Нижнее строение железнодорожного пути и его основные элементы
ЛЕКЦИЯ №3
Междупутья между ж.д путями. Категории ж.д. линий.Понятия о трассе, плане и продольном профиле ж.д. линии. Железнодорожный путь.
Нижнее строение пути
Минимальное расстояние между осями смежных путей установлены правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и строительно-техническими нормами (СТН Ц-01-95). Они обеспечивают безопасность движения поездов и безопасность людей, которые по условиям работы могут находиться на междупутье.
МЕЖДУПУТЬЕ (e) – это расстояние между осями соседних (смежных) путей:
|
|
| |
Условные обозначения:
1 – ось пути;
е – междупутье
Расстояние между осями путей на перегонах двухпутных линий на прямых участках должно быть не менее 4100 мм (рис.2.11).
Рис. 2.11Расстояние между осями путей на перегонах двухпутных линий
На трехпутных и четырехпутных линиях расстояние между осями второго и третьего путей на прямых участках должно быть не менее 5000 мм (рис.2.12).
Рис. 2.12Расстояние между осями путей на перегонах четырехпутных линий
На существующих станциях расстояние между осями смежных путей на прямых участках при отсутствии в междупутьях каких-либо устройств должно быть не менее 4800 мм (за исключением второстепенных путей, где это расстояние может быть 4500).
При ширине габарита Т, равного 3750 мм свободное пространство между двумя составами, стоящими на смежных путях, составит: 4800-3750=1050 мм, что достаточно для безопасного нахождения в междупутье обслуживающего персонала в зимней одежде (650мм).
|
|
|
Рис. 2.13Расстояние между осями смежных путей на станциях
Опоры контактной сети устанавливаются от оси пути на расстоянии 3100 мм. В сильно заносимых снегом выемках это расстояние увеличивается до 5700 мм.
Проектирование магистралей, на которых предусматривается движение пассажирских поездов со скоростями более 200 км/ч (высокоскоростные магистрали – ВСМ) выполняется по специальным нормам (см. рис. 2.14).
В России разработаны нормы проектирования ВСМ, предназначенных для движения пассажирских поездов со скоростями до 300-350км/ч. Как видно из рисунка 2.14 габаритные расстояния на ВСМ увеличиваются.
Рис. 2.14 Применение габаритов на перегоне для ВСМ
Основные сведения о категориях железнодорожных линий, трассе,
плане и продольном профиле
При сооружении железной дороги встречаются крутые подъемы местности, поэтому приходиться проводить земляные работы с тем, чтобы сделать уклоны местности более пологими, иначе локомотив не сможет преодолеть данный подъем или количество вагонов в составе будет небольшим. Постройке железной дороги предшествует ее проектирование. Для принятия наилучшего решения при проектировании разрабатывают несколько конкурентоспособных вариантов. Расположение на местности продольной оси пути называется трассой железнодорожной линии. Трасса может быть закреплена на местности или вычерчена на топографической карте данной местности.
|
|
|
Железнодорожные линии могут быть: однопутные, двухпутные, многопутные. Расположение каждого пути на местности определяется положением его продольной оси. За ось пути принимают продольную линию, проходящую между рельсовыми нитями (рельсами).
Согласно СТН Ц-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм» новые железнодорожные линии и подъездные пути, дополнительные (вторые, третьи) главные пути и усиливаемые (реконструируемые) существующие линии в зависимости от их назначения в общей сети железных дорог, характера и размеров перевозок подразделяются на категории, приведенные в таблице
Категории железных дорог
таблица
мечания: 1. Приведенная грузонапряженность определяется с учетом количества и массы пассажирских поездов.
2. Максимальные скорости движения пассажирских поездов предусматриваются: на скоростных линиях — до 200 км/ч, на особогрузонапряженных линиях — до 120 км/ч (при соответствующем обосновании допускается скорость свыше 120 км/ч, но не более 160 км/ч), на линиях I и II категорий — до 160 км/ч, III категории — до 120 км/ч и IV — до 80 км/ч.
|
|
|
Вид трассы сверху и проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом железнодорожной линии. План железнодорожной линии является важнейшей ее характеристикой.
Железнодорожный путь, соединяющий два пункта, обычно проходит не по прямой линии. Это делается по ряду причин. Основной из них является необходимость обойти топографические препятствия (большие возвышенности, болота). Это делается, чтобы сократить расходы на постройку мостов и т.д. Иногда железнодорожную линию отклоняют для того, чтобы приблизить ее к населенному пункту или, наоборот, обойти населенный пункт или чтобы пересечь реку под прямым углом.
В местах, где изменено направление железнодорожной линии, укладывают кривые участки пути, поэтому план железнодорожной линии состоит из прямых и кривых участков пути, которые являются его элементами.
На новых железнодорожных грузонапряженных линиях радиусы кривых в плане принимаются от 4000 м до 1000 м. В трудных условиях радиусы берутся от 2000 м до 500 м. В особо трудных условиях радиусы от 400 до 250 метров.
|
|
|
Применение кривых малых радиусов позволяет легко обойти топографические и другие препятствия, что особенно важно в горных и прочих трудных условиях. Благодаря этому сокращается объем земляных работ и удешевляется стоимость сооружения линии. Однако, чем меньше радиусы кривых, тем больше сопротивление движению, так как больше трение между колесами и направляющими их рельсами. На преодоление этого сопротивления расходуется дополнительное количество энергии и топлива, что приводит к увеличению расходов на перевозку грузов и пассажиров. На таких кривых больше изнашиваются рельсы и гребни колес подвижного состава. Кроме того, при движении по кривой действует центробежная сила, стремящаяся опрокинуть подвижной состав. Величина этой силы тем больше, чем меньше радиус и больше скорость движения.
Вертикальный разрез земной поверхности и земляного полотна по трассе железнодорожной линии называется продольным профилем железнодорожной линии. Крайне важно, чтобы поверхность земляного полотна, а значит и рельсовый путь, были расположены в продольном профиле горизонтально. Однако, сделать это, как правило, не удается, так как железные дороги редко прокладывают на совершенно плоской местности. Для уменьшения объема земляных работ продольный профиль проектируют так, чтобы приблизить его к естественному очертанию местности.
В местах преодоления возвышенностей или в долинах участки железной дороги наклонены к горизонту под определенными углами, зависящими от местных условий. Поэтому продольный профиль представляет собой горизонтальные участки (площадки) – нулевой уклон и уклоны (подъемы и спуски, которые являются элементами продольного профиля).
Крутизну уклонов обозначают i и измеряют отношением возвышения одной точки уклона над другой к горизонтальному расстоянию между ними.
|
|
Выражается уклон в десятичных дробях или промиллях:
i= 
= 0,001 = 1‰
В зависимости от крутизны и протяженности уклонов различают руководящий (расчетный) уклон - ip , по которому определяют массу поезда. Существуют подъемы толкания, на которых в хвост поезда ставят дополнительный локомотив – толкач. Существуют подъемы двойной тяги, на которых поезда следуют с двумя локомотивами в «голове» состава. Величину руководящего подъема устанавливают до постройки железнодорожной линии.
Длина площадок и уклонов продольного профиля должна составлять не менее половины расчетной длины поезда. При такой длине элементов продольного профиля, под движущимся поездом будет находиться не более 2-х переломов профиля. Благодаря этому обеспечивается плавность и безопасность его хода.
Во избежании ударов колес при переходе поезда с одного элемента на другой, смежные элементы профиля сопрягают в вертикальной плоскости вертикальными кривыми. Радиусы вертикальных кривых в нормальных условиях составляют от 15000 м до 10000 м.
В качестве примера на рис. 3.1 приведена схема реального перегона протяженностью в 20,6 км, а в табл. 3.1 - показатели плана и профиля существующего участка. Земляное полотно в основном представлено насыпями высотой от 2 до 6 метров и выемками глубиной до 3 м.
Таблица 3.1
Показатели плана и профиля существующего участка
| Показатель | Значение показателя |
| 1 Протяженность участка, км | 20.6 |
| 2 Минимальный радиус кривых, м | 411 |
| 3 Максимальный радиус кривых, м | 3200 |
| 4 Протяженность кривых общая, км | 8.193 |
| 5 Протяженность кривых радиусом менее 700 м, км | 3.600 |
| 6 Протяженность кривых радиусом более 700 м, менее 1200 м | 1.734 |
| 7 Протяженность кривых радиусом более 1200 м | 2.86 |
| 8 Сумма углов поворота | 418.9º |
| 9 Минимальная длина прямых вставок между смежными кривыми, м | 6.13 |
| 10 Максимальный уклон, ‰ | 11.8 |
| 11 Количество искусственных сооружений | 10 |
Рис. 3.1 Существующая схема линии
На перегоне 10 искусственных сооружений, в том числе:
· Мостов с металлическими пролетными строениями 2
· Мостов с железобетонными пролетными строениями 6
· Труб металлических 1
· Автодорожный путепровод 1
Все мосты 1900 -1910 годов постройки, пять из которых находятся в неудовлетворительном состоянии. Был сделан вывод о том, что параметры существующего плана линии не соответствуют нормам СТН Ц–01–95 по проектированию железнодорожных линий, на которых предусматривается максимальная скорость движения 120 км/ч. В проекте был разработан вариант переустройства всех кривых, не удовлетворяющих этим требованиям.
Рис. 3.2 Проектная схема переустройства линии
На рисунках 3.2 и 3.3 представлены проектные решения по переустройству плана железнодорожного пути.
Основные технические параметры плана и профиля пути приняты следующие:
| Число главных путей | - 2 |
| Род тяги | - электровозная |
| Руководящий уклон | - 11.8‰ – существующий |
| Минимальный радиус кривых | - 1200м – рекомендуемый |
| Длина прямой вставки между смежными кривыми | - не менее150м |
| Длина переходных кривых | - 150м |
| Длина приемоотправочных путей | - 1050м |
Общая стоимость строительства в ценах 2000 года составила 641807.22 тыс. руб. Распределение стоимости по главам сводного сметного расчета приведено в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Стоимость строительства (в ценах 2000 года без НДС)
| № главы | Наименование работ | Стоимость, тыс. руб. | % |
| 1 | Подготовка территории строительства | 6638.87 | 1.03 |
| 2 | Земляное полотно | 65136.46 | 10.15 |
| 3 | Искусственные сооружения | 45630.19 | 7.11 |
| 4 | Верхнее строение пути | 78140.81 | 12.18 |
| 5 | Устройство связи и СЦБ | 152333.28 | 23.74 |
| 6 | Здания и сооружения производственные и служебные | 28960.83 | 4.51 |
| 7 | Энергетическое хозяйство | 114023.99 | 17.77 |
| 8 | Наружные сети и сооружения водоснабжения, канализации, теплофикации и газоснабжения | 3371.00 | 0.52 |
| 9 | Эксплуатационный инвентарь и инструмент общего назначения | 988.47 | 0.15 |
| 10 | Временные здания и сооружения | 16928.16 | 2.64 |
| 11 | Прочие работы и затраты | 49521.18 | 7.72 |
| 12 | Содержание дирекции | 6740.08 | 1.05 |
| 13 | Проектно-изыскательские работы, авторский надзор | 54700.49 | 8.52 |
| 14 | Резерв средств на непредвиденные работы и затраты | 18693.41 | 2.91 |
| Всего по сметному расчету | 641807.22 | 100 |
Рис. 3.3 Сравниваемые варианты переустройства линии
Железнодорожный путь
Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. Основные требования к железнодорожному пути – непрерывность, безопасность, эффективность.
Железнодорожный путь является одним из важнейших технических средств железнодорожного транспорта, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений и искусственных сооружений.
!!!!!!!!!!! К нижнему строению пути относятся – земляное полотно (имеющее вид насыпи, выемки, полувыемки, полунасыпи, полунасыпи – полувыемки) и искусственные сооружения, водоотводные, укрепительные и защитные сооружения.
!!!!!!!! К искусственным сооружениям относятся – мосты, эстакады, тоннели, трубы, подпорные стены, лотки, дюкеры, противообвальные галереи, селеспуски.
Нижнее строение железнодорожного пути и его основные элементы
Земляное полотно – комплекс грунтовых сооружений, предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от атмосферных и грунтовых вод.
Непосредственно на земную поверхность путь не укладывают вследствие ее неровности.. Земляное полотно предназначено для выравнивания неровностей местности при строительстве железных дорог и должно быть прочным, устойчивым и долговечным, обеспечивая безопасное и плавное движение поездов с установленными скоростями.
Земляное полотно характеризуется поперечным и продольным профилями.
Поперечный профиль – это разрез земляного полотна вертикальной плоскостью, перпендикулярной продольной оси пути.
Поперечные профили бывают типовые (высота насыпи или глубина выемки до 12 м) и индивидуальные (высота насыпи или глубина выемки свыше 12 м). Типовые профили подразделяются на нормальные и специальные.
Размеры и форма поперечных профилей земляного полотна зависят от категории линии, числа путей, высоты насыпи (или глубины выемки), уклона местности и характеристик грунта.
Рис. 4.1 Типовой поперечный профиль насыпи
верхняя часть насыпи, на которую укладывается верхнее строение пути называется основной площадкой. Форма основной площадки зависит от типа грунта. Если грунт дренирующий (т.е. пропускает воду), то форма основной площадки – горизонтальная линия. Если грунт недренирующий, то форма основной площадки на однопутном участке будет в виде трапеции, с шириной по верхнему основанию – 2,3 м и высотой трапеции – 0,15 м.
Если участок двухпутный, то основная площадка имеет форму равнобедренного треугольника с высотой – 0,2 м.
|
Ширина основной площадки принимается в зависимости от категории пути, количества главных путей и типа грунта. При вписывании в кривые, ширина земляного полотна и расстояние между осями путей увеличивается в зависимости от радиуса кривой. Крутизна откосов насыпей из обычных грунтов при высоте до 6 м равна 1:1,5. При высоте насыпи до 12 м оставшаяся часть снизу после 6 м имеет крутизну откосов 1:1,75 (для большей устойчивости насыпи). Крутизна откосов насыпей из скальных грунтов сверху до 6 м составляет 1:1,3, а остальная часть высоты снизу до 12 м – 1:1,5.
Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна. А линия пересечения откоса с основанием – подошвой откоса.
Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или резерва называется берма. Берма служит для предохранения основания насыпи от размыва водой. Минимальная ширина бермы – 3 метра. На однопутных участках для резервирования места для постройки второго главного пути ширина бермы со стороны, где будет меньший объем земляных работ, составляет 8 метров.
Если местный грунт пригоден для строительства насыпи, то по обе стороны от насыпи строятся резервы, из которых выбирается грунт для насыпи. По окончании строительства резервы служат для стока воды с откосов. Глубина резерва составляет 0,6 м. Ширина резерва зависит от высоты насыпи и может быть от 0,6 до 10 м (с уклоном по днищу резерва в одну сторону) и более 10 м (с уклоном по днищу к центру резерва). Площадь одного резерва равна половине площади насыпи.
Резервы заменяются водоотводными канавами (размеры 0,6 х 0,6 м), если:
· местный грунт не пригоден для строительства насыпи;
· грунт дешевле привезти (когда на следующем участке строится выемка из пригодного грунта);
· на сельскохозяйственных угодьях;
·
| |
| |
| |
Рис. 4.2 Типовой поперечный профиль выемки
Выемка состоит из основной площадки (ее ширина и форма: горизонтальная линия, треугольник, трапеция). При выемке поверхностные воды отводятся нагорной и забанкетной канавами. Дно канав сооружается с уклоном от 0,003 до 0,008. Кюветные канавы служат для отвода воды от основной площадки и имеют размеры 0,4м х 0,6м. Крутизна откосов, как правило, 1:1,5. Грунт из выемки выбирается и укладывается в кавальеры – правильные призмы высотой не более 3м с откосами 1:1,5. Верхней части кавальера придается уклон 0,02 в сторону от выемки. На линии обреза (расстояния от полевой бровки до кавальера) располагаются банкет и забанкетная канава (0,3м х 0,3м). Банкет (высота – 0,6 м) служит для отвода воды с полосы земли между выемкой и кавальером. Ширина обреза принимается не менее 5м. На однопутных линиях ширина обреза со стороны строительства II главного пути увеличивается на 4,1м. Для отвода воды в малоустойчивых грунтах применяют железобетонные, каменные или бетонные лотки. Для перехвата и отвода грунтовых вод устраивают дренажи.
|
Рис. 4.3 Пример дренажного лотка
Искусственные сооружения
К искусственным сооружениям относятся - мосты, эстакады, виадуки, тоннели, трубы, подпорные стены, регуляционные сооружения, дюкеры, галереи, селеспуски.
МОСТЫ
Мосты сооружаются в местах пересечения железной дорогой с водными преградами.
а)
Мосты могут быть однопролетные и многопролетные. Пролетные строения моста поддерживают путь, воспринимают давление подвижного
состава и передают его на опоры. Опоры моста подразделяются на береговые (устои) и промежуточные (быки).
Полная длина моста – это расстояние между задними гранями устоев.
Высота моста – это расстояние от уровня горизонта низких вод до подошвы рельса.
По высоте мосты бывают:
- низкие, которые для пропуска судов имеют подъемные, поворачивающиеся и разводные пролетные строения, и высокие.
По длине мосты делятся на:
- малые (до 25 м);
- средние (от 25-100 м);
- большие (100м – 500м);
- внеклассные (более 500м).
Мосты бывают: металлические, железобетонные (см. рис. 4.4 и рис. 4.5), бетонные, каменные, а по количеству путей однопутные, двухпутные и многопутные.
| |
| |
Рис. 4.4 Пример металлического моста длиной 34 метра
| |
| |
Рис. 4.5 Общий вид железобетонного моста
Пролетное строение данного моста – железобетонные балки. Устои совмещенные. Большая площадь водосбора перед мостом.
ПУТЕПРОВОДЫ
Путепроводы сооружаются в местах пересечения дорог в разных уровнях.
ЭСТАКАДЫ
Эстакады применяют вместо высокой насыпи на городской территории или на подходах к большим мостам.
ВИАДУКИ
Виадуки сооружаются вместо насыпей в глубоких ущельях и оврагах.
ТОННЕЛИ
Тоннели сооружаются для пропуска пути под землей или под водой. Тоннели бывают: горные, подводные, городские.
Горные тоннели сооружаются в случае невозможности обхода горы, когда постройка тоннеля оказывается дешевле глубокой выемки. Для отвода воды из тоннеля делают лотки, а для укрытия людей, находящихся в тоннеле во время прохода поезда, делают ниши. Вход в тоннель оформляется порталом.
ТРУБЫ
Трубы устраивают вместо мостов на небольших водотоках для пропуска через насыпь ливневых и талых вод. Устройство трубы возможно при высоте насыпи не менее двух метров. Их преимущество: непрерывность земляного полотна, малая чувствительность к увеличению веса поезда, небольшие эксплуатационные расходы на их содержание.
Трубы бывают: металлические, бетонные, железобетонные, каменные.
По форме: круглые, прямоугольные, сводчатые (овальные). По количеству: одноочковые и многоочковые. На рисунке 4.6 приведен пример металлической трубы с отверстием 1,07 метра и толщиной стенки 20мм.
Рис. 4.6 Пример металлической трубы
ГАЛЕРЕИ
Галереи сооружают в горной местности, и служат защитой для железной дороги от камнепадов и снежных лавин.
ВНИ МАНИЕ!!!!!!!!!!!!!
К лекции прилагается иллюстративный материал 1,5 стр
Имеется у старост!!!
Его необходимо ВКЛЕИТЬ в текст лекции по сылкам
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 597; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!