Реконструкция плана и профиля существующей железнодорожной линии

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский Государственный Университет Путей Сообщения Курсовая работа по дисциплине: Проектирование реконструкции железнодорожной линии на тему: Реконструкция плана и профиля существующей железнодорожной линии Самара, 2012.

При реконструкции железных дорог решаются такие задачи, как доведение параметров линии до проектных, а при развитии (расширении) — строительство дополнительных главных путей, удлинение приемо-отправочных путей, развитие станций. При реконструкции выполняются работы, связанные с переходом на более мощное верхнее строение пути. При проектировании реконструкции логично было бы руководствоваться теми же нормативными требованиями, что и при проектировании новых железных дорог. При этом были бы получены наилучшие результаты — увеличены скорости движения грузовых и пассажирских поездов, улучшена плавность движения поездов, созданы более благоприятные условия для пропуска поездов повышенных массы и длины. В некоторых случаях при реконструкции выдерживать нормы проектирования удается, только подвергая существенной перестройке многие капитальные сооружения. Это далеко не всегда технико-экономически оправдано, поэтому во имя сохранения постоянных устройств иногда можно пойти на известные отступления от норм проектирования новой линии. Одним из наиболее важных и сложных вопросов при реконструкции железных дорог является проектирование плана линии. В силу ряда причин (динамическое воздействие проходящих поездов, изменение температуры воздуха, выпадение атмосферных осадков и т. п.) железнодорожный путь в плане имеет неправильное очертание, отличающееся от того, которое он должен иметь по первоначальному проекту. В процессе реконструкции для обеспечения нормальных условий эксплуатации план линии должен быть приведен в правильное геометрическое положение, а также в соответствие с требованиями норм проектирования. Работы по проектированию плана линии при реконструкции необходимо разделить на следующие основные виды:

— расчеты переустройства кривых существующего пути с приведением их к правильному геометрическому положению;

— расчеты реконструкции плана существующего пути;

— проектирование плана второго пути;

— проектирование плана спрямляющихся участков трассы и обходов.

Наиболее ответственными участками плана являются кривые. При прохождении поездов в кривых возникают боковые силы, действующие на путь и экипажи. Эти динамические силы не должны нарушать устойчивость пути и плавность движения поездов. При проектировании реконструкции плана необходимо получить геометрически правильную кривую с точным расчетом всех ее элементов. Результатом расчета реконструкции кривой является определение сдвигов Д точек существующей кривой, необходимых для ее перемещения в проектное положение.

1. Подбор радиуса существующей кривой и подсчет рихтовок..

1.1 по методу угловых диаграмм Вычисления для построения угловой диаграммы.

Подобрать радиус существующей кривой и подсчитать рихтовки с учетом устройства переходной кривой на ПК (7237+20) — (7240+20). Полевые замеры приведены в Ведомости расчета рихтовок (таблица 1). По данному углу б в градусах определяем угол поворота в радианах:

брад = 0,278 820. Затем заполняется левая часть таблицы 1. В графы 1 и 2 вписываются пикетажные значения точек, по которым производилась съемка кривой:

1) 7237+20; 2) 7238+00; 3) 7239+00; 4) 7240+00 и т. д.

В графу 3 против «ПК +» (стоянка теодолита) вписываем дробь:

.

Первая стоянка на ПК 7237+20 — против этого пикета вписываем .

Вторая стоянка на ПК 7238+20 — против этого пикета вписываем и т. д. Стоянки теодолита давались на пикетах, и длина луча была равна 100 м, т. е. число «двадцаток» на каждом луче равно 5. В графу 4 против каждой стоянки теодолита вписываем дробь:

.

где n — число «двадцаток» на луче (n = 5).

Для первого луча угол б всегда равен углу в, поэтому числитель первой дроби этой графы равен знаменателю первой дроби третьей графы, а знаменатель равен произведению числителя этой дроби на число «двадцаток» этого луча, т. е. для первой стоянки теодолита имеем:

.

Числитель второй дроби графы 4 равен сумме числителя первой дроби этой графы и знаменателя второй дроби графы 3, знаменатель же второй дроби графы 4 равен произведению числителя на число «двадцаток» этого луча, т. е. для второй стоянки теодолита имеем:

.

и так далее по всем стоянкам теодолита до конца графы. Проверку вычисления графы 4 производим следующим образом: полный угол поворота брад увеличиваем в двадцать раз и сравниваем с числителем последней дроби графы 4. Имеем: 20 М брад = 20 М 0,278 820= 5,576. Числитель последней графы равен 5,576. Невязка равна нулю. В графу 5 вписываем значения стрел f по данным задания на расчет кривой, а графу 6 вписываем разность последующей и предыдущей стрел. На ПК 7237+20 стрела f = 0, на ПК 7237+00 стрела f, очевидно, так же равна нулю, поэтому на ПК 7237+20 разность стрел Дf = 0;

на ПК 7237+40 Дf = 0,79 — 0,00 = 0,79;

на ПК 7237+60 Дf = 1,22 — 0,79 = 0,43;

на ПК 7237+80 Дf = 1,25 — 1,22 = 0,03;

на ПК 7238+00 Дf = 0,83 — 1,25 = -0,42;

на ПК 7238+20 Дf = 0,00 — 0,83 = -0,83.

и т.д. по всем пикетам. Проверяем правильность подсчетов, необходимо чтобы УДf на данном луче была равна нулю: УДf = 0,79 + 0,43 — 0,03 — 0,42 — 0,83 = 0. Кроме того, абсолютное значение суммы положительных Дf и абсолютное значение суммы отрицательных Дf должно быть равно наибольшей стреле f на данном луче. Следовательно, делаем вывод, что результаты вычислений, представленных в графе 6, верны. В графу 7 вписываем значения величин:

20ц = 20врад — Дf.

Для первого луча ПК 7237+20 20врад пикета 7236+20 равна нулю и Дf на этом пикете тоже равно нулю, следовательно и 20ц = 0;

на ПК 7237+40 20ц = 1,477 — 0,79 = 0,687;

на ПК 7237+60 20ц = 1,477 — 0,43 = 1,047;

на ПК 7237+80 20ц = 1,477 — 0,03= 1,447;

на ПК 7238+00 20ц = 1,477 — (-0,42) =1,897;

на ПК 7238+20 20ц = 1,477 — (-0,83) = 2,307.

и т.д. по всем пикетам. Графу 8 заполняем, суммируя последовательно значения графы 7:

на ПК 7237+20 щс = 0,00 + 0,00 = 0,00;

на ПК 7237+40 щс = 0,00 +0,687 = 0,687;

на ПК 7237+60 щс = 0,687 + 1,047= 1,734;

на ПК 7237+80 щс = 1,734 + 1,447= 3,181;

на ПК 7238+00 щс = 3,181+ 1,897= 5,078;

на ПК 7238+20 щс = 5,078+ 2,307= 7,385.

и т.д. до конца замеров. Производим проверку подсчетов площади углограммы существующей кривой. Последовательная сумма значений знаменателей графы 4 (без знаменателя последней дроби) должна быть равна последнему числу графы 8 (50,765):

7,385 + 17,300 + 25,380 = 50,765.

подсчет произведен правильно. Построение угловой диаграммы Строим угловую диаграмму по данным графу 7, уменьшенным в 20 раз. При этом значения ц ПК 6764+20 откладываем на ПК 6764+10 и т. д. На пикете конца замеров откладываем значение ц равное брад (рис. 8) Построенная углограмма позволяет установить следующее:

— кривая имеет один радиус;

— существующая кривая сбита;

— переходные кривые имелись, но в процессе эксплуатации сильно сбиты.

Построив углограмму, определяем по формулам (2.5) и (2.6) значения Хск и Yск:

Хск = 50,765 / 0,278 820=189,573 (м);

Yск = 0,278 820 / 2 =0,139 410 (рад).

Определяем положение точки середины кривой (СК) на угловой диаграмме:

1.2 Подбор радиуса кривой.

Задачу решаем методом подбора, проводя первую угловую линию таким образом, чтобы значения рихтовок были минимальными. По нанесенной линии определяем длину кривой проектируемого радиуса: К м= 220 м. Определяем радиус этой кривой:

R м = К м/брад = 280/ 0,278 820 = 1004,3.

Округляем R мдо значения R = 1005 м и уточняем длину кривой:

К = 1005· 0,278 820 = 280,194 м.

Определяем величину.

К/2 = 280,194 / 2 = 140,097 м.

Определяем пикетаж начала и конца круговой кривой:

ПКнкк = ПКск — К/2 = (7238+40,427) — (1+40,097) = 7237+0,33;

ПКккк = ПКнкк + К = (7237+0,33) + (2+80,194) = 7239+80,524.

После этого заполняем графу 10. В эту графу заносятся расстояния от ПКнкк до каждого пикета в пределах круговой кривой, и расстояния от ПКккк до каждого пикета за пределом круговой кривой до конца замеров, т. е. расстояние от ПКнкк до ПК 7237+20 составит — 19,67 м; до ПК 7237+40 — 39,67 м и т. д., расстояние от ПКккк до пикета 7240+00 составит — 19,476 м; до пикета 7240+20 — 39,476 м. Графа 11 представляет собой графу 10 возведенную в квадрат. В графе 12 определяется угловой коэффициент q по формуле:

.

Графа 13 представляет собой произведение граф 11 и 12, что по своей сути и является площадью угловой диаграммы в каждой соответствующей точке кривой. Значения величин графы 13 соответственно переносим в графу 16. Площадь угловой диаграммы для данного радиуса за пределами проектируемой круговой кривой определяется как сумма величин (А +Х'Мбрад), где, А — площадь угловой диаграммы в пределах всей длины всей проектируемой круговой кривой (графа 15), а Х’Мбрад — площадь угловой диаграммы в пределах от конца круговой кривой до точки конца замеров (графа 14), определяемая для каждой двадцатки (рис.9).

.

После того как, определили площадь угловой диаграммы проектной круговой кривой по всем двадцаткам, начинаем определять рихтовки без учета переходных кривых (графы 17 и 18). Они определяются как разность площадей угловых диаграмм проектной кривой и существующей сбитой кривой. Положительные сдвижки будут направлены вправо (графа 18), отрицательные влево (графа 17). Проанализировав полученные сдвижки без учета переходной кривой, видим, что практически все сдвижки направлены влево. От переходной кривой на углу «вправо» сдвижки будут направлены также вправо и в какой-то степени компенсируют предварительно полученные сдвижки.

Задаемся длиной переходной кривой:

l = 60 м; l/2 = 30 м.

Определяем пикетажное значение начала и конца переходных кривых:

1 кривая: ПКнпк1 = ПКнкк — l/2 = (7237+0,33) — 30 = (7236+70,33); ПКкпк1 = ПКнпк1 + l = (7236+70,33) + 60 = (7237+30,33).

2 кривая: ПКкпк2 = ПКккк — l/2 = (7239+80,524) — 30 = (7239+50,524); ПКнпк2 = ПКкпк2 + l = (7239+50,524) + 60 = (7240+10,524).

Подсчет сдвижек д от переходной кривой, в пределах круговой кривой определяются по формуле (2.7):

(м).

Подсчет сдвижек д от первой переходной кривой, попадающих в пределы первой половины переходной кривой, производим, используя формулу (2.9):

ПК 7237+00 S = 9,67, (м);

ПК 7237+20 S = 29,67, (м);

Подсчет сдвижек д от первой переходной кривой, попадающих в пределы второй половины переходной кривой, производим, используя формулу (2.10):

ПК 7237+20 S = 49,67 м, (м).

Аналогично подсчитываем сдвижки д от второй переходной кривой:

ПК 7239+60 S = 70,524 м, (м);

ПК 7239+80 S = 50,524 м, (м).

ПК 7240+00 S = 30,524 м, (м).

Окончательные сдвижки получаются путем сложения или вычитания соответствующих сдвижек от круговой кривой и переходных кривых. Сдвижки получись двусторонние, максимальные сдвижки влево 0.431 772м, вправо — 0.49 205м, что не превышает допускаемое значение.

2. Проектирование реконструкции продольного профиля..

2.1 Составление утрированного продольного профиля.

Проектирование реконструкции продольного профиля эксплуатируемой железнодорожной линии производится по утрированному профилю пути, составляемому в масштабах: вертикальный — 1:100, горизонтальный — 1:10 000.

Вертикальный масштаб 1:100 рекомендуется для линий, расположенных в равнинных условиях, а 1:200 — в пересеченной местности и при больших перепадах высот. Последний масштаб позволяет значительно уменьшить число ступеней (разрывов) на продольном профиле, затрудняющих чтение и его проектирование. Применение крупного вертикального масштаба объясняется тем, что при обычном мелком масштабе (1:1000) нельзя показать на профиле те небольшие изменения в отметках головок рельсов, которые обычно получаются при реконструкции продольного профиля и измеряются сантиметрами. Утрированный профиль составляется на основании данных полевого обследования эксплуатируемой линии. Составление утрированного профиля начинается с нанесения пикетажа, плюсов и плана эксплуатируемого пути (с привязкой к пикетам). На утрированный профиль вначале наносятся следующие линии:

а) существующей головки рельса (СГР);

б) низа балластного слоя (НБС);

в) земли. На профиль также наносятся данные об искусственных сооружениях, оси раздельных пунктов, переездов и другие сооружения.

2.2 Определение отметок расчетной головки рельса.

Ориентиром для нанесения проектной линии (ПГР — проектной головки рельса) при реконструкции профиля пути служит линия расчетной головки рельса (РГР), а не линия бровки земляного полотна (последняя может быть засыпана или нарушена), как это принято при проектировании новых железнодорожных линий. Линия РГР представляет собой положение головки рельса, которое получилось бы при соблюдении проектной мощности (высоты) верхнего строения пути. Высота проектного верхнего строения пути от низа балластного слоя (НБС) составляет:

.

где hпод — высота песчаной подушки, м; hщ — высота щебня под шпалой, м; hшп, hр — высота соответственно шпалы и рельса с подкладкой, м.

Отметки РГР определяются по формулам, в зависимости от того, какой случай имеет место:

1) линия переводится на щебеночный балласт;

2) линия имеет щебеночный балласт. При большой толщине существующего балласта, с целью размещения новой балластной призмы на существующем земляном полотне, целесообразно верхний его слой, наиболее загрязненный, срезать. При этом желательно срезать весь избыток балласта (более 0,20 м), с тем, чтобы в дальнейшем (например, при среднем, подъемочном и других ремонтах) была возможность небольших подъемок пути. Если линия имеет щебеночный балласт, то здесь важно определить минимальную толщину слоя добавляемого щебня Дhщ. При этом необходимо учитывать, что в отдельных точках толщина щебеночного балласта может быть уменьшена на 5 см по сравнению с проектной. В случаях, когда подушка устраивается из карьерного гравия, толщину слоя щебня или асбеста следует уменьшать на 5 см без уменьшения общей толщины балластного слоя. Это относится также к случаю, когда толщина щебеночного балласта большая, и он не весь очищается щебнеочистительной машиной, так как современные ЩОМы очищают щебеночный балласт только на глубину до 25 см. Поэтому толщина щебеночного балласта, добавляемого в путь Дhщ, должна быть такой, чтобы в сумме с очищенным щебнем равнялась проектной величине (уменьшенной в отдельных точках не более чем на 5см). При этом не рекомендуется часто (по длине) менять величину Дhщ, так как практически это выполнить (при выгрузке нового щебня) затруднительно. Отметки РГР определяются по формуле:

где hпрвысота проектного верхнего строения пути, м. Если тип верхнего строения пути на реконструируемой линии полностью сохраняется, а щебень находится в удовлетворительном состоянии, то РГР=СГР. При выборе конструкции верхнего строения пути необходимо помнить, что наиболее прогрессивной конструкцией пути является бесстыковой путь с железобетонными шпалами, который применяется на прямых и кривых участках радиусом не менее 350 м. Бесстыковой путь можно укладывать на однопролетных мостах при длине пролетных строений до 55 м, а на многопролетных — при суммарной длине пролетных строений до 66 м.

Отметки РГР подсчитываются на каждом пикете и плюсе и наносятся на утрированный профиль. Чтобы проектная балластная призма размещалась в пределах существующей основной площадки земляного полотна необходимо определить отметки граничной линии РГРmax. Величина минимальной ширины обочины принимается равной 0,50 м.

РГРmax=,.

где m — заложение крутизны откоса балластной призмы; ac и aбп — размеры основной площадки существующего земляного полотна и проектной балластной призмы, м; bmin — минимальная ширина обочины, м; ?hшп — часть высоты шпалы, выступающая из балласта (0,03 м — для деревянных шпал и 0,05 — для железобетонных шпал). Линия РГРmax, наносится в местах больших подъемок и толщины существующего балласта.

2.3 Нанесение проектной линии.

Перед нанесением проектной линии необходимо установить сферу применения допускаемых и рекомендуемых норм проектирования продольного профиля, соответствующих данной категории линии и полезной длине приемо-отправочных путей. Проектная линия головки рельса ПГР наносится на утрированный продольный профиль графически с учетом требований норм проектирования. При нанесении линии ПГР должно выдерживаться условие РГР ПГР РГРmax. Наименьшие величины подъемки головки рельса будут при соблюдении условия ПГР РГР. На участках, где не отмечено отступлений от норм и правил проектирования, линию ПГР следует стремиться совмещать с отметками РГР, а при невозможности — располагать немного выше ее. В этом случае будет обеспечена толщина балласта не менее проектной, а работы по выправке профиля пути будут минимальными. Срезка земляного полотна, получаемая при нанесении линии ПГР ниже линии, а также при осуществлении мероприятий по оздоровлению земляного полотна. В отдельных местах можно допускать уменьшение толщины балластного слоя не более чем на 0,05 м. Большее понижение линии ПГР против РГР потребует уже снятия всего существующего балласта, подрезки земляного полотна и укладки нового балласта. При проектировании профиля не следует злоупотреблять минимальной длиной элементов (200 м) профиля. Однако нужно учитывай, что разделительные площадки на возвышении профиля, элементы сплошь выпуклого и вогнутого профиля, а также элементы, на которых смягчается руководящий уклон в пределах кривых, могут беспрепятственно назначаться длиной 200 м, так как при этом почти не снижается качество продольного профиля.

На участках, где подъемка пути вызывает уширение высокой насыпи, необходимо рассмотреть вопрос о проектировании подрезки, особенно, если подрезка на небольшом участке дает возможность существенно уменьшить подъемки на значительном протяжении. Следует помнить, что в выемках большие досыпки, требующие уширения земляного полотна, весьма нежелательны по условиям расположения кюветов. В таких случаях лучше запроектировать небольшую подрезку выемки.

При наличии на профиле уклонов, круче руководящего, следует проверить возможность оставления их, если средний уклон под поездом расчетного веса при самом невыгодном расположении его окажется не более руководящего. Это может дать существенную экономию в объемах работ.

В особо трудных условиях проектирования во избежание переустройства земляного полотна и искусственных сооружений могут применяться инерционные уклоны, преодолеваемые поездом за счет накопленных запасов его кинетической энергии или за счет снижения его скорости ниже расчетной в конце подъема на длине не более 500 м. В таких случаях необходимо параллельно с проектированием продольного профиля строить кривую скорости для проверки возможности пропуска грузового поезда расчетного веса по участку с инерционным уклоном. Построение кривой скорости следует начинать с элемента профиля, где скорость движения поезда заранее известна (от раздельного пункта, где поезда останавливаются; от затяжного подъема, где поезда следуют с установившимися скоростями; от мест, где имеется ограничение скорости и т. п.) Если в конце проверяемого подъема скорость движения поезда получилась равной или более расчетной, то крутизну подъема можно не уменьшать.

При нанесении проектной линии на утрированный профиль длины и уклоны элементов сначала подбираются графически. Затем уточняется положение точек перелома и уклоны линии ПГР округляются до 0,1‰.

Намечая последовательно элементы проектной линии, нужно сразу же по их длине и крутизне подсчитать отметки точек переломов профиля и сверить их с положением линии ПГР на продольном профиле. Обнаруженные несовпадения рассчитанных проектных отметок с профильными, должны быть устранены путем изменения величины уклона или положения точек перелома (длин элементов). После проверки связующих отметок (переломов профиля) подсчитывают промежуточные отметки ПГР на всех пикетах и плюсах. Для повышения плавности движения поездов на профиле смежные элементы следует сопрягать в вертикальной плоскости кривыми больших радиусов:

RB = 20 000м — на линиях I категории и.

RB = 15 000м — на линиях П и Ш категорий. Величины тангенсов этих кривых определяются по формуле:

где Дiалгебраическая разность сопрягаемых уклонов, ‰.

Сопрягающие вертикальные кривые утраиваются на линиях: I категории при Дi >2,3 ‰; II категории при Дi >2,8 ‰. В трудных условиях проектирования реконструкции существующих железных дорог и вторых путей допускается уменьшать радиусы вертикальных кривых до 8000 м — для линий I категории и до 5000 м — для линий II категории. На утрированный профиль в местах расположения сопрягающих вертикальных кривых вносятся поправки в проектные отметки у, которые в местах переломов продольного профиля определяются по формуле Изменение проектных отметок за счет устройства вертикальных кривых нельзя вносить в графу отметок ПГР, так как оно затруднило бы проверку их по переломам элементов профиля. Исправленные проектные отметки наносят на утрированный профиль выше сетки (над линией условного горизонта) и учитывают при подсчете величии срезок и досыпок. Проектная линия на профиль наносится утолщенной (красного или черного цвета) по сравнению с другими линиями утрированного профиля.

3. Анализ овладения перевозками..

3.1 Определение величины руководящего уклона и расчетной весовой нормы поезда.

Руководящий уклон принимается по продольному профилю заданного переустраиваемого участка. Он принимается равным наибольшему преобладающему уклону участка. Отдельные короткие элементы существующего продольного профиля, имеющего более крутые уклоны, при этом не учитываются.

Весовой нормой поездов является технически и экономически обоснованный для данной линии или направления движения наибольший вес поезда, при котором обеспечивается наиболее рациональное использование как мощности локомотива, так и полезной длины приемо-отправочных путей.

Расчетная весовая норма поезда может быть определена по таблице, представленной в приложении.

На основе имеющегося технического вооружения (рода тяги, типа локомотива, способа СЦБ и связи) следует наметить ряд возможных схем этапного усиления мощности реконструируемой линии и выбрать из них наиболее рациональную. Анализ овладения перевозками и назначение схем этапного повышения пропускной и провозной способности дороги производятся по графикам потребной и возможной провозной способности.

Для построения этих графиков и их анализа необходимо иметь перегон, лимитирующий пропускную, а следовательно, и провозную способность дороги.

В учебных условиях за наиболее трудный перегон следует принять так называемый расчетный теоретический перегон, состоящий из сплошного затяжного руководящего уклона и двух полудлин площадок раздельных пунктов.

Время прохода поездом 1 км пути можно определить по установившимся скоростям или брать без вычислений по графикам, приведенным в приложение. Найдя длину расчетного перегона надо переходить к определению времени прохода этого перегона поездами с разными локомотивами. Для анализа графиков овладения перевозками следует взять несколько разных локомотивов (тепловозов, электровозов). Подсчет времени хода при разных локомотивах можно произвести с помощью графиков приложение. Подсчет времени хода по расчетному перегону (в обе стороны) следует выполнять по формуле, мин:, где tт — время движения поезда в направлении «туда», мин; tоб — время движения поезда в направлении «обратно», мин. Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

После подсчета чистого времени хода по перегону определяется период графика для принимаемых вариантов технического вооружения линии, т. е. при разных локомотивах, средствах сигнализации и связи и типах графика движения поездов (параллельный, пакетный и частично-пакетный).

Период графика определяется как время от момента отправления первого поезда расчетной группы на перегон до момента отправления первого поезда следующей расчетной группы на тот же перегон в том же направлении. Период параллельного графика однопутной линии находится по следующим формулам: а) для обыкновенного непакетного графика, Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

б) при безостановочном скрещении поездов, Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

(организация безостановочного скрещения поездов возможна только при наличии соответствующих этому схем раздельных пунктов и средств СЦБ);

в) для пакетного графика, Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

Где k — число поездов в пакете (k = 2); I — интервал времени между поездами в пакете в минутах (I = 10 мин). Значения (ф1 + ф2) можно принять: при автоблокировке — 4 мин; при полуавтоматической автоблокировке — 6 мин.

Период параллельного графика двухпутной линии равен межпоездному интервалу:. Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

3.2 Определение возможной пропускной способности по грузовому движению.

Каждый из приведенных ранее типов графиков движения поездов позволяет реализовать различную максимальную пропускную способность. Изменение графиков движения поездов, как одного из элементов в схеме этапного овладения перевозками, соответствует переходу из одного технического состояния железной дороги в другое.

Максимальная пропускная способность однопутной линии в парах поездов в сутки может быть определена по формулам: а) пропускная способность при обыкновенном графике с остановками:

.

где 1440 — количество минут в сутках; Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

б) пропускная способность при безостановочном скрещении:

.

Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

в) пропускная способность при частично-пакетном графике:

.

где бпак — удельный вес пакетного движения в долях единицы (принимаем 0,5). Пакетный график в чистом виде, как правило, не применяется, а применяется частично-пакетный.

Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

Максимальная пропускная способность двухпутной линии в парах поездов в сутки определяется по формуле:

.

Для тепловоза 2ТЭ10:

Для электровоза ВЛ10:

Возможная пропускная способность по грузовому движению в парах поездов в сутки определяется по формуле:

.

где р — коэффициент резерва пропускной способности; еп, ес — коэффициенты съема пропускной способности соответственно пассажирскими и сборными грузовыми поездами; nп, nс — число пар соответственно пассажирских и сборных грузовых поездов. Для заданного технического вооружения резерв пропускной способности следует использовать полностью, т. е. принимать р = 0 или р = 0,05. Для всех других принятых локомотивов коэффициент резерва принимаем равным 0,15.

Коэффициенты съема: еп = 1,3, ес = 1,5. Возможная пропускная способность по грузовому движению должна быть определена на заданные расчетные сроки.

При обыкновенном непакетном графике:

Для тепловоза 2ТЭ10:

— на второй год эксплуатации:

продольный профиль рельс перевозка.

— на пятый год эксплуатации:

— на десятый год эксплуатации:

— на перспективу:

Для электровоза ВЛ10:

— на второй год эксплуатации:

— на пятый год эксплуатации:

— на десятый год эксплуатации:

— на перспективу:

Все расчеты по определению возможной пропускной способности сводим в табличную форму (табл. 2).

3.3 Определение возможной провозной способности.

Провозная и пропускная способности, которые могут быть реализованы при определенном комплексе технических параметров железнодорожной линии, определенном техническом оснащении и определенных методах осуществления эксплуатационной работы, называются возможными провозной и пропускной способностями дороги.

Возможная провозная способность зависит от среднего веса грузовых поездов, пропускной способности грузового движения и коэффициента внутригодичной неравномерности перевозок.

Возможную провозную способность по грузовому движению в грузовом направлении определяем на те же расчетные сроки, что и пропускную способность:

Для определения возможной провозной способности в год находим провозную способность одного поезда в год, млн. тонн:

.

где Qн — вес поезда нетто, т; г — коэффициент внутригодичной неравномерности перевозок.

Вес поезда нетто находим по весу поезда брутто, а именно: ,.

где з — коэффициент, который принимаем равным 0,65.

Вес поезда брутто Q принимаем по таблице (приложение 1 [6]). Величину коэффициента внутригодичной неравномерности перевозок принимаем равной 1,05.

Для тепловоза 2ТЭ10:

(тонн);

Для электровоза ВЛ10:

(тонн).

Для тепловоза 2ТЭ10:

(тыс. тонн);

Для электровоза ВЛ10:

(тыс. тонн).

При обыкновенном непакетном графике:

Для тепловоза 2ТЭ10:

— на второй год эксплуатации:

— на пятый год эксплуатации:

— на десятый год эксплуатации:

— на перспективу:

и так далее для других видов графиков.

Для электровоза ВЛ10:

— на второй год эксплуатации:

— на пятый год эксплуатации:

— на десятый год эксплуатации:

— на перспективу:

3.4 Определение потребной провозной способности.

Ожидаемые размеры грузовых перевозок в т/год или в млн т/год определяют потребную провозную способность дороги.

Потребную провозную способность нетто в грузовом направлении, млн т/км в год принимаем:

— на начало расчетного периода — 16;

— на 2-й год эксплуатации — 26;

— на 5-й год эксплуатации — 36;

— на 10-й год эксплуатации — 46;

— на 15-й год эксплуатации — 86.

Используя эти значения, строим кривую потребной провозной способности на графике овладения перевозками.

Все расчеты по определению возможной пропускной и провозной способности сводим в табличную форму.

3.5 Построение графика овладения перевозками.

Анализ схем овладения перевозками Любую железную дорогу рассматриваем как управляемую физическую систему, которая в каждый определенный момент времени находится в соответствующем техническом состоянии.

Под техническим состоянием дороги понимаем комплекс определенных технических параметров постоянных устройств, технического оснащения и способов организации движения поездов, обеспечивающий соответствующую провозную способность, введение которого требует определенных капитальных вложений, а в процессе эксплуатации — присущих только этому комплексу ежегодных расходов.

Изменение хотя бы одного из компонентов этого комплекса переводит эту систему из одного состояния в другое.

Техническое состояние, в котором железнодорожная линия сдается в эксплуатацию, называется начальным состоянием.

Техническое состояние, при котором обеспечивается овладение размерами перевозок на отдаленную перспективу, и в пределах которой оно не подлежит изменению, называют конечным состоянием.

Последовательное изменение состояний во времени, или, иначе, последовательный переход из одного состояния в другое, начиная с начального и завершая конечным, является схемой овладения перевозками.

Весь комплекс расчетов, связанных с назначением технических состояний и выявлением оптимальной схемы овладения перевозками, называется анализом овладения перевозками.

График овладения перевозками представляет собой совмещенные кривые изменяющейся во времени возможной и потребной провозной способности железной дороги.

Для построения графика овладения перевозками по оси абсцисс откладываем годы эксплуатации, а по оси ординат — возможную и потребную провозные способности.

Выбранная схема должна обеспечивать полное использование имеющегося технического вооружения и исключить бросовые капитальные вложения или свести их к минимуму; не должно быть также частого переустройства данной дороги, нарушающего нормальные условия ее эксплуатации. Рациональная схема должна, кроме того, иметь достаточные, но не избыточные резервы пропускной способности.

Комплекс технических параметров постоянных устройств, технического оснащения и способов организации движения поездов определяет соответствующий уровень возможной провозной способности Гв, который обеспечивает нормальную работу дороги только при условии Гв? Гп. К моменту Гв = Гп проводим мероприятия, обеспечивающие новый уровень возможной способности, что, как правило, требует дополнительных капитальных вложений. С меньшими затратами это осуществляем в том случае, когда эти мероприятия заранее предусмотрены.

Выбранную схему овладения перевозками наносим красным цветом.

В данной курсовой работе рассматриваем 2 варианта схем овладения перевозками:

вариант I — дорога сдается в эксплуатацию при тепловозной тяге (локомотив 2ТЭ10); после 7,3 лет эксплуатации, т. е. после того как возможности тепловозной тяги при обыкновенном графике движения поездов будут исчерпаны, производят строительство второго пути с переходом на электрическую тягу (ВЛ10).

вариант I I — дорога сдается в эксплуатацию при тепловозной тяге (частично-пакетный график); после 8,6 лет эксплуатации производят строительство второго пути с сохранением электровозной тяги.

Одним из наиболее важных и сложных вопросов при реконструкции железных дорог является проектирование плана линии. В силу ряда причин (динамическое воздействие проходящих поездов, изменение температуры воздуха, выпадение атмосферных осадков и т. п.) железнодорожный путь в плане имеет неправильное очертание, отличающееся от того, которое он должен иметь по первоначальному проекту. Выполняя проектирование реконструкции плана, мы получили геометрически правильную кривую, выполнив точный расчет всех ее элементов. Результатом расчета реконструкции кривой мы определили сдвижки точек существующей кривой, необходимых для ее перемещения в проектное положение.

Реконструкция продольного профиля в основном вызывается плановыми мероприятиями, направленными на увеличение пропускной и провозной способности железнодорожной линии и скоростей движения пассажирских поездов. Исходными данными для реконструкции продольного профиля служат результаты полевой съемки и технических обследований — отметки существующей головки рельса и низа балластного слоя, толщина существующего балласта и его тип, тип верхнего строения пути, ширина основной площадки земляного полотна. Реконструкция продольного профиля переустраиваемой железной дороги обусловлена заменой верхнего строения пути и приведением в соответствие нормативным требованиям проектной линии.

Для обеспечения заданных размеров перевозок было необходимо решить задачу, связанную с выявлением рационального соответствия между непрерывно возрастающей потребной провозной способностью и возможной провозной способностью, величина которой находиться в соответствующей зависимости от структуры ожидаемых грузовых перевозок и размеров пассажирского движения. На основе имеющегося технического вооружения (рода тяги, типа локомотива, СЦБ и связи) нами было намечено ряд возможных схем этапного усиления мощности реконструируемой линии и выбрана наиболее рациональная схема при анализе графика потребной и возможной провозной способности.

1. СТН-Ц — 01−95. Строительные технические нормы. Железные дороги колеи 1520 мм. М.: МПСРФ, 1995 г.

2. Проектирование, строительство и реконструкция железных дорог: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. Б. В. Яковлева. — М.: Транспорт, 1989 г.

3. Изыскания и проектирование железных дорог: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. И. В. Турбина. — М.: Транспорт, 1989 г.

4. Изыскание и проектирование железных дорог: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / А. В. Горинов, И. И. Кантор, А. П. Кондратченко, И. В. Трубин. 6-е издание, перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1979 г. — т. I, II.

5. Прасов А. З. Проектирование переустройства железных дорог и вторых путей. Часть I. — Л.: Транспорт, 1974 г.