напряженных ходов для получения минимально-необходимой длины трассы производится под циркуль, раствор которого определяется по формуле

(4)

где d - раствор циркуля, см;

Dh - сечение горизонталей, м;

i_p - величина руководящего уклона, ‰;

i_э - величина уклона, эквивалентного сопротивлению от

кривых, принимаемая в зависимости от сложности рельефа: легкий - 0,5‰;

средний - 1,0‰;

трудный - 1,5%о;

10⁵ - коэффициент, переводящий размерность раствора циркуля из км в см;

1:m - масштаб карты.

Последовательно засекая раствором циркуля соседние горизонтали, укладывается линия заданного уклона, называемая "линией нулевых работ" (1).

Следует иметь в виду, что укладка напряженных ходов должна производиться от фиксированных точек, расположенных на больших отметках рельефа (от седел, водоразделов) к меньшим отметкам (долины).

В процессе трассирования напряженных ходов необходимо учитывать следующие рекомендации:

1) Расположение отрезков раствора циркуля между горизонталями должно подбираться так, чтобы при спрямлении отдельных участков "линии нулевых работ" не произошло резкого сокращения хода (это приведет к увеличению уклона и объема земляных работ на спрямленном участке трассы) и чтобы углы, получившиеся между спрямленными участками, обеспечивали вписывания смежных круговых кривых необходимых радиусов с учетом прямых вставок и длины переходных кривых.

На рисунке 3 приведен пример правильной и неправильной укладки "линии нулевых работ".

Рис. 3. Пример укладки "линии нулевых работ"

2) При наколке "линии нулевых работ" недопустимо пропустить хотя бы одну горизонталь, так как это приведет к потере преодолеваемой высоты и к увеличению объема земляных работ на всем последующем участке (на спуске проектная линия "зависнет" на насыпи, на подъеме "войдет" в затяжную выемку). На рисунке 5 при наколке "линии нулевых работ" 1 пропущена горизонталь 140 м, в результате проектная линия зависает на насыпи высотой 5 м.

3) Шаг трассирования может быть нарушен при пересечении лога (для образования насыпи и размещения водопропускного искусственного сооружения в логу) и водораздела (для обра­зования выемки и сокращения длины трассы). На рисунке 5 при пе­ресечении лога правильнее уложить трассу по линии 2, а не 2', что­бы получить насыпь высотой порядка 4-5 м в месте размещения ис­кусственного сооружения.

4) Шаг трассирования может быть нарушен и при укладке "линии нулевых работ" на косогоре на участке с более редким расположе­нием горизонталей (рис.4). Без быстрой компенсации нарушения шага трассирования при однообразном спуске или подъеме воз­можны затяжные насыпи или выемки на всем протяжении напря­женного хода.

Рис.4.5 Пример правильного нарушения шага при укладке "линии

нулевых работ"

На рисунке 4 при укладке "линии нулевых работ" нарушен шаг трассирования (точка 2, вместо точки 2') с компенсацией его в точке 3. В результате на профиле от точки 1 до точки 3 обра­зуется выемка.

Рис.5. Пример укладки трассы на косогоре и в логу

5) При прокладке "линии нулевых работ" на участке напря­женного хода не следует допускать потери высоты (шагать раство­ром циркуля по одной и той же горизонтали или возвращаться на предыдущую при подъеме или спуске по косогору), так как это при­водит к необоснованному удлинению линии.

6) Спрямление "линии нулевых работ" должно производиться с минимальным отклонением прямых отрезков трассы от точек этой линии. В углы, образованные спрямленными отрезками трассы впи­сываются кривые, положение которых также должно быть как можно ближе к точкам "линии нулевых работ". Для этого нужно, чтобы на "линию нулевых работ "попадали не вершины углов поворота, а са­ми круговые кривые (рис. 7).

Следует иметь в виду, что с другой стороны, чрезмерное дробление трассы на прямолинейные и криволинейные участки в стремлении приблизиться к "линии нулевых работ" может привести к ухудшению плана линии.

Проектирование плана и продольного профиля трассы

Проектирование плана трассы на участках напряженных ходов производится относительно "линии нулевых работ", принимаемой за основу будущей трассы. На участках вольных ходов проектирование плана сводится к сопряжению прямых проложенных между фикси­рованными точками трассы и сопряженными круговыми кривыми.

Для подбора величины радиуса и рационального положения на карте круговых кривых используются предварительно изготов­ленные в масштабе карты шаблоны круговых кривых стандартных радиусов, установленных СТН МПС [2] (4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500,1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400 м).

Вершина угла поворота первой кривой должна располагаться от оси начальной станции на расстоянии, не меньшем, чем (рис. 6).

Рис. 6 Минимальное удаление вершины угла от оси раздельного пункта

(5)

где L_ст - длина станционной площадки, м;

а - резерв длины на развитие станции, принимаемый равным 200ч-300 м;

I_n - длина переходной кривой, м (максимальная длина переходной кривой может быть 200 м);

T- тангенс круговой кривой, м.

При проектировании плана трассы на подходах ко всем по­следующим раздельным пунктам необходимо выполнять вышеизложенную проверку для кривых, непосредственно примыкающих к площадкам раздельных пунктов (рис. 6).

На карте с помощью шаблонов подбираются положение кривых рациональных стандартных радиусов. На участках напряжен­ных ходов подбираются кривые таких радиусов, при которых они наилучшим образом "укладываются" относительно "линии нулевых работ". На участках вольных ходов принимаются кривые как прави­ло, наибольших радиусов (таб.1.4.,приложение 1) [2].

Пересечение смежных касательных определяет положение вершины и величину угла поворота.

Длины прямых вставок между сопряженными кривыми должны назначаться возможно большей величины. В трудных условиях рельефа эти длины прямых вставок должны быть не менее вели­чин, указанных в таблице 1.6. приложения 1 [2].

Предварительно начало и конец круговых кривых определяют­ся графически. Для более точного определения начала и конца ка­ждой круговой кривой по величинам угла и радиуса определяются параметры кривых, которые сводятся в специальную "Ведомость элементов плана линии" (табл.5).

Таблица 5 Ведомость элементов плана линии

Номер верши­ны угла	По­ложе­ние угла км,	Угол по­ворота, а°	Радиус кривой R, м	Тангенс кривой, Т, м	Кривая К,м	Пере­ходная кривой, In, м	Прямая вставка, 1, м

Величины параметров круговых кривых либо вычисляются по формулам, либо устанавливаются по специальным таблицам для разбивки кривых в поле.

Прямые и кривые участки пути следуют сопрягать посредством переходных кривых.

На новых скоростных линиях, а также на линиях I и II категории длины переходных кривых l_n, м. следует определять по нижеприведенным формулам [2].

(6)

(7)

где V_max - скорость движения, км/ч, наиболее быстроходного поезда в данной кривой;

h - возвышение наружного рельса, мм;

V_cp -средневзвешенная квадратическая скорость, км/ч, намечаемая на десятый год эксплуатации в месте расположения кривой, ориентировочно V_cp=0,8 V_max.

R - радиус круговой кривой, м;

k - коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, принимаемый равным 1при скоростях движения до 140 км/ч включительно и 1,2 при скоростях более 140 км/ч.

На особогрузонапряженных линиях, а также на линиях III, IV категорий длину переходных кривых следует принимать по таблице 1.5 приложения 1[2].

В трудных условиях на линиях особогрузонапряженных, III и IV категорий длина переходной кривой определяется по формуле, м; (8)

где h - возвышение наружного рельса в кривой, мм;

i - уклон отвода возвышения наружного рельса, равный 1‰, а в сложных топографических условиях - 2‰.

Величины тангенсов кривых, откладываемые в масштабе кар­ты измерителем в обе стороны от вершины угла, определяют более точное положение начала и конца круговых кривых. Принцип подбо­ра радиуса и положения кривой на карте показан на рис. 7.

Рис. 7. Принцип подбора радиуса и положения кривой относительно точек "линии нулевых работ"25

Длины прямых между началом последующей и концом пре­дыдущей круговыми кривыми тщательно измеряются линейкой и с учетом масштаба карты заносятся в таб. 5.

После разметки на карте начала и конца круговых кривых про­изводится разбивка километровых знаков на плане.

Сумма кривых () и прямых () с учетом длин переход­ных кривых по таб. 5 должна быть равна длине варианта трассы, взятой по километражу между осями конечного и начального раз­дельных пунктов.

В соответствии с планами вариантов составляются схематиче­ские продольные профили в масштабах:

горизонтальный - масштаб карты;

вертикальный -1:1000

Образец схематического продольного профиля приведен на рис. 8.

Рис. 8. Образец схематического продольного профиля

В графу сетки схематического профиля "план линии" произво­дится перенос с карты точек начал и концов кривых с полоски бума­ги или измерителем относительно километров с обязательной про­веркой совпадения фактической (на карте) и расчетной (табл. 5.) длин каждой круговой кривой.

Километровые знаки на профиле расставляются начиная от оси начальной станции или от конечного километра станции суще­ствующей железнодорожной линии.

В графу профиля "отметки земли" переносятся отметки точек пересечения трассы с горизонталями и характерных точек между ними (точки пересечения трассой логов и водоразделов).

Приняв тот или иной уровень условной отметки (с учетом ве­личины колебаний отметок земли, позволяющей уменьшить число сносок профиля) по перенесенным с карты отметкам строится профиль земли, относительно которого, с учетом требований СТН [2],наносится проектная линия (профиль земляного полотна желез­нодорожного пути в уровне его бровки).

Предварительный подбор рационального положения отдель­ных отрезков элементов проектной линии относительно профиля земли производится графически, исходя из того, что подъем или спуск проектной линии в пределах одного километра (в масштабе профиля) на то или иное количество миллиметров определяет со­ответствующую величину уклона в тысячных (рис. 9).

Рис. 9. Принцип подбора величины проектного уклона относительно поверхности земли

Подобранное, таким образом, с помощью линейки и треуголь­ника положение отрезка проектной линии соответствующего уклона (округляемого до целых тысячных), наиболее близко приближающе­гося к среднему уклону земли, фиксируется на профиле и в соответствующей графе сетки профиля "проектные уклоны" с обеспечени­ем:

- рациональных объемов земляных работ (высот насыпей и глубин выемок);

- необходимой высоты насыпи в 3-5 м в пониженных мес­тах профиля земли, где требуется устройство водопропускного сооружения.

- смягчения ограничивающего (руководящего) уклона на участках, где этот уклон совпадает с кривыми по формуле (9)

(9)

где i_np - величина проектного уклона в ‰ которая может быть
и дробной после смягчения с одним знаком после запятой;

i_p - величина руководящего уклона, ‰;

i_э - уклон, эквивалентный сопротивлению от кривых ‰ (определяется по формулам, приведенным в п. 2.4, гл. 2 [1]);

- норм алгебраической разности сопрягаемых уклонов и длин элементов разделительных площадок и элементов переходной крутизны. Таб. 1.2 приложения 1.

Для уменьшения земляных работ и предотвращения заносов железнодорожного пути снегом необходимо проектировать профиль насыпью высотой не менее расчетной толщины снегового покрова. (Таблица 1.3 приложения 1.).

В курсовом проекте можно принять высоту насыпи по условию обеспечения снегонезаносимости равной 0,8-И,2 м, избегая затяж­ных нулевых мест, невысоких насыпей и неглубоких выемок.

В условиях пересеченной местности, естественно, возникает необходимость чередования насыпей и выемок. Проектную линию на продольном профиле следует укладывать так, чтобы обеспечи­вался баланс земляных масс, что позволит получить минимальную рабочую кубатуру (рис. 10).

1,3 - неправильное положение про­ектной линии, приводящее соответственно к большим насыпям и глубоким выемкам; 2 - правильное положение про­ектной линии.

Рис. 10. Пример укладки проектной линии, обеспечивающей баланс земляных масс (положение 2)

В процессе проектирования проектной линии профиля, на уча­стке напряженного хода устанавливается степень рациональности укладки трассы. Так, если проектная линия образует чрезвычайно высокие насыпи и глубокие выемки, то это значит, что трасса имеет недостаточное развитие и ее следует удлинить, то есть сделать перетрассировку. Для исключения большого объема перетрассировки трассы (план и профиль) проектируется постепенно небольшими участками, протяжением 5-7 км. Лишь убедившись в хорошем каче­стве профиля и плана (т.е. трассы) предыдущего участка, можно ук­ладывать ее следующий участок и т.д.

Следует иметь в виду, что при укладке трассы должны быть размещены по времени хода пары поездов по перегону площадки раздельных пунктов. Поэтому одновременно с укладкой трассы не­обходимо производить подсчет фактического времени хода пары поездов (как указано ниже в п.4.5 настоящего пособия) и в нужном месте рационально уложить трассу вдоль горизонтали и на прямом участке, обеспечивая необходимую длину площадки раздельного пункта с учетом минимального объема земляных работ и в соответ­ствии с требованиями технических условий [1,2] к его плану и про­дольному профилю (рис.11).

Рис. 11. Пример укладки на плане в горизонталях площадки раздельного пункта (разъезда)

Дата добавления: 2015-08-18