Проектирование железных дорог

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение  
высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

 

 

 

Кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог» 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к  курсовому проекту по дисциплине

«Основы проектирования железных дорог»

 

 

 

 

 

 

 Выполнил ст.гр.202(у)

Бадещенков А.А. 

Руководитель 

Лебедева Е.А.

 

Санкт – Петербург

ПГУПС

2013

 

Введение.

Цель работы – получить практические навыки проектирования новой  железнодорожной линии.

В процессе выполнения  проекта  необходимо:

  • запроектировать план и продольный профиль варианта участка новой железной дороги;
  • разместить по трассе водопропускные сооружения;
  • определить возможный объем перевозок на 10-й год эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прокладка воздушной  линии.

Положение трассы железной дороги между заданными пунктами в значительной мере зависит от величины руководящего уклона, который в курсовой работе назначается руководителем, с учетом главным образом топографии местности.

На выбор руководящего уклона, кроме топографических условий, влияет и множество других факторов, например гидрогеологические условия  района проектирования, заданные объемы перевозок, основные технические параметры  проектируемой линии и линий  примыкания и пр.

В первую очередь исследуется  возможность укладки трассы железной дороги по кратчайшему направлению, соединяющему основные опорные пункты и промежуточные фиксированные  точки.

Опорными пунктами являются места обязательного захода трассы: начальный и конечный пункты, крупные населенные пункты и экономические центры.

К фиксированным точкам относят места желательного прохождения трассы: пониженные точки на пересечениях водоразделов (так называемые «седла»), наиболее благоприятные места обхода излучин рек и пересечения крупных водотоков, точки возможного обхода различных контурных препятствий и т.п.

В курсовой работе опорными пунктами являются начальный и конечный пункт, а фиксированные точки  необходимо определить самостоятельно.

Возможных направлений  проектируемой линии может быть несколько. На предварительной стадии варианты направления могут быть сопоставлены по длине, сумме преодолеваемых высот, количеству пересекаемых постоянных водотоков и другим важнейшим  показателям. Для дальнейшей разработки выбирается один из вариантов.

Это прямая линия, соединяющая  два опорных пункта. Фиксированных  точек между ними нет, поскольку  трасса не пересекает водоразделы или  реки.

 

 

 

 

 

 

 

 

ТРАССИРОВАНИЕ УЧАСТКА НОВОЙ  ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ

Укладка магистрального хода

Трассой называется пространственная ось железной дороги в уровне бровки земляного полотна.

Трассирование – это поиск рационального положения трассы. Оно осуществляется путем проектирования плана линии по картам в горизонталях с одновременным составлением продольного профиля трассы.

Детальное трассирование  осуществляется вдоль намеченного  кратчайшего направления, соединяющего опорные пункты и имеющиеся фиксированные точки. При этом исследуется возможность использования попутных долин водотоков или водоразделов.

Трассирование начинается от площадки начального раздельного  пункта, заданного на карте в качестве исходных данных. Отход от площадки раздельного пункта должен осуществляться с учетом перспективы развития этого  пункта. В связи с этим,  необходимо, чтобы расстояние от оси станции  – начало разбивки пикетажа, до начала первой кривой было не менее суммы  половины длины площадки раздельного  пункта и запаса на его развитие в перспективе.

 

Рис.5. Начало трассирования

Обозначения на рисунке:

НКК

-

начало  круговой кривой;

НПК

-

начало  переходной кривой;

Lст

-

нормативная длина площадки раздельного пункта, м (см. ниже табл.1);

а

-

запас на развитие раздельного пункта в  перспективе, в курсовой работе разрешается  принять величину а = 200 м;

l

-

запас по длине на переходную кривую и  тангенс круговой кривой, принимается  не менее 500 м.


Согласно исходных данных:

    • категория железной дороги – II;
    • полезная длина приемоотправочных путей – 850 м;
    • расположение приемоотправочных путей – поперечное.

Следовательно, нормативная длина  площадки раздельного пункта      Lст =  1450  м.

Расстояние от оси станции  до вершины первой круговой кривой должно быть не менее

Для поиска положения  трассы на участках напряженных ходов  используется расчетное значение расстояния между горизонталями (заложение) d, см, которое соответствует заданной величине руководящего уклона и определяется по формуле

,

  

где

m

–

масштаб карты в горизонталях;

 

h

–

сечение горизонталей, м;

 

iр

–

руководящий уклон, ‰;

 

iср. э (к)

–

среднее значение уклона, эквивалентного дополнительному сопротивлению  от кривых, ‰ (в курсовой работе  принимается iср. э (к) = 0,5 ‰).


 

Согласно исходных данных:

    • руководящий уклон iр = 10‰,
    • масштаб карты 1: 50000,
    • сечением горизонталей – 10 м, тогда

 

.

 

 

 

 

 

 

Проектирование плана железнодорожной  линии

Планом железнодорожной линии является проекция трассы на горизонтальную плоскость.

Составляющими плана линии являются прямые участки пути, круговые и переходные кривые.

Прямые вставки, м, между начальными точками переходных кривых

(рис.11) не должны быть менее  величины, указанной в табл.2.

 


 

 

 

 

 

 

 

Рис.11. Сопряжение смежных кривых и границы  прямой вставки

 

 

 

Таблица

Категория железной дороги

Длина прямой вставки lпв, м

В нормальных условиях при направлении  кривых

В трудных условиях при направлении  кривых

в разные стороны

в одну сторону

в разные стороны

в одну сторону

I и II

150

150

50

75

III

75

100

50

50

IV

50

50

30

30


 

 

Конкретные значения радиусов, м, можно принимать равными: 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400, 350, 300, 250 и 200.

 

Таблица

Категории линии и тип пути

Значения радиусов кривых, м, в плане

Рекомендуемые

Допускаемые в трудных условиях

Допускаемые в особо трудных условиях при технико-экономическом обосновании

По согласованию с ОАО «РЖД»  и ФАЖТ

1

2

3

4

5

I

4000-2500

2000

1000

600

II

4000-2000

1500

800

400

III

4000-1200

800

600

350

IV

2000-1000

600

350

200


 

перед началом проектирования плана трассы следует выписать из норм проектирования  значения радиусов круговых кривых и прямых вставок: Rрек ,Rдоп, lпв, а также определенное ранее минимально потребное расстояние от оси станции до начала первой круговой кривой.

Расстояние от оси станции  до вершины первой круговой кривой должно быть не менее 1500 м.

На участках напряженного хода линия нулевых работ является ломаной линией, которая не может  быть планом трассы из-за небольшой  длины каждого отрезка. Поэтому  следующим этапом работы является замена линии нулевых работ прямыми  участками как можно большей  длины, но с минимальным отклонением  от нее в плане.

При решении этой задачи основным вопросом является выбор величины радиуса круговой кривой R. Лучшим решением является рекомендуемая величина радиуса. Однако, следует учитывать то, что на величину радиуса могут оказать влияние объемы земляных работ при вписывании плана в рельеф местности, а также возможность осуществления природоохранных мероприятий по отношению к занимаемой трассой земле, растительности, миграционным путям животных и др. Поэтому в необходимых и обоснованных случаях можно применять меньшие величины радиусов – допускаемые.

Следует помнить, что между  двумя соседними кривыми должна обязательно располагаться прямая вставка, минимально необходимая длина которой определена ранее по табл. 3 и для рассматриваемого примера lпв = 150 м.

Длина переходных кривых lпер, расположенных между прямым участком и круговой кривой, в курсовой работе может быть принята равной 100 м. Таким образом, минимально необходимое расстояние между началом последующей круговой кривой (НККn) и концом предыдущей (КККn-1)

lmin = lпв + lпер = 150 + 100 = 250 м. 

В масштабе карты М 1:50000 величина прямого участка длинной  250 м составляет 5 мм. Таким образом, вписывая кривые в углы поворота, необходимо следить, чтобы длины прямых участков, образующихся между круговыми кривыми, были не менее 5 мм (с запасом лучше предусматривать не менее 6 мм).

Привязка сооружений и  устройств железной дороги (осей раздельных пунктов и искусственных сооружений, начала и конца кривых и др.) осуществляется с помощью пикетажа. Пикетом (ПК) называется участок пути длиной 100 м.

За начало отсчета пикетажа принимается нулевой километр, как  правило, совмещенный с осью начальной  станции.

На прямых участках пути пикетаж разбивается с использованием линейки (или измерителя) и с учетом  масштаба карты.

Пикетажное значение начала НКК1 и конца ККК1 первого закругления определяется по схеме:

ПК ВУ1 – Т1 = ПК НКК1;

ПК НКК1 + К1 = ПК ККК1.

где

Т1

-

значение тангенса первой кривой, м;

 

К1

-

длина первой кривой, м;

ПК ВУ1

-

пикетажное значение вершины  первого угла поворота;

ПК НКК1

-

пикетажное значение начала первой круговой кривой;

ПК ККК1

-

пикетажное значение конца  первого круговой кривой.


Для определения  пикетажного значения вершины угла поворота          ПК ВУ1 следует установить «точку привязки расчета» − местоположение ближайшего от начала трассы к закруглению целого километра.  Далее, следует измерить в сантиметрах с точностью до 1 мм расстояние Р − от точки привязки расчета до точки ВУ1.

 

Рис. 16. Схема к расчету  пикетажного значения вершины угла ПК ВУ

Измеренное  в  сантиметрах расстояние Р (см), следует с учетом масштаба карты М 1:50000, перевести в метры, для чего расстояние, выраженное в см, следует умножить на 500.

Р (м) = 500·Р(см) .

Тангенс Т, м, и длина проектируемой кривой К, м, определяются по формулам:

,

(2)

(3)

где

R

-

радиус проектируемой  кривой, м;

 

a

-

угол поворота по ходу трассы, град.


Аналогично определяются пикетажные значения остальных кривых.

Геометрическое положение  точки начала кривой НКК на плане  трассы можно определить, если отложить от вершины угла поворота ВУ величину тангенса Т назад по ходу пикетажа, а положение точки конца кривой ККК – вперед по ходу трассы. Пропущенные пикеты в пределах закругления расставляются по кривой с учетом масштаба карты.

Длина первого прямого  участка:

l1 = ПК НКК1 – ПК НТ

  

где

ПК НКК1

-

пикетажное положение начала первой круговой кривой;

 

ПК НТ

-

пикетажное положения начала трассы.


Длина последнего прямого  участка:

l посл = ПК КТ – ПК КККпосл

  

где

ПК  КТ

-

пикетажное положение конца  трассы;

ПК КККпосл

-

пикетажное положение конца  последней круговой кривой.


Длина остальных прямых участков:

l = ПК НККn – ПК КККn-1

  

где

ПК НККn

-

пикетажные положения  начала круговой кривой примыкающей  к концу прямого участка;

ПК КККn-1

-

пикетажные положения  конца круговой кривой примыкающей  к началу прямого участка


 

На плане трассы фиксируются  точки начала и конца каждой круговой кривой, которые находятся на расстоянии тангенса Т от вершины угла поворота ВУ. При этом между соседними (смежными) кривыми следует обеспечивать прямую вставку длиной не менее lmin.

Положение очередного километра  или вершины следующей кривой находят с учетом  координаты конца предыдущей кривой.

Результаты расчёта сведём в таблицу.

Результаты расчета плана линии 

№

п/п

Местоположение  кривых

R, м

a,

град

Т, м

К, м

Длина прямых участков пути l, м

ВУ

НКК

ККК

1

2

3

4

5

6

7

8

9

               

1119,00

1

1950

1450,11

2353,26

800

64

499,89

893,15

  
               

1450,11

2

3700

2992,22

4151,11

800

83

707,78

1158,89

  
               

648,96

3

6300

5572,06

6968,32

2000

40

727,94

1396,26

  
               

1420,95

 

= 3448,3

= 4639,02


 

,

3448,3+4632,02 = 8087,32

  
       

Где L – длина трассы, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

раздельные  пункты на трассе железнодорожной линии  и особенности проектирования плана  и продольного профиля в их пределах

Для обеспечения пропуска необходимого числа поездов и  выполнения грузовой работы на железных дорогах должны быть размещены раздельные пункты.

К раздельным пунктам с путевым  развитием относят станции, разъезды и обгонные пункты. К раздельным пунктам без путевого развития относят  путевые посты и проходные  светофоры, которые служат для разрешения или запрещения въезда поездов на ограждаемые участки.

Количество и место  расположения раздельных пунктов  определяются расчетом, исходя из  планируемого объема перевозок на расчетный год эксплуатации. На однопутных железных дорогах раздельные пункты размещаются друг от друга на расстоянии расчетного времени хода, соответствующего заданной пропускной способности проектируемого участка. При определении мест расположения раздельных пунктов при проектировании трассы железной дороги учитывают, что фактическое время хода пары поездов между осями двух соседних раздельных пунктов не должно превышать расчетного времени. Отклонение фактического времени в меньшую сторону желательно не более 2 - 3 мин. Фактическое время хода пары поездов на перегонах, примыкающих к участковым станциям, как правило, следует уменьшать по сравнению с расчетным не менее чем на 4 мин.

Рассматриваемая в курсовой работе трасса имеет весьма небольшую протяженность (порядка  15 км), в связи с чем, нет необходимости в расчете места расположения промежуточного раздельного пункта (расчет покажет, что раздельный пункт будет находиться за конечной точкой  проектируемого участка трассы). В связи с вышесказанным, проектируемая   трасса имеет два заданных раздельных пункта:

  • первый − расположенная в начале проектируемого участка станция (площадка начального раздельного пункта заданна на карте в качестве исходных данных);
  • второй − раздельный пункт, который находится в конце проектируемого участка (примем, в рамках курсовой работы, что его ось совпадает с последним километром – в рассматриваемом примере с 13 км (см. рис. 31).

Поскольку места нахождения раздельных пунктов известны, в рамках курсовой работы следует определить возможный объем перевозок на расчетный (десятый) год эксплуатации  участка железнодорожной линии.

В пределах раздельных пунктов  к проектированию элементов плана  и продольного профиля предъявляются  особые требования.

Длина площадки раздельного  пункта для рассматриваемого примера  определена ранее (см. п.3.1) − Lпл = 1450 м, станционный знак показывает середину раздельного пункта, т.е. расстояние от него до начала или конца раздельного пункта составляет .

Площадки раздельных пунктов  следует размещать на прямых горизонтальных участках пути. Однако, в трудных  топографических условиях (в курсовой работе такой случай не рассматривается) возможно их размещение на уклонах и на кривых.

Уклон продольного профиля  путей на раздельных пунктах, где  не предусматривается отцепка локомотивов  и вагонов, не должен превышать 1,5 ‰  и в трудных условиях - 2,5 ‰ . В случае отсутствия на раздельном пункте маневровых операций уклон продольного профиля путей разрешается увеличивать до 10 ‰.

В курсовой работе,  элемент  продольного профиля в пределах раздельного пункта не должен превышать 1,5 ‰.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определение провозной способности проектируемой  линии на расчетный год эксплуатации

После завершения проектирования продольного профиля рассматриваемого участка, выполняется подсчет  фактического времени хода пары поездов по участку, который  целесообразно вести  в табличной форме (табл. 6).

В графе 1 табл. 6 указаны  порядковые номера элементов продольного  профиля  по ходу километров. Из сетки  продольного профиля (графа «Проектные уклоны») выписываются значения уклонов  элементов и их длины в графу 2 и  3 табл. 6  соответственно.

Время хода поезда на 1 км зависит от типа локомотива, значения руководящего уклона и крутизны элемента продольного профиля.

Для заданных в курсовой работе тепловоза 2ТЭ10 и руководящего уклона 10‰ значения времени хода состава на спуск и подъем по элементам различной крутизны приведены в табл. 7.  Значения времени хода принимаются в зависимости от значения величины уклона элемента, указанного в графе 2 табл. 6. При этом, если поезд движется  на подъем принимается значение уклона со знаком «+», а при движении на спуск – знак «–». Следует обратить внимание на то, что один и тот же элемент при движении поезда в направлении «туда» является положительным, а в направлении «обратно» - отрицательным. Для всех элементов продольного профиля, имеющих при движении на спуск уклон круче, чем 2‰, принимается значение времени хода из  табл. 7 как для уклона равного -2‰. 

Ведомость подсчета фактического времени  хода пары

Раздель-ный пункт и номер элемента профиля

Уклон элемента,

%

Длина элемента,

 км

Время хода на 1 км, мин

Время хода по элементу профиля, мин

Суммар-ное время хода по участку, мин

туда

обратно

туда плюс обратно

1

2

3

4

5

6

7

8

Ст. А

              

1

0

1

0,62

0,62

1,24

1,24

1,24

2

-9

2,85

0,60

2,29

2,89

8,23

9,47

3

-4

0,250

0,60

1,21

1,81

0,45

9,92

4

4

0,250

1,21

0,60

1,81

0,45

10,37

5

10

1,150

2,55

0,60

3,15

3,622

13,992

6

4

0,450

1,21

0,60

1,81

0,81

14,802

7

-4

2,1

0,60

1,21

1,81

3,8

18,602

Ст.В

              

ИТОГО tфакт

18,602


 

Пропускную способность  запроектированного участка железной дороги nр, число пар поездов в сутки:

       

(12)

где

Г

-

объем грузовых перевозок  нетто в грузовом направлении  на 10-й расчетный год эксплуатации, млн. т в год;

 

-

коэффициент, учитывающий  внутригодичную неравномерность грузовых перевозок; в курсовой работе может быть принят равным 1,2;

 

-

коэффициент, учитывающий  отношение массы поезда нетто  к брутто; в курсовой работе может  быть принят равным 0,67;

-

средняя масса состава  грузового поезда брутто, т; в курсовой работе может быть принята 3400 т.


Объем грузовых перевозок  нетто в грузовом направлении  на 10-й расчетный год эксплуатации составит

млн.т в год.

 

 

 

 

 

 

 

 

Размещение  искусственных водопропускных сооружений. Расчет стока, выбор типов и размеров сооружений

Установленные по картам площади  водосборов  измеряются в квадратных сантиметрах , а затем пересчитываются в квадратные километры:

(13)

где

0,25

–

масштабный коэффициент при  масштабе карты Мг-1:50000.


Для русла (а для периодических  водотоков – лога) каждого водосборного бассейна определяется уклон главного лога:

,

(14)

где

Hв, Hк

–

отметки земли соответственно в  вершине лога и у искусственного сооружения, т.е. в конце лога, м;

 

Lл

–

длина главного лога, км; измеряется по карте в горизонталях.


=9,25

=10,5

 

Ведомость водопропускных сооружений

Номер сооружения

Местоположение оси сооружения, ПК+¼м

Площадь водосбора, F, км2

Уклон главного лога Jл, ‰

Расчетный расход  

  м3/с

Высота подпора воды hп,м

hп+0,5

Высота насыпей по оси сооружения, м

Высота насыпи по конструктивным условиям, м

Тип сооружения

Размер отверстия сооружения, м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

ПК38+50

9,25

10,5

30

2,8

3,3

15

3,12

ПЖБТ

4,0*1

Проектирование железных дорог 📙 Реферат → 🆔 223654

Проектирование железных дорог 📙 Реферат → 🆔 223654

Проектирование железных дорог