1.2. Нормы проектирования продольного профиля пути на перегонах
Из раздела 4 СТН /1/ Вам следует выписать основные нормы проектирования продольного профиля пути на перегонах /1, с.20-33/.
Из п.4.1. /1/ выпишите только нормы, касающиеся категории линии, проектируемой Вами. Для того чтобы применять эти нормы с пониманием, Вам следует ознакомиться со следующими пунктами учебника /2, п. 1.7, 2.10, 4.2/.
Из табл.2 /1, п.4.2/ выпишите только строчки для своих значений руководящего уклона.
Пункт 4.4 /1/ и табл.3 /1, с.25/ из этого пункта – очень важны при проектировании продольного профиля. Вам следует из табл.3 /1, с.25/ выписать значения Diн (наибольшей алгебраической разности уклонов смежных элементов профиля[1], ‰) и lн (наименьшей длины разделительной площадки и элементов переходной крутизны[2], м)[3]. Причем, выписать необходимо две “пары” Diн/ lн – рекомендуемые нормы и допускаемые[4], т.к. при проектировании профиля Вам могут пригодиться и те, и другие. Кроме того, если Вы проектируете два варианта трассы с различными значениями руководящих уклонов, то, возможно, что и значения полезных длин приемо-отправочных путей у них различны. Тогда выпишите из табл.3 /1/ нормы для обоих вариантов (каждый из них будете проектировать по своим нормам)[5]. Для того, чтобы понимать существо вопроса, изложенного в п.4.4 /1/, Вам непременно следует изучить следующие пункты учебника /2, п.4.3, 4.7/[6].
В пункте 4.5. /1/ речь идет о вертикальных кривых радиусом Rв, сопрягающих смежные элементы продольного профиля в точках локальных переломов профиля (см. рис.4.7, 4.8 /2/), а не о глобальных кривых в вертикальной плоскости радиусом R, которые из-за трудности строительства и эксплуатации заменяют элементами переходной крутизны и разделительной площадкой (см. рис. 4.5 /2/)[7]. Обратите внимание – при каком значении Di, ‰ – можно не устраивать вертикальные кривые радиусом Rв, см. /2, п.4.3, с.105/. Для того чтобы разобраться с требованием «Вертикальные кривые следует размещать вне переходных кривых, а также вне пролетных строений мостов и путепроводов с безбалластной проезжей частью», внимательно изучите /2, п.4.9, рис.4.27/. Рекомендуется упростить выражение из /1, с.27/ для определения тангенса вертикальной кривой[8], м: Tв = Rв∙ Di / 2 , подставив свое значение Rв, км – радиуса вертикальной кривой.
Пункт 4.7 /1/ содержит требования к проектированию продольного профиля в выемке (в обычных и вечномерзлых грунтах) по условию обеспечения продольного водоотвода. См. /2, рис. 4.24/.
В п. 4.8 /1/ изложены требования к проектированию профиля линии в районах, подверженных снежным заносам, см. /2, п.4.8, с.123 и п.6.4, с.207, рис.6.26/.
В п.4.9 /1/ приведены нормы проектирования профиля на участках распространения подвижных песков, см. /2, с.123, 209, 210/.
В пунктах 4.12 и 4.14 СТН /1/ изложены требования проектирования профиля по условиям предохранения ж.-д. линии от размыва и затопления, см. /2, с.119, 120, 263, формула (7.84)/.
1.3. Нормы проектирования плана пути на перегонах
Из пункта 4.19 и таблицы 5 СТН /1, с.33-35/ Вам следует выписать значения радиусов круговых кривых [9], которые Вы будете применять при проектировании планов вариантов трассы новой ж.-д. линии. При проектировании плана трассы старайтесь применять кривые больших радиусов, и только в трудных условиях и в особотрудных условиях при технико-экономическом обосновании[10] Вы можете вписывать кривые малых радиусов[11].
В пункте 4.23 СТН /1/ изложены нормы проектирования переходных кривых [12]. В таблице 6 /1, с. 39-40/ приведены длины переходных кривых для ж.-д. линий: особогрузонапряженных, III и IV категорий, т.е. для линий со скоростями движения пассажирских поездов Vmax≤120 км/ч (в приложении 1 пособия мы приводим эту таблицу). Однако, если категория Вашей линии: скоростная (Vmax≤200 км/ч) или I, II (Vmax≤160 км/ч), то Вам следует воспользоваться таблицей 1.1 настоящего пособия, которая рассчитана нами в соответствии с /1, п.4.23/, /2, п.4.4, 4.5/ и /3, п.1.2.6/[13].
Длины переходных кривых на проектируемых ж.-д. линиях должны быть кратны 10 м. Длина переходной кривой должна быть не менее 20 м.
Когда переходная кривая устраивается при сопряжении двух круговых кривых разных радиусов, направленных в одну сторону, тогда длину переходной кривой следует определять в зависимости от разности возвышения наружного рельса и разности кривизны пути у сопрягаемых кривых. В этом случае длина переходной кривой должна быть не менее 30 м.
Сделаем небольшое отступление. Длины переходных кривых Вы определяете по таблице 6 СТН /1/ или по таблице 1.1 пособия. Но Вы нигде на карте при проектировании плана трассы не вписываете переходные кривые, Вы лишь указываете внутри каждой вписанной круговой кривой длины переходных кривых, например, l – 100. Так же и при проектировании продольного профиля - Вы чертите в графе “Прямые и кривые в плане” только круговые кривые, но, опять же, внутри круговых кривых обязательно указываете длины переходных кривых.
Таблица 1.1
Длины переходных кривых на железных дорогах РФ
скоростных, I и II категорий
| Радиус круговой кривой R, м | Длина переходных кривых l, м на железных дорогах РФ | |||||
| скоростные | I и II категорий | |||||
| Зоны скоростей движения поездов | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 4000 | 300 – 240 | 220 – 180 | 150 – 120 | 60 – 50 | 40 – 30 | 30 |
| 3000 | 300 – 240 | 290 – 230 | 200 – 160 | 80 –70 | 60 – 50 | 30 |
| 2500 | 300 – 240 | 300 – 240 | 240 – 190 | 100 – 80 | 70 – 60 | 40 – 30 |
| 2000 | 300 – 240 | 300 – 240 | 300 – 240 | 120 – 100 | 80 – 70 | 40 – 30 |
| 1800 | 290 – 230 | 290 – 230 | 290 – 230 | 140 – 120 | 80 – 70 | 50 – 40 |
| 1500 | 260 – 210 | 260 – 210 | 260 – 210 | 160 – 130 | 100 – 80 | 60 – 50 |
| 1200 | 240 – 200 | 240 – 200 | 240 – 200 | 190 – 160 | 120 – 100 | 70 – 60 |
| 1000 | 230 – 190 | 230 – 190 | 230 – 190 | 230 – 190 | 150 – 120 | 70 – 60 |
| 800 | 230 – 190 | 230 – 190 | 230 – 190 | 230 – 190 | 130 – 110 | 70 – 60 |
| 700 | - | - | - | 230 – 190 | 130 – 110 | 70 – 60 |
| 600 | - | - | - | 170 – 140 | 150 – 120 | 80 – 70 |
| 500 | - | - | - | 160 – 130 | 160 – 130 | 90 – 80 |
| 400 | - | - | - | 150 – 120 | 150 – 120 | 120 – 100 |
| 350 | - | - | - | - | - | 130 – 110 |
| 300 | - | - | - | - | - | 150 - 120 |
Примечания к таблице 1.1:
– В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, длины переходных кривых на указанных линиях следует определять, как для линий I категории.
1. При двух значениях длин переходных кривых меньшие значения допускается применять только в трудных условиях.
2. Деление участков на зоны скоростей движения поездов следует производить в зависимости от конфигурации продольного профиля:
– 1-я зона скоростей – углубления продольного профиля и примыкающие к ним участки, а также другие участки, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях с максимальными или близкими к ним скоростями;
– 2-я зона скоростей – горизонтальные площадки и уклоны, на которых величина средневзвешенной квадратической скорости близка к средним значениям скоростей движения грузовых поездов;
– 3-я зона скоростей – возвышения продольного профиля и примыкающие к ним участки затяжных подъемов, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях со скоростями, близкими к расчетной скорости на руководящем подъеме.
В пункте 4.24 СТН /1, с. 41/ приведены длины прямых вставок[14] (минимально допустимые) между начальными точками переходных кривых (для зависимых смежных кривых[15], расположенных на расстоянии одна от другой меньшем длины участка стабилизации[16]). Вам следует выписать значения минимально допустимых прямых вставок для своей категории проектируемой линии.
1.4. Нормы размещения раздельных пунктов. Нормы проектирования продольного профиля и плана путей на раздельных пунктах
В пунктах 4.33 и 4.34 СТН /1/ изложены требования к размещению осей раздельных пунктов с путевым развитием[17]. Вы должны понимать, что при проектировании новых ж.-д. линий оси раздельных пунктов размещают, исходя из требования обеспечения пропускной способности (расчетной или потребной) на расчетный – десятый год эксплуатации, а не через равное расстояние. Здесь определяющим является равное «расстояние по времени», то, что называется – «идентичностью перегонов по времени хода расчетного поезда», см. /2, п.5.6, с.146 – 147/.
В пункте 4.37 СТН /1, с.46/ изложены требования к продольному профилю площадок раздельных пунктов[18] с путевым развитием. В курсовом проекте Вы столкнетесь с проектированием продольного профиля промежуточной станции А и разъездов (если потребуются по времени хода).
На приемо-отправочных путях промежуточной станции А возможно производство маневров и отцепка локомотивов или вагонов от составов (т.е. возможен случай нахождения отдельно стоящего временно незакрепленного экипажа), поэтому продольный профиль путей промежуточной станции А следует проектировать в виде трехэлементного профиля [19] вогнутого ямообразного очертания с одинаковыми отметками по концам полезной длины путей. Об этом обязательно следует упомянуть в разделе проекта, посвященном размещению раздельных пунктов, но на схематическом продольном профиле следует запроектировать площадку 0 ‰, потому что в курсовом проекте Вы не проектируете подробный профиль станции).
На разъездах, при расположении их в легких топографических условиях следует проектировать трехэлементный профиль путей. Но в курсовом проекте Вам следует на разъездах проектировать площадку 0‰, потому что Вы не выполняете подробного проектирования схемы, плана и профиля разъезда.
В трудных топографических условиях в пределах всех путей проектируемых разъездов (главных и приемо-отправочных)[20] Вы можете назначить в курсовом проекте недопустимость маневровых операций (обязательно упомянув об этом в пояснительной записке). Тогда продольный профиль таких разъездов может быть запроектирован уклонами (см. ниже).
Таким образом, при проектировании продольного профиля станции А и разъездов, Вам следует стремиться обеспечить их расположение на площадке, т.е. на уклоне 0 ‰ [21] (в отдельных случаях – на уклонах не круче 1,5 ‰, в трудных условиях – не круче 2,5 ‰, в особотрудных условиях, при технико-экономическом обосновании, разъезды и промежуточную станцию А, если она запроектирована по полупродольной или продольной схеме, допускается располагать на уклоне не круче 10 ‰).
Всегда при расположении раздельного пункта на уклонах круче 2,5 ‰ следует выполнять две проверки [22]: 1) по условию удержания поездов установленной и перспективной (в курсовом проекте не определяется) массы вспомогательными тормозами локомотива; 2) по условию трогания с места грузового поезда установленной массы[23].
Здесь следует сделать важное замечание!
Вы проектируете план и продольный профиль железной дороги. Это очень ответственный этап, потому что от принятых Вами решений зависят не только строительные и эксплуатационные показатели трассы, но и безопасность движения поездов по проектируемой линии. Если Вы правильно применяете нормы проектирования /1/, то казалось бы – не стоит об этом и беспокоиться. Но это не так! Дело в том, что в процессе эксплуатации железнодорожной линии могут возникнуть экстремальные ситуации, в результате которых дорога терпит большие убытки и даже возможны человеческие жертвы. Долг проектировщика – максимально снизить вероятность возникновения подобных ситуаций. Поэтому всегда сравнивайте несколько вариантов проектных решений, выбирая не только самый экономичный, но и самый потенциально безопасный вариант. Не применяйте допускаемые нормы (переломов профиля, радиусов круговых кривых, длин переходных кривых и прямых вставок, расположение раздельных пунктов на уклонах и др.), если есть возможность использовать рекомендуемые нормы, которые обеспечат больший запас надежности. Внимательно прочитайте приложение 2 настоящего пособия (часть 2) с тем, чтобы навсегда запомнить – инженер проектирует не просто трассу, он проектирует судьбу дороги.
В пункте 4.38 и таблице 8 СТН /1/ приведены длины станционных площадок Lпл, м. Вам следует выписать свои значения (если проектируемая Вами линия однопутная, то выпишите длину промежуточной станции А и разъездов (может быть разъезды потом и не понадобятся, это зависит от времени хода, см. часть 4 пособия; если проектируемая линия двухпутная, то выпишите длины промежуточной станции А и обгонных пунктов). Какую выбрать схему расположения приемо-отправочных путей? Для того чтобы разобраться в этом вопросе, внимательно изучите /2, п.5.8, рис. 5.16 – 5.19/. Общая рекомендация такова – желательно (по условиям последующей эксплуатации и возможного переустройства железнодорожной линии) применять продольную схему расположения путей, в стесненных условиях – полупродольную схему. Однако в трудных и особо трудных условиях (топографических, инженерно-геологических, ситуационных и других[24]) можно применять поперечную схему. Для линий IV категории всегда принимают поперечную схему путей, т.к. она требует меньшей длины площадки раздельного пункта и меньшую протяженность защиты от снежных и песчаных заносов, а следовательно, уменьшает первоначальные капиталовложения в постройку линии такой низкой категории (с небольшими объемами перевозок).
Обязательно прочитайте примечания 1 и 2 к таблице 8 СТН /1/.
В примечании 1 говорится о необходимости увеличения длины площадки раздельного пункта, принятой по табл.8, Lпл, м, на величину тангенсов вертикальных кривых Тв , м (тангенсы могут быть различными – с противоположных сторон площадки; они могут быть равными - если переломы профиля на концах площадки одинаковы; их может вообще не быть – если величина переломов профиля D i, ‰ менее определенной величины, см. /1, п.4.5/) - для того чтобы избежать расположения стрелочных переводов (горловин раздельных пунктов) на вертикальных кривых, см. /2, с. 157, рис. 5.20/. Этому вопросу уделено внимание ниже, где разбирается пункт 4.50 СТН и в части 3 учебного пособия.
В примечании 2 речь идет о том, что, если полезная длина приемо-отправочных путей какого-либо из вариантов проектируемой Вами линии больше или меньше 1050 м, то следует произвести корректировку Lпл, м, выписанной из таблицы 8 СТН /1/, т.к. в ней все значения приведены при lпо = 1050 м.
В пункте 4.40 СТН /1/ (во втором абзаце) изложены требования к продольному профилю площадки раздельного пункта и участка выхода в сторону затяжного подъема с ограничивающим уклоном (руководящим уклоном или уклоном кратной тяги) при использовании электровозов постоянного тока (в курсовом проекте ВЛ10, ВЛ11, ВЛ82). Смысл требования заключается в том, что разгон грузового поезда установленной массы до скорости v р , км/ч (расчетной скорости локомотива) для электровозов постоянного тока на ограничивающем уклоне не допускается из-за быстрого перегрева пусковых резисторов. Поэтому, если Вы проектируете железнодорожную линию с электрической тягой на постоянном токе, следует проверить длину разгонного участка по формуле из работы /2, с. 158, формула (5.5), см. комментарий к ней/:
L разг = 4,17 ∙ vр 2 / (1,1∙ iогр - iср) , (1.1)
где L разг - длина разгонного участка, т.е. минимально
необходимого расстояния от оси раздельного пункта
до точки начала ограничивающего уклона на подъем,
м ;
vр - расчетная скорость локомотива, км/ч, для
применяемых в курсовом проекте электровозов
следует принять:
для ВЛ10 и ВЛ11 - vр = 46,7 км/ч ,
для ВЛ82 - vр = 51,0 км/ч ;
iогр - ограничивающий уклон, (iр – руководящий, или
iкр – кратной тяги), ‰ ;
iср - средний приведенный уклон на участке разгона (от
оси раздельного пункта до точки начала
ограничивающего уклона на подъем), ‰ .
Если рассчитанная по формуле (3.1) минимальная длина участка разгона превышает запроектированное Вами расстояние, то необходимо: либо увеличить длину участка разгона на проектируемом профиле, либо уменьшить крутизну уклона, на котором происходит разгон, т.е. уклона iср , ‰ (данное решение более предпочтительно, при условии, что уположение iср Вы предпримете за счет уменьшения уклона собственно раздельного пункта, если он был расположен на уклоне).