Траса, план і профіль. Нормальний і скорочений поздовжній профіль. колії на залізничному транпорті

2. План і траса лінії.

3. Елементи кривої, їх розрахунок. Радіуси кривих.

4. Паралельне зміщення колій.

5. Профіль залізничної лінії.

6. Поняття про ухил та крутість ухилу.

7. Нормальний і скорочений поздовжній профіль.

План залізничної лінії

Планом залізничної лінії називають проекцію колії на горизонтальну площину (вид зверху). В плані залізнична лінія може розміщуватися в прямих і кривих ділянках. Радіус кривих буде залежати від категорії лінії і призначення колії (СНиП 2-39-76, §2.13).

ПТЕ §3.6:

“Станції, роз’їзди та обгонні пункти , а також окремі парки і витяжні колії мають розташовуватися на прямих ділянках. У несприятливих умовах допускається розміщення їх на кривих радіусом не менше 1500м. в важких умовах допускається до 600м, а у гірських умовах – до 500м.”

На перегонах приймають, як правило, стандартні радіуси : 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 180, 150.

Рекомендовані радіуси

Таблиця 2.

Елементи кривої і її розрахунок

Мал.1. Елементи кругової кривої.

a- кут повороту, ВК - вершина кута, ПК - початок кривої, КК – кінець кривої, R-радіус кривої, К-довжина кривої.

К=0,0174Ra Т=R*tg(a/2)

В практичній роботі і проектній роботі при розбивці кривих на місцевості користуються таблицями розбивки кривих. По заданому радіусу і по визначеному куту повороту знаходять Т і довжину кривої.

План місцевості і горизонталі

Планом місцевості називають зображення земної поверхні в певному масштабі. В курсовому та дипломному проектуванні плани складають в масштабі 1:2000 і 1:1000. В топографічних картах, воєнних плани складають в масштабі 1:25000, 1:50000.

Рельєф місцевості на планах показують горизонталями. Горизонталі викреслюють коричневим кольором. Горизонталями називають умовне пересічення місцевості горизонтальними площинами. По горизонталях можна читати пониження і підвищення земної поверхні. Чим густіше розміщені горизонталі, тим рельєф місцевості крутіший. Відстань між горизонталями приймають в залежності від масштабу плану і його призначення. Відмітки на горизонталях надписують від рівня Балтійського моря ( місто Кронштадт ). Така система висот називається балтійська або абсолютна.

Поняття про трасу залізничної лінії. Порівняння варіантів проектних рішень

Положення осі залізничної лінії в просторі називається трасою. При трасуванні обходять населені пункти, водні перешкоди, залізничну лінію стараються проводити, щоб було менше кривих, обходять гори, водні перешкоди пересікають під прямим кутом в найвужчому місці, стараються , щоб було менше земляних робіт, ухилів, підйомів і спусків. При прокладанні траси може виникнути декілька варіантів, їх необхідно порівняти між собою. Порівнюють через термін окупності:

Т_ок = К₁-К₂/Е₁-Е₂ (років)

К₁, К₂ - капітальні затрати першого і другого варіантів;

Е₁,Е₂ - експлуатаційні витрати ( зарплата, відрахування на поточне утримання колії, електроенергія, паливо ).

Термін окупності для нового залізничного будівництва 8–10 років.

Профіль залізничної лінії

Профілем залізничної лінії називається проекція осі залізничної колії на вертикальну площину.

ПТЕ § 3.5 :

«Станції, роз’їзди і обгонні пункти мають розміщуватися на горизонтальній площадці. В окремих випадках допускається розміщення їх на ухилах , що не перевищують 0,0015, у важких умовах допускається 0,0025.»

Ухил характеризується крутизною і і довжиною l

h перевищення однієї точки над іншою.

[і ] – ‰ тисячні, проміле.

(малюнок з розрахунком)

І = h/l

На перегонах ухили встановлюються в залежності від категорії ( СНиП 2–39–76 таб. 3 )

1-2 категорії – 5‰

3-4 категорії – 6-8 ‰

5 категорія – до 20‰

Керуючий ухил це найбільший ухил на ділянці колії, по якому розраховують вагу поїзда при заданій швидкості і одиночній тязі.

Формула ваги поїзда:

Q = F_к-P(w’_о-i_к)/w”_о+i_к

де Fк – розрахункова сила тяги (в кг ), приймається з інструкції в залежності від типу і серії локомотива;

P – вага локомотива (т);

w’_о– основний питомий опір локомотива ( кгс/т );

w”_о – основний питомий опір вагонів ( кгс/т );

і_к – керуючий ухил.

Вагу поїзда округлюють до 50 т Q=3822=3800 т, Q=3870=3850 т.

На планах ставлять ухилопоказники , по них можна бачити на якому ухилі розміщена станція; як розміщені підходи до станції.

(малюнок з розрахунком)

Утримання рейкової колії в прямих і кривих ділянках колії

ПТЕ §3.10:

«Верх головок рейок обох ниток колії на прямих ділянках має бути на одному рівні. Дозволяється на прямих ділянках колії утримувати одну рейкову нитку на 6 мм вище другої ( щоб запобігти вилянню останнього вагона ). На кривих ділянках колії зовнішню рейку підвищують, щоб погасити центробіжну силу h=12.5*v²_ср/R

Максимальне підвищення 150мм, в необхідних випадках максимальне підвищення може допускатися з дозволу Укрзалізниці і більше 150мм.»

В кривих ділянках колії розширюють ширину міжколії в залежності від швидкості і радіусу: R 649-450 –1530мм; R < 449 – 1535мм.

В кривих ділянках колії також розширюють ширину колії:

S_max = 1548мм S_min =1510мм.

Паралельне зміщення колій

На планах і схемах залізничні колії показують в осях.

Мал. 2. Паралельне зміщення колій.

Часто в проектній і практичній роботі при укладці залізничних колій , при розробці курсових та дипломних робіт необхідно запроектувати паралельне зміщення колії ( перейти з одного Е на інше ). При цьому передбачають радіуси кривих в залежності від категорії лінії, призначення колії і швидкості руху. На головних коліях R=4000-1200 м , між кривими передбачають вставку d . яка повинна бути не менше 75 м.

Порядок виконання графічної побудови паралельного зміщення.

1. Викреслюють схематично дві колії.

2. Вказують ширину міжколії Е₁ і Е₂.

3. Задаються радіусами і розмірами прямої вставки.

4. Визначають різницю Е₂-Е₁.

5. По спеціальних таблицях і довідниках (ст. 402, тб. 16.45) по радіусу, вставці, по різниці S шукають наступні елементи: a, T, K, L, d.

6. В масштабі 1:1000 (1мм=1м) на папері викреслюють в осях колії. Згідно визначених даних графічно відкладають елементи мал.яяного зміщення. Спеціальними радіусами викреслюють криві, наводять креслення.

Нормальний і скорочений поздовжній профіль

На кожну ділянку залізничної колії один раз в 10 років спеціальними проектними організаціями і мал.яя складають нормальний поздовжній профіль. Профіль – це паспорт лінії. Він складається з двох частин. мал.я частина – сітка, мал.яя – власне вертикальний розріз колії.

Сітка має такі дані:

В плані лінії вказують довжину прямих, початок кривої, кінець кривої, кут повороту, радіус кривої, довжину кривої. В проектних ухилах показують підйоми, спуски і горизонтальні площадки , показується довжина і крутизна ухилів. В графі ситуація показують все, що знаходиться на відстані 50 м від залізничної колії вправо і вліво. Над сіткою в масштабі М_{вертикальний}1:1000 розміщують вертикальний переріз осі колії, наносять лінію землі. Проектують по заданих ухилах положення осі колії. Над проектною лінією показують осі переїздів, шляхопроводів, роздільних пунктів, різні штучні споруди. Профіль складають в двох масштабах. Вертикальний 1:1000, горизонтальний 1:10000. Це документ для службового користування. Він зберігається в технічному відділі служби колії “П”, дирекції залізничних перевезень “ДН” і в “ПЧ” – дистанціях колії.

Скорочений поздовжній профіль.

На основі нормального поздовжнього профілю складають скорочений поздовжній профіль. Він також призначений для службового користування. Складається в масштабі М _{горизонтальний} –1:25000, М _{вертикальниі} –1:1000. Документ складається для локомотивних бригад. В ньому менше даних. Вказують: кілометри, план лінії, довжину кривих і їх радіуси, ухили, осі роздільних пунктів, переїздів, штучні споруди, вхідні сигнали, вхідні стрілочні переводи станції.

Границя відводу залізниць

Територія роздільних пунктів, залізнична лінія на перегонах закріплюється в певних межах за залізницею. Ця територія встановлюється місцевою владою, районним архітектором і управлінням залізниці. Складають паспорт відводу території. На цьому документі відмічено на кожному пікеті, яка територія закріплена. Відстані даються від осі головної колії, паспорт зберігається в службі колії.

Загальне поняття про перехідні криві

Мал. 3. Перехідні криві.

Щоб забезпечити плавне підвищення зовнішньої рейки до необхідної висоти перед кривими передбачають перехідні криві. На довжині перехідної кривої починають плавно (1 мм на 1 м) підносити зовнішню рейку. Довжина перехідної кривої також буде залежати від категорії лінії і призначення колії l_пер=1000*h.

На другорядних коліях перехідна крива може бути і менша.

Допустима швидкість залежить від радіусу кривої: v_доп=4.6ÖR.

Земляне полотно на одноколійній лінії

Мал.4. Земляне полотно на одноколійній лінії.

вимоги до земляного полотна:

1. Повинно бути стійким

2. Не промерзати

3. Не вивітрюватись

4. Пропускати воду

5. Витримувати динамічні поїзні навантаження

6. При будівництві не вимагати великих затрат

Для відсипання земляного полотна використовують як правило гравій, гравійно-піщану суміш, крупнозернистий пісок, галька, піщані ґрунти з домішками глини. Не допускаються вапняки, крейда.

Ширина основної площадки В залежить від категорії лінії, а також від ґрунтів, з яких відсипане земляне полотно. Ця ширина приймається згідно СНиП 2-39-76, 3.1 тб. 9 , ПТЕ 3.8.

1 категорія 7м

2 категорія 6,5м

3 категорія 6м

4-5 категорія 5,5м

Ширина основної площадки на одноколійній лінії має форму трапеції, щоб забезпечити стік води. При висоті насипу до 6 м передбачають відкоси крутизною 1:1,5 при висоті насипу більше 6 м нижню частину відкосу передбачають 1:2, 1:1,75, а верхню 1:1,5.

На перегонах, щоб зменшити будівельні витрати, використати місцеві ґрунти, передбачають резерви. В межах станції резерви не закладають.

Земляне полотно на двоколійній лінії

Мал.5. Земляне полотно на двоколійній лінії.

на двоколійній лінії основна площадка земляного полотна має форму трикутника. Ширина основної площадки більша від одноколійної на ширину міжколії.

Поперечний профіль на станції.

Односкатний поперечний профіль

Мал.6. Односкатний поперечний профіль.

На станціях при числі колій від двох до шести проектують односкатний поперечний профіль. По верху земляного полотна для стоку води передбачають поперечний ухил крутизною 0,02. ширина основної площадки буде залежати від суми міжколій плюс ширина основної площадки в залежності від категорії лінії.

При числі колій від 6 до 12 проектують двоскатний поперечний профіль: по верху земляного полотна проектують ухил в обидві сторони від головних колій.

Мал.7. Двоскатний поперечний профіль.

На великих станціях при числі колій більше 12 проектують пилоподібний поперечний профіль.

Мал.8. Пилоподібний поперечний профіль.

По верху земляного полотна також роблять поперечні ухили. Воду збирають в залізобетонні лотки і відводять в міську каналізацію.

Поперечний профіль виїмки

Мал.9. Поперечний профіль виїмки

Землю, яку вибирають для виїмки складають в кавальєри. В Середній Азії роблять розкриті виїмки.

Визначення об’єму земляних робіт:

По плану місцевості і заданих ухилопоказниках викреслюють в масштабі 1:100 поперечні перерізи земляного полотна. Як правило, перерізи викреслюють на кожному пікеті і в характерних місцях. По викреслених поперечних профілях визначають площі.

(малюнок)

S₁–площа першого поперечного перерізу (в м²)

S₂–наступного перерізу (в м²)

l–відстань між поперечними перерізами.

Знаючи вартість одного метра кубічного землі, можна визначати загальну вартість земляних робіт.

Розташування станційних колій у профілі.

Станції, роз'їзди й обгінні пункти варто розташовувати на горизонтальній площадці, що полегшує умови рушання поїздів в обох напрямках, знижує небезпеку виходу вагонів від поштовху при маневрах чи під впливом вітру. Для зменшення обсягу земляних робіт в окремих випадках допускається розташування роздільних пунктів на ухилах не більш 1,5‰, а у важких умовах – до 2,5‰.

Роз'їзди й обгінні пункти напівпоздовжнього і поздовжнього типів, а за узгодженням з Укрзалізницею і проміжні станції аналогічного типу допускається розташовувати на ухилі не більш 10‰ у межах частини станційної площадки, де не передбачається проведення маневрів і відчеплення локомотивів чи вагонів від составів. В особливо важких топографічних умовах при відповідному обґрунтуванні і за згодою Укрзалізниці допускається розташовувати на ухилі не більше 10‰ усю станційну площадку окремих роз'їздів і обгінних пунктів усіх типів, на яких не передбачене відчеплення локомотивів чи вагонів від составів.

При розташуванні роздільних пунктів на ухилах крутіше 2,5‰ варто передбачити умови рушання поїздів з місця, а також утримання поїздів допоміжними гальмами локомотивів. Перевірка допустимого підйому, на якому можливо рушання з місця:

де F_к.руш – сила тяги локомотива при рушанні з місця, тс; Q - розрахункова вага состава на ділянці, тс; Р - розрахункова вага локомотива, тс; w_кр -додатковий опір від кривих, кгс/тс, w_руш - сумарний (основний і додатковий) опір при рушанні з місця.

На роздільних пунктах, де передбачається проведення маневрових операцій чи відчеплення локомотивів (вагонів) від составів, профіль колії в межах корисної довжини повинен виключати можливість свавільного виходу рухомого складу. Для цієї мети подовжній профіль приймально-відправних колій у межах їхньої корисної довжини варто проектувати трьохелементним увігнутого обрису з однаковими позначками по кінцях корисної довжини колії.

Мал.10. Трьохелементний поздовжній профіль.

Довжина протиухилів з кожної сторони колії, м,

де к - коефіцієнт, що визначає припустимий діапазон глибини зниження (0,45-0,55‰);

L_кор - корисна довжина приймально-відправної колії, м; i - крутість протиухила (1,5-2,5‰).

Станційною площадкою називається ділянка профілю, на якій розміщається станція, роз'їзд чи обгінний пункт. Можна виділити три варіанти розташування станційних площадок у профілі. Розташування станційної площадки на височині (на горбі), створює сприятливі умови для уповільнення поїздів на підході до роздільного пункту, а також для розгону після зупинки. Створюються більш безпечні умови для одночасного прийому поїздів на одноколійних лініях, і полегшується відвід води з площадки, але погіршуються умови рушання поїзда, затриманого перед вхідним сигналом. Розташування станційної площадки в поглибленнях профілю, «у ямі», погіршує умови розгону поїздів після зупинки й одночасного прийому поїздів на одноколійних лініях, але при цьому усувається небезпека виходу вагонів на перегін. Розташування станційної площадки на уступі займає по своїх якостях середнє положення між попередніми варіантами.

Довжина станційної площадки встановлюється в залежності від корисної довжини приймально-відправних колій на перспективу і розташування приймально-відправних парків (поздовжнє, напівпоздовжнє, паралельне). При розташуванні підходів до площадки на ухилах довжина станційної площадки виміряється між кінцями сполучних вертикальних кривих (між точками А і В).

Довжина елементів профілю повинна бути не менш половини корисної довжини приймально-відправних колій. При перебудові існуючих станцій і проектуванні розв'язок у вузлах допускається зменшення довжини елементів профілю до 200м.

Для скорочення обсягів робіт при перебудові роздільних пунктів можливе застосування полегшених вимог до профілю. Стрілочні горловини розташовують за межами крайнього граничного стовпчика убік перегону на ухилі не крутіше керівного чи найбільшого ухилу кратної тяги зменшених на 2‰, а в особливо важких умовах - і на керівному ухилі чи ухилі кратної тяги. На роз'їздах і обгінних пунктах, що переулаштовуються, на яких не провадяться маневри, допускається проектувати подовження приймально-відправних колій на ухилах до керівного включно. За згодою Укрзалізниці частину приймально-відправних колій, що подовжується, на існуючих станціях допускається розміщати на ухилі, що не перевищує 10‰. У частині станцій, роз'їздів і обгінних пунктів, що не переулаштовується, допускається зберігати існуючі ухили і довжини елементів профілю.

Суміжні прямолінійні елементи подовжнього профілю головних колій на станціях, роз'їздах, обгінних пунктах варто сполучати у вертикальній площині кривими наступних радіусів: 15000м на лініях I категорії, 10000м на лініях II і III категорій, 5000м на лініях IV категорії і 3000м на під'їзних коліях IV категорії.

При реконструкції існуючих ліній і станцій і проектуванні другої колії, а також під'їзних колій допускається у важких умовах зменшувати радіуси вертикальних кривих до 8000м для ліній I категорії, 5000м - II і III категорій, 3000м - IV категорії і 2000м для під'їзних колій IV категорії.

Вертикальні криві повинні розміщатися поза перехідними кривими і поза пролітними будовами мостів і шляхопроводів з без баластовою проїзною частиною. У цьому випадку найменша відстань від точки перелому профілю до кінця перехідної кривої і кінця пролітної будови визначається довжиною тангенсів вертикальних кривих:

де R_в - радіус вертикальної кривої, м; Di - алгебраїчна різниця ухилів, ‰.

Суміжні елементи подовжнього профілю станційних колій (крім головних) на лініях I і III категорій сполучаються у вертикальній площині кривою радіусом не менш 5000м, а у важких умовах - не менш 3000.

Стрілочні переводи на головних і приймально-відправних коліях розташовуються поза межами вертикальної кривої. Але у важких умовах на лініях зі швидкостями руху поїздів до 120км/год допускається розташовувати їх у межах вертикальної кривої радіусом не менш 10000м. На інших коліях, де не передбачений прохід організованих поїздів, при перебудові існуючих роздільних пунктів допускається розташовувати стрілочні переводи в межах вертикальної кривої радіусом не менш 5000м.

Диспетчерські з'їзди й окремі стрілочні переводи на головних коліях за межами горловин допускається розміщати на ухилах до керівного включно.

Витяжні колії за межами стрілочної горловини проміжної станції розташовуються на спусках не крутіше 2,5‰ убік шляхів, що обслуговуються ними, чи на горизонтальній площадці. У важких умовах допускається розташовувати витяжні колії на підйомі не крутіше 2‰ убік шляхів, що обслуговуються ними. На проміжних станціях подовжній профіль витяжних колій, що використовуються для роботи зі збірними та вивізними поїздами, у важких умовах допускається проектувати відповідно до поздовжнього профілю суміжної головної колії.

Розташування пасажирських зупинених пунктів допускається на ухилах, що допускають рушання з місця пасажирських поїздів.

Колії біля навантажувально-розвантажувальних платформ і площадок, для стоянки вагонів чи составів без локомотивів, екіпірування і стоянки локомотивів розташовуються на горизонтальній площадці чи на ухилах не крутіше 1,5‰, а у важких умовах - до 2,5‰.

На пасажирській і пасажирській технічній станціях колії для стоянки пасажирських составів чи вагонів розташовуються на горизонтальній площадці чи на ухилі не крутіше 1,5‰. Колії в будівлях повинні бути тільки горизонтальними.

Колії, по яких передбачається пересування тільки локомотивів і моторвагонних секцій, допускається розташовувати на ухилах, що не перевищують 40‰. Довжина елементів профілю ходових і з'єднувальних колій, а також під'їзних колій до тягових підстанцій повинна бути не менш 50м.

Колії на підходах до будівель, навантажувально-розвантажувальних фронтів, естакад розташовуються так, щоб відстань від воріт будівлі або вантажного пристрою до початку вертикальної кривої в профілі була не менш довжини найбільш довгого вагона (секції локомотива), подаваного на ці колії; у важких умовах на коліях, що переулаштовуються, ця відстань може бути скорочена до 2м.

Вимоги до розташування колій у плані

Роздільні пункти з колійним розвитком, окремі парки і витяжні колії повинні розташовуватися в плані на прямих ділянках, що поліпшує умови видимості при русі поїздів і маневровій роботі, а також рушанні поїздів з місця. У важких умовах допускається розміщати їх на кривих радіусом не менш 1500м, в особливо важких умовах – не менш 600м, і в гірських умовах – не менш 500м.

При реконструкції існуючих станцій, роз'їздів і обгінних пунктів допускається зберегти в частині, що непереулаштовується, криві радіусом, меншим, чим зазначено вище, а при відповідному обґрунтуванні зберегти радіуси існуючих кривих і в частині, що переулаштовується.

При необхідності розмістити на кривій станцію, роз'їзд чи обгінний пункт з поперечним розташуванням колій , колії слід розташовувати на кривих, звернених в одну сторону. На лініях II, III і IV категорій станції, роз'їзди й обгінні пункти з поздовжнім і напівпоздовжнім розташуванням приймально-відправних колій допускається у важких умовах розташовувати на зворотніх кривих, але колії кожного з напрямків руху, у межах корисної довжини, повинні розміщатися на кривій, зверненій в одну сторону. Допускається при перебудові існуючих станцій у виняткових випадках зберігати протилежні криві в окремих парках.

Витяжні колії на протилежних кривих проектувати не допускається.

Головні колії на підходах до станції слід проектувати на прямих чи кривих можливо більшого радіуса, що створює кращі умови забезпечення безпеки і плавності руху поїздів; величина радіусів кривих від 2500-4000м для ліній I категорії зі швидкостями руху поїздів більш 120км/год до 400-1000м для ІV категорії.

Криві на головних і приймально-відправних коліях, по яких передбачається безупинне пропускання поїздів, сполучаються з прямими ділянками за допомогою перехідних кривих. Довжина перехідних кривих рекомендується БНіП від 20 до 160м, збільшуючись зі зменшенням радіуса кривої і ростом швидкостей руху поїздів. Інші станційні колії, по яких не планується безупинне пропускання поїздів, можуть розташовуватися на кривих без узвишшя зовнішньої рейки і без перехідних кривих .

На підході до станції, у розв'язках і при розсуненні колій може бути кілька кривих на одній колії. Між початковими точками перехідних кривих, а при їхній відсутності - кругових кривих передбачаються прямі вставки не менш зазначених у таблиці 3.

На роздільних пунктах, де головні колії розташовані на кривій, для укладання стрілок виділяються прямі ділянки. При цьому перехідні криві проектуються по нормах, передбачених для перегонів, а прямі вставки між кривими - по таблиці 3.

Таблиця 3.

Примітка. У дужках зазначені значення для важких умов.

На станційних коліях, по яких не передбачений безупинне пропускання поїздів, але планується прохід організованих поїздів, слід між зверненими в різні сторони кривими радіусом 250м і менш проектувати прямі вставки довжиною не менш 15м. На коліях, де не планується прохід організованих поїздів, зазначені вставки можуть не передбачатися .

Радіуси захрестовинних кривих повинні бути не менш радіуса перевідної кривої стрілочного переводу. Радіуси кривих з’єднувальних і ходових локомотивних колій проектуються не менш 200 м, а у важких умовах – не менш 180м і на під'їзних коліях до 150м.

Колії біля платформ і навантажувально-розвантажувальних фронтів укладаються на прямій, а у важких умовах на кривих радіусом не менш 600м и в особливо важких умовах - не менш 500м. Колії біля високих пасажирських платформ укладаються на прямій чи на кривій радіусом не менш 1200м, а в особливо важких умовах - не менш 600м.

Перед воротами ремонтних стійл локомотивного депо передбачається пряма вставка не менш 25м. Перед іншими будівлями, вантажно-розвантажувальними фронтами, естакадами пряма вставка до початку кругової кривої повинна бути не менш довжини найбільш довгого вагона, подаваного на ці колії. На коліях, що переулаштовуються, у важких умовах пряма вставка може бути зменшена до 2м.

Література: К.Ю. Скалов, П.П. Цуканов. Устройство пути и станций. М.: Транспорт, 1983, с11-16, 31-38.