Проектирование новой железнодорожной линии. 2

Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта

“Уральский  Государственный Университет Путей  Сообщения”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра: «Путь и железнодорожное строительство».

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

 

по дисциплине : «Изыскание и проектирование железных дорого»

 

На тему : «ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА НОВОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ»

 

 

 

 

 

Проверил : Скутин Д.А.

Выполнил : ст. гр. СЖД-439

Камалов В.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2012

Содержание

 

Исходные  данные....................................................................................................3

Введение...................................................................................................................4

 

1. Выбор направлений трассы и значений руководящего уклона......................5

2. Принятые элементы проектирования................................................................8

3.Описание протрассированных вариантов........................................................10

4.Размещение  раздельных пунктов......................................................................11

5. Расчёт стока, размещение и выбор водопропускных сооружений...............15

6. Определение  объёмов работ и строительной  стоимости по вариантам.......18

7. Определение  эксплуатационных затрат по вариантам..................................22

8. Сравнение  вариантов.........................................................................................28

 

Список литературы................................................................................................30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

 

Целью данной курсовой работы является проектирование участка новой линии  согласно нормативно-техническим требованиям. Линия проектируется однопутной нормальной колеи. Исходя из особенностей района проектирования, вычислены руководящие  уклоны вариантов трасс. Построено  шесть вариантов магистральных  ходов с разными уклонами. Из них  выбрано два варианта с целью  дальнейшего их проектирования. В  зависимости от грузонапряжённости определена категория дороги и нормы  проектирования плана и профиля  для неё. Для двух вариантов произведен расчет на размещение раздельных пунктов, намечены бассейны водосбора и рассчитаны отверстия искусственных сооружений. Определены объёмы работ,  строительная стоимость вариантов и эксплуатационные расходы. После определения всех затрат произведено технико-экономическое  сравнение вариантов по сроку  окупаемости. Из двух выбран экономически наиболее выгодный вариант.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор направлений трассы и значений руководящего уклона.

 

В начале проводим геодезическую линию  между пунктами А и Б. Выявляем препятствия лежащие на пути геодезической линии и назначаем фиксированные точки.

Основанием  для выбора направления  являются положение опорного пункта Б и заданное направление А. Через фиксированные точки проведены два варианта трассы.

    По каждому вероятному направлению воздушно-ломаной линии необходимо определить длину и средний уклон (для III категории дороги ≤ 20‰,СТН Ц-01-95):

 

 

где уклоны на отдельных участках вдоль рассматриваемого воздушно-ломаного направления;

n – количество участков с одинаковым рельефом (спуск или подъем примерно одного уклона площадки) на которые разбивается воздушно-ломаное направление.

Уклон каждого  участка  :

где Нкон и Ннач – отметки конца и начала участка соответственно (м), где                 l- длина  участка.

По карте в горизонталях необходимо наметить воздушно-ломанные линии и, проанализировать показатели каждой трассы. Выбираем 2 наиболее выгодных варианта.     

Оценка  вариантов производится по ряду показателей: средневзвешенный уклон, сумма преодолеваемых высот в направлении туда и  обратно, коэффициент развития линии, длина варианта, количество пересекаемых водотоков и количество неблагоприятных  мест. Сравнение вариантов производится в табличной форме.

Таблица №1.

Характеристика вариантов воздушно-ломанных линий.

 

                              Вариант

Показатели

I

II

Длина геодезической линии, км

11,500

Длина, км

11,725

11,625

Σ Нтуда

85

55

Σ Нобратно

55

55

Σ(Нтуда+ΣНобратно)

140

110

Сред.уклон, iсред

12

10

Коэфф. разв. трассы,  λ

1,05

1,04

Кол-во перес. водотоков

2

2


 

По грузонапряженности принимаю линию IIIкатегории , 2 класса пути (обоснование ЦПТ - 53).Руководящий уклон определяется:

 

 

Принимаю  следующие значения:

Вариант I:      iр=10 ‰ ; 12 ‰ ; 14‰.

Вариант II:     iр = 8 ‰ ; 10 ‰ ;12 ‰.

Уклоном трассирования  называется наибольшая допускаемая величина уклона продольного профиля на участке трассы, определяемая величиной ограничивающего уклона (руководящего, уравновешенного, усиленной тяги) за вычетом среднерасчетной величины смягчения ограничивающего уклона на кривых:

 

где – эквивалентный уклон ( = 1‰ –в холмистом районе);

       Магистральный  ход укладывается на вольном  ходу – по кратчайшему расстоянию, на напряжённом ходу – по  линии нулевых работ.

Раствор циркуля  lц для укладывания линии нулевых работ определится из соотношения:

 

где n=5 м – сечение горизонталей;

m=4 – количество сантиметров в 1 км в зависимости масштаба карты (1:25000).

 

При  iтр = 9‰   

При  iтр = 11‰    =1,8 см.

При  iтр = 13‰    =1,5 см.

При  iтр = 7‰    =2,9 см.

 

Для протрассированных вариантов составляется таблица.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика вариантов магистральных  ходов.

Таблица №2.

Показатель

Вариант 1

Вариант 2

   

1.Уклоны трассирования, ‰ 

9

11

13

7

9

11

2.Длина варианта, км

-

12,300

11,625

-

-

11,725

3. Коэффициент развития линии

-

1,1

1,04

-

-

1,05

4. Количество пересекаемых больших  рек 

1

1

1

1

1

1


 

При iтр = 7 и iтр = 9  прокладка линии невозможна, так как укладываемая линия уходит от заданного направления.

Выбираем  два варианта трассы с  уклонами трассирования вариант I - iтр = 13 ‰, вариант II - iтр = 11 ‰.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Принятые элементы проектирования

Исходя из заданной грузонапряжённости определяем категорию дороги по таблице 1 [1] – III категория. Принятая длина приёмо-отправочных путей должна быть такой, чтобы на них мог разместиться поезд, то есть

 

где Q – вес поезда, т;

q – погонная нагрузка , q =5т/м.

 

 

где – расчетная сила тяги электровоза (таблица 1 приложения 4 руководства). Для локомотива ВЛ-11 принимаю кгс.

P – вес заданного локомотива. P = 184 т.

и  – удельные основные сопротивления вагонов и локомотива при расчётной скорости:

 

 

Для расчетной  скорости определяем:

 

 

Определим веса составов и их длину при разных значениях iр :

      

 

 

Длина поезда: lп=lваг+lлок, для электровоза ВЛ-11 lлок=33м

lп1=640+33=673 м;        lп2=550+33=583 м

Минимальная длина приемо-отправочных путей :lпonmin= lп+10м

lпonmin=673+10=683 м;       lпonmin=583+10=593м

 

Принимаю длину приёмо-отправочных путей 850  м.

Длина станционной площадки: :lст.пл.=1050м

   Рекомендуемые  радиусы кривых – 4000 – 2000 м, в трудных условиях – 1500 м, в особо трудных условиях –800 м.

Наименьшая  длина прямых вставок в нормальных и трудных условиях для кривых: направленных в одну сторону –  100 м, 50 м; в разные стороны – 75 м, 50 м (таблица 7,СТН Ц-01-95).

Наибольшая  алгебраическая разность уклонов смежных  элементов профиля: рекомендуемая  = 9‰, допускаемая – = 13‰. Минимальная длина элементов профиля 250 м (таблица 3,СТН Ц-01-95).Ширина основной площадки земляного полотна для III  категории дороги равна 7,3 м (таблица 4.1, СНиП 32-01-95 ).          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание протрассированных вариантов.

 

Во избежание больших объёмов  земляных работ при выходе со станции  принимаю поперечное расположение приемоотправочных  путей.

Там где есть вольный ход, трасса идет вдоль горизонталей, следовательно, применение руководящего уклона не целесообразно  во избежание больших насыпей.

Основные характеристики двух вариантов  трасс сводятся в таблицу.

 

 Таблица № 3

 

Показатель

Вариант №1 (iр=14 ‰)

Вариант №2 (iр=12 ‰)

Длина геодезической линии, м

11150

11150

Длина трассы, м

11500

11500

Коэффициент развития (λ)

0,98

0,98

Максимальная разность высот,м

53,75

53,88

Сумма углов поворота,(град.)

151

197

Минимальный радиус кривой,м

1000

1000


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Размещение раздельных пунктов

 

В курсовой работе в связи с незначительным протяжением участка, оси площадок разъездов размещают по заданной расчетной пропускной способности для дорог I и II категории и по потребной пропускной способности параллельного графика на 10-й год эксплуатации для III категории дорог. Ось площадки разъезда должна быть удалена от оси станции А так, чтобы обеспечивалась требуемая пропускная способность.

Раздельные пункты размещаем с  учётом остановочного скрещивания  поездов:

  ,

где nгр- количество грузовых поездов,

Г10- грузооборот на 10-й год эксплуатации, принимается по заданию Г10=16 ;

γнеравн- коэффициент неравномерности перевозок, принимаю γнеравн = 1,15;

Qнетто- масса поезда

,

где φ – коэффициент, принимаю φ = 0,7

,

где Еп - коэффициент съема для пассажирских поездов, принимаю Еп=1,2;

      ппасс – число пассажирских поездов на 10 год эксплуатации (по заданию ппасс=10).

 

Определяем  период графика движения поездов:     

Чистое время хода:         ,

где   – время на разгон и замедление, мин;

         – межстанционные интервалы, мин ;  (зависит от типа блокировки)

 

Для 1 варианта:      

 

   

   

     

     

  

Для 2 варианта:      

 

   

   

     

     

  

 

 

 

Расчёт  ведётся в табличной форме.

 

 

Таблица №4

Ведомость подсчета времени хода поезда

Вариант 1 (руководящий уклон 14‰)

 

№ элемента

i туда,    ‰

iобрано,     ‰

t туда,   мин.

t обратно,       мин.

t туда+tобр, мин

lэлемента,  км

t туда+tобр*lэл

1

-2

2

0,55

0,75

1,30

0,5

0,65

2

-6

6

0,55

0,95

1,50

0,625

0,94

3

-10

10

0,55

1,11

1,66

0,375

0,62

4

-14

14

0,55

1,28

1,83

0,875

1,62

5

-10

10

0,55

1,11

1,66

0,375

0,62

6

-6

6

0,55

0,95

1,50

0,250

0,38

7

-2

2

0,55

0,75

1,30

0,225

0,29

8

6

-6

0,95

0,55

1,50

0,400

0,60

9

10

-10

1,11

0,55

1,66

0,375

0,62

10

4

-4

0,84

0,55

1,39

0,375

0,52

11

2

-2

0,75

0,55

1,30

0,375

0,49

12

-5

5

0,55

0,89

1,44

0,300

0,43

13

-10

10

0,55

1,11

1,66

0,325

0,54

14

-14

14

0,55

1,28

1,83

0,500

0,92

15

-10

10

0,55

1,11

1,66

0,250

0,42

16

-7

7

0,55

1,00

1,55

0,275

0,43

17

0

0

0,63

0,63

1,26

0,225

0,28

18

2

-2

0,75

0,55

1,30

0,250

0,33

19

6

-6

0,95

0,55

1,50

0,250

0,38

20

10

-10

1,11

0,55

1,66

0,250

0,42

21

14

-14

1,28

0,55

1,83

3,000

5,49

22

10

-10

1,11

0,55

1,66

0,375

0,63

23

6

-6

0,95

0,55

1,50

0,500

0,75

24

2

-2

1,28

0,55

1,30

0,250

0,33

∑

18,7


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №5

 

Ведомость подсчета времени хода поезда

Вариант 2 (руководящий уклон 12‰)

№ элемента

i туда,    ‰

iобрано,     ‰

t туда,   мин.

t обратно,       мин.

t туда+tобр, мин

lэлемента,  км

t туда+tобр*lэл

1

-2

2

0,55

0,78

1,33

0,500

0,67

2

-6

6

0,55

1,02

1,83

0,250

0,46

3

-12

12

0,55

1,28

1,83

0,125

0,23

4

-11,4

11,4

0,55

1,28

1,83

0,350

0,64

5

-12

12

0,55

1,28

1,83

0,225

0,41

6

-11,4

11,4

0,55

1,28

1,83

0,775

1,42

7

-12

12

0,55

1,28

1,83

0,075

0,14

8

-11,3

11,3

0,55

1,28

1,83

0,400

0,73

9

-12

12

0,55

1,28

1,83

0,300

0,55

10

-4

4

0,55

0,91

1,46

0,250

0,37

11

7

-7

1,07

0,55

1,62

0,625

1,01

12

8

-8

1,11

0,55

1,66

0,500

0,83

13

2

-2

0,78

0,55

1,33

0,250

0,33

14

-6

6

0,55

1,02

1,57

0,300

0,47

15

-11,7

11,7

0,55

1,28

1,83

0,950

1,74

16

-6

6

0,55

1,02

1,83

0,375

0,69

17

0

0

0,65

0,65

1,30

0,175

0,23

18

2

-2

0,78

0,55

1,33

0,250

0,33

19

11,6

-11,6

1,28

0,55

1,83

1,400

2,56

20

12

-12

1,28

0,55

1,83

1,175

2,15

21

11,7

-11,7

1,28

0,55

1,83

0,675

1,24

22

12

-12

1,28

0,55

1,83

1,200

2,20

23

2

-2

0,78

0,55

1,33

0,375

0,50

∑

19,9


 

Время хода по участку меньше расчетного значения , трассирование доводят до конца заданного направления Б. Разъезд, необходимый по расчетной пропускной способности, располагают за пределами карты трассирования.

 

 

5. Расчёт стока, размещение и выбор водопропускных сооружений.

 

Для пропуска ливневого стока и  талой воды через земляное полотно необходимо устройство водопропускных сооружений. Через постоянно действующие водотоки устраиваются мостовые переходы.

В качестве расчётного и максимального расходов принимается наибольший из полученных расходов для ливневого и снегового стока. Расчёты выполняются применительно к характерному бассейну любого из вариантов трассы. Для остальных бассейнов расходы определяются по модулю стока q:

;  

;  

Расчет ливневого стока:

Основные характеристики рассчитываемого бассейна:

Рассмотрим вариант №1 (бассейн №3):.

1. Площадь бассейна F = 1,380  км2

2. Длина главного лога L =5,750 км.

3. Уклон лога i = 14‰

Расчет ливневого стока для  линий III категории в соответствии с СТНЦ 01-95ведем с вероятностью превышения Р = 0,33 % и 1 %. Расходы определяем по номограммам. Для четвертого климатического района (четвертый ливневой район):

                             

                             

Определяем модуль стока:

 

 

Таблица №6

 

 

 

Вариант  

N п/п

Площадь бассейна Fi, км2

,

,

, м3/с

, м3/с

1

1

0,375

4,3

6,3

1,61

2,36

2

1,060

4,56

6,68

3

1,380

5,93

8,69

2

1

1,688

7,26

10,63

2

1,060

4,56

6,68

3

1,250

5,38

7,88


 

Подбор  искусственных сооружений:

 

Вариант 1 Таблица №7

 

№ бассейна

Место расположения ИССО

Площадь бассейна, км2

Расчетный расход м3/с

Высота насыпи по профилю, м

Вид ИССО

Отверстие (диаметр), м

Возможный расчетный расход

Потребная высота насыпи, м

Стоимость ИССО

1

29+00

0,375

1,61

4,5

КЖБТ

1,25

2,65

2,49

3,75

2

64+50

1,060

4,56

10,0

КЖБТ

1,50

5,80

2,78

9,6

3

105+50

1,380

5,93

7,0

металлический

220

-

-


 

 

На 10 км 550 м запроектирован металлический мост с ездой по низу через постоянно действующий водоток с отверстием 220 м, принимаем 2 пролета  l=110 м.

Стоимость моста при высоте насыпи hн=4,5 м:

Вариант 2                                                   

 

Таблица № 8

 

№ бассейна

Место расположения ИССО

Площадь бассейна, км2

Расчетный расход м3/с

Высота насыпи по профилю, м

Вид ИССО

Отверстие (диаметр), м

Возможный расчетный расход

Потребная высота насыпи, м

Стоимость ИССО

1

22+75,00

1,688

10,63

6,00

2КЖБТ

2*1,50

11,6

2,78

12,4

2

29+37,50

1,060

6,68

3,00

2КЖБТ

2*1,25

7,4

2,49

6,4

3

61+38

1,250

7,88

5,00

металлический мост

175

-

-


 

На 6 км 138 м запроектирован средний мост через постоянно действующий водоток с отверстием 175 м, выполнен по схеме 55+66+55.

Стоимость моста при высоте насыпи hн=5,0 м:

Стоимости остальных искусственных сооружений определяем по таблице 1, [3]. Все данные приведены в ценах 1978г.

 

 

 

 

6. Определение объёмов работ и строительной стоимости по

вариантам.

 

Строительная стоимость по варианту определяется:

 

 

где   – стоимость земляного полотна;

– стоимость искусственных сооружений;

 – стоимость верхнего строения  пути;

 – стоимость пропорциональная  длине (СЦБ, связь и электрификация);

 – стоимость раздельных  пунктов.

 

 

где  s – средневзвешенная единичная стоимость выполнения земляных работ, руб/м3;

              – дополнительный объёмы работ по сооружению водоотводных канав берм, дамб и т.п.

– общий объём земляных работ;

                  

где – объём земляных работ по главному пути; 

       – объёмы земляных работ по раздельным пунктам;

где   – количество станционных путей;

– длина станционной площадки;

– средняя рабочая отметка  в пределах станции.

 

Объем земляных работ, приходящийся на 1 км. линии:

                                               q = Vз.р./L;                                                               

 

L– длина линии, км.

 

Объёмы  земляных работ по главному пути определяются в табличной форме

 

 

Вариант №1                                          Таблица №9

№  

границы участка, км

средняя рабочая отметка, м

Протяженность участка, км

Объемы земляных работ, тыс.м3

п/п

Начало

Конец

Насыпь

Выемка

Насыпь

Выемка

На 1 км

На учачток

На 1 км

На учачток

1

0,000

1,500

2,565

  

1,500

27,6

41,400

    

2

1,500

3,225

5,274

  

1,725

84,6

14,5940

    

3

3,225

4,250

5,923

  

1,025

96,7

99,120

    

4

4,250

5,175

  

1,910

0,925

    

98,8

91,390

5

5,175

6,525

4,644

  

1,350

67,8

91,530

    

6

6,525

8,150

5,336

  

1,625

78,8

128,050

    

7

8,150

8,700

  

1,98 

0,550

    

28,3

15,560 

8

8,700

11,350

4,591

  

2,650

63,6

168,540

    

9

11,350

11,500

  

1,45

0,150

    

20,3

3,050

Итого:

        

11,500

  

671,590

  

110,000


 

 

 

 

 

 

 

Вариант 2

Таблица №10

№  

границы участка, км

средняя рабочая отметка, м

Протяженность участка, км

Объемы земляных работ, тыс.м3

п/п

Начало

Конец

Насыпь

Выемка

Насыпь

Выемка

На 1 км

На учачток

На 1 км

На учачток

1

0

1,450

1,91

  

1,450

20,7

30,015

    

2

1,450

2,225

4,23

  

0,775

24,1

18,678

    

3

2,225

3,250

3,35

  

1,025

39,3

40,283

    

4

3,250

4,625

3,11 

  

1,375

73,2

100,650

    

5

4,625

4,900

  

1,00

0,275

    

12,9

3,548

6

4,900

6,800

4,49

  

1,500

62,6

100,160

    

7

6,800

9,625

2,78

  

2,825

35,2

99,440

    

8

9,625

11,325

4,32

  

1,700

57,5

97,750

    

9

11,325

11,500

  

0,95 

0,175

    

12,9 

2,258 

Итого:

        

11,500

  

483,98

  

5,806

Проектирование новой железнодорожной линии. 2