Реконструкции участка железной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1 Характеристика технического состояния направления Керчь - порт Крым
• 1.1 Описание района проектирования
• 1.2 Верхнее строение пути
• 1.3 Земляное полотно
• 2 Тяговые расчеты
• 2.1 Назначение тяговых расчетов
• 3 Мероприятия по повышению скорости движения поездов
• 3.1 Определение допустимых скоростей движения по соединениям кривых
• 3.2 Разработка рекомендаций относительно реконструкции участки железной дороги
• 4 Реконструкция продольного профиля
• 4.1 Основные положения
• 4.2 Определение отметок РГР
• 5 Выправка кривых
• 5.1 Общие положения
• 5.2 Методы полевой съемки кривых
• 5.3 Последовательность работы с программой
• 6 Охрана труда и экологии
• 6.1 Охрана труда во время составления пути кранами типа УК и транспортировка звеньев пути
• 6.3 Требования безопасности во время выполнения работ с применением путеукладочных кранов типа УК-25
• Список литературы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В ближайшее время планируется перевооружение и реконструкция Крымской железной дороги. Эти мероприятия намечено проводить в несколько этапов:

1. Строительство железнодорожной линии Феодосия-Элеваторная Вид строительства: новое строительство. Категория: II Электрификация: переменный ток (25 кВ, 50 Гц) Вид электрификации: воздушная контактная сеть Колиество главных путей: 2

2. Реконструкция железного участка Керчь-Феодосия. Вид строительства: Реконструкция Категория: II Электрификация: переменный ток (25 кВ, 50 Гц) Вид электрификации: воздушная контактная сеть Кол-во главных путей: 2

3. Реконструкция железнодорожной линии Севастополь-Симферополь-Элеваторная-Джанкой Вид строительства: реконструкция Категория: II Электрификация: переменный ток (25 кВ, 50 Гц) Вид электрификации: воздушная контактная сеть Кол-во главных путей: 2. В том числе: переустройство участков контактной сети: на линии Севастополь-Джанкой (строительство и реконструкция тяговых подстанций, модернизация воздушной контактной сети), строительство вторых главных путей на участках: Севастополь-Симферополь

4. Строительство станции стыкования Джанкой

5. Реконструкция железнодорожной линии Джанкой-Армянск: Вид строительства: реконструкция Категория: III Электрификация: переменный ток (25 кВ, 50 Гц). Вид электрификации: воздушная контактная сеть. Количество главных путей: 2

6. Реконструкция железнодорожного участка Джанкой-Солёное Озеро Вид строительства: реконструкция Категория: II Электрификация: постоянный ток (3 кВ). Количество главных путей: 2. В том числе: модернизация воздушной контактной сети, реконструкция путепроводов и мостов.

7. Реконструкция железнодорожной линии Джанкой-Владиславовка: Вид строительства: реконструкция. Категория: III. Электрификация: переменный ток (25 кВ, 50 Гц). Вид электрификации: воздушная контактная сеть. Количество главных путей: 2.

8. Реконструкция железнодорожной станции Джанкой. Вид строительства: реконструкция Электрификация: станция стыкования переменного (25 кВ, 50 гЦ) и постоянного (3 кВ) тока. В том числе: строительство дополнительных приёмо-отправочных путей, реконструкция тяговой подстанции, модернизация участков воздушной контактной сети.

Все железные дороги в Крыму намечено перевести на переменный ток.

Работам по электрификации железных дорог предшествуют работы по реконструкции плана линии и продольного профиля. В связи с этим в дипломном проекте запланированы работы по спрямлению продольного профиля и переустройству плана линии (с обоснованием параметров кривых) на участке Керчь - порт Крым.

1 Характеристика технического состояния направления Керчь - порт Крым

1.1 Описание района проектирования

Реконструкция участка железной дороги Керчь - порт Крым проектируется в пределах Крымской железной дороги, Республика Крым.

Крым является плоской равниной, увязанной с эпигерцинской Скифской платформой, а с поверхности сложенной морскими неогеновыми и континентальными четвертичными отложениями. Состоит из Северо-Крымской низменности и Центрально-Крымской равнины, а также Тарханкутской возвышенности, отличающейся полого-волнистым рельефом и береговыми обрывами высотой до 50 м. Климат Крыма умеренно континентальный с продолжительным и жарким летом и короткой мягкой зимой. Такие климатические условия связаны с тем, что для вторгающихся на территорию Степного Крыма воздушных масс практически нет никаких препятствий. Как следствие, происходит приток как воздушных масс с Атлантического океана, так и арктического и тропического воздуха с севера и юга. Баланс влаги в Крыму является отрицательным, сопровождаясь большой неустойчивостью увлажнения. Это влечёт за собой такие климатические явления как засухи и суховеи На тёмно-каштановых, иногда солонцеватых, и чернозёмных почвах, не распаханных под сельскохозяйственные культуры, простираются типчаково-ковыльные и полынно-злаковые степи. Типичными для Степного Крыма растениями являются различные виды ковыля, типчак, житняк, степной тонконог, а также другие многолетние дерновинные злаки. Средняя температура января от минус 1… минус 3 °C на севере степной зоны до +1… минус 1 °C на юге степной зоны, на Южном берегу Крыма от +2…+4 °C. Средняя температура июля ЮБК и восточной части Крыма: Керчи и Феодосии +23…+25 °C. Осадков от 300--400 мм в год на севере до 1000--2000 мм в горах.

Данный участок (рисунок 1.1) Симферополь - Бахчисарай обслуживается Керченской дистанцией пути (ПЧ-2). Длина 13 км. Участок однопутный не электрифицированный. В грузовом и пассажирском движении используют локомотивы 2ТЭ116 с соответствующими массами 3000 и 1000 тонн. Длина приёма-отправных путей 850 м. Грузонапряженность составляет 13,1 млн. тонн брутто/год.

Рисунок 1.1 - Схема участка Керчь - порт Крым.

Данный участок входит направление движения грузовых поездов из России в порты Керчь - Джанкой - Симферополь - Севастополь. На данном этапе это стратегическое направление связывающее Крым с материковой части Российской Федерации.

1.2 Верхнее строение пути

реконструкция железный дорога

На главных путях уложен бесстыковый путь на железобетонных шпалах заключенная звеньевая колеи с термически обработанными рельсами типа Р65. Эпюра шпал 1840-2000 шт/км. Балласт - щебеночный. Балластная призма содержится согласно типовым поперечным профилям. Материал, толщина балластного слоя и размеры балластной призмы на главных путях на перегоне, станциях установлены согласно нормам Инструкции по текущему содержанию пути №2791р. Стрелочные переводы на главных путях станций обычные, типа Р65, марки 1/11 и марки 1/9.

1.3 Земляное полотно

Преобладающим элементом земляного полотна является насыпь высотой до 3 м. Кое-где встречаются насыпи до 8 м (в местах водопропускных сооружений). Выемки составляют меньший процент сравнительно с насыпями. Средняя глубина выемки до 2 м. Для отсыпки земляного полотна были использованы грунты из выемок, из резервов и карьеров.

Искусственные сооружения

Искусственные сооружения на данном участке представленные железобетонными трубами и малыми железобетонными мостами.

Характеристика продольного профиля и плана линии

Параметры плана и профиля характеризуются основными показателями, такими как уклоны в профиле и радиусами кривых в плане. При проведении анализа продольного профиля и плана линии были построены диаграммы распределения кривых и уклонов на проектируемом участке.

Анализ гистограммы распределения кривых показывает, что наиболее распространенными являются радиусы от 600-800 м (16 %) и 200-400 м (9 %) от общей длины участка. Данные представленные на рисунке 1.2



Рисунок 1.2 - Гистограмма распределения кривых на участке Керчь - порт Крым

На гистограмме распределения уклонов (рисунок 1.3) четко выражено два диапазона уклонов, которые преобладают на участке. Диапазон -12 до -10 ‰ (14 %) и от 8 до 11 ‰ (21 %). Кривые в диапазоне -2 до 2 ‰ составляют приблизительно 16 % от общей протяженности участка.

Рисунок 1.3 - Гистограмма распределения уклонов на участке Керчь - порт Крым

2 Тяговые расчеты

2.1 Назначение тяговых расчетов

При реконструкции существующей железной дороги решают ряд задач: находят наилучшие очертания продольного профиля, выбирают тип локомотива и массу грузового поезду, назначают мероприятия по повышению провозной способности железнодорожных линий [5].

Для того чтобы правильно решить эти и другие многочисленные задачи проектирования железных дорог, необходимо уметь пользоваться алгоритмическими методами [10], что позволяют определить:

– массу поезда при известном продольном профиле и заданном локомотиве, скорости и времени движения поезда;

– затраты электроэнергии при электрической тяге или дизельного горючего при тепловозной тяге.

Такие методы объединяют общим названием - тяговые расчеты, которые базируются на общих положениях науки о тяге поездов.

Специфика тяговых расчетов в проектировании железных дорог заключается в том, что в них главное внимание уделяют тем вопросом, от которых зависит выбор проектного решения и его качество.

Очень часто тяговые расчеты используются для описания характера движения поезда по перегону в зависимости скорости от пройденного пути, или, как ее часто называют, кривая скорости V (S). С помощью такой зависимости можно определить скорость в любой точке, а также режим движения (тяга или торможение), что необходимо для правильного проектирования профиля и плана новых и реконструкции существующей линии. По кривой скорости можно легко определить время движения поезда, силу тяги локомотива в каждой точке и затраты механической работы или энергоресурсов [4].

Важную роль играют тяговые расчеты при реконструкции существующих железных дорог с целью повышения скорости движения пассажирских (до 140 км/ч) и грузовых (до 120 км/ч) поездов.

В настоящее время тяговые расчеты выполняются, как правило, с использованием программных комплексов.

На кафедре «Проектирование и строительство дорог» Днепропетровского Национального университета железнодорожного транспорта разработана программа, которая позволяет выполнять тяговые расчеты, определять допустимую скорость в кривых, возвышение наружного рельса в кривых и т.п.

2.2 Исходные дани для выполнения тяговых расчетов

Параметры продольного профиля

Для выполнения тяговых расчетов исходными данными являются параметры продольного профиля (рисунок 2.1). В виде цепочки элементов задаются параметры продольного профиля в табличном виде, и характеризуют уклон (‰) и длину элемента (м). В начале указывается начальный пикет и отметка уровня головки рельсы в начале участка Керчь - порт Крым. Дальше расчеты отметок элементов выполняется автоматически. Параллельно с введением данных происходит графическое построение. Указывается пикетажное положение оси станции и входных светофоров.

Параметры плана линии

План представляется параметрами последовательности четырех элементов:

– прямая;

– переходная кривая;

– круговая кривая с поворотом в правую сторону;

– круговая кривая с поворотом в левую сторону.

Для всех перечисленных элементов должна быть введена длина (м), для круговой кривой - радиус (м) и возвышение наружного рельса (мм), (рисунок 4.2). Под длиной круговой кривой понимается ее «профильная» длина - с учетом переходных. Для первого элемента вводится километровая отметка его начала, для следующих она рассчитывается автоматически.

Рисунок 2.1 _ Параметры продольного профиля

Рисунок 2.2 _ Параметры плана линии

Ограничение скорости движения поездов

Тяговые расчеты выполняются с учетом ограничения скорости движения (рисунок 2.3). Значение ограничений вводятся в табличной форме и представляют собой цепочку элементов - длина (м) и максимально допустимая скорость на этом протяжении (км/ч).

Рисунок 2.3 _ Ограничение скорости движения поездов

Тяговые характеристики локомотива

В условиях эксплуатации локомотива вместе с величиной его силы тяги Fк не меньшее значение имеет величина скорости V, при какой эта сила тяги может быть реализована. Поэтому, для оценки эксплуатационных характеристик локомотива, важное значение имеет характер зависимости Fk=f(v). Самая большая величина силы тяги необходимая от локомотива при трогании с места и при разгоне, а также при движении поезда по наиболее крутым и затяжным подъемам.

Полная мощность используется только при Vmax, мощность его остается не выполненной, неиспользованной. Кроме этого постоянная сила тяги Fk при всех скоростях движения локомотива не отвечает переменному профилю железной дороги, которая составляется из подъемов, спусков и площадок. При движении по подъемам от локомотива необходимая большая сила тяги, чем при движении по спускам, по обыкновению при движении на подъем скорость большая чем по спуску. На рисунке 2.4 показано изображение локомотивов.

Хранятся в файле [название локомотива]. lok в папке "Lokomotiv".

Дополнительно можно указать количество секций и номер позиции. Данные о подвижном составе включают такие характеристики: номера позиции тяговой характеристики локомотива, значение скорости движения и соответствующая сила тяги, потребление электроэнергии или дизельного топлива, а также коэффициенты формул, основного удельного сопротивления движения локомотива и вагонов , расчетный тормозной коэффициент поезда и коэффициент использования тормозной силы, которые приведены в ПТР

Рисунок 2.4 _ Изображение локомотива 2ТЭ116

Также для выполнения тяговых расчетов применяются дополнительные параметры (рисунок 2.5). Под дополнительными параметрами имеется в виду возможность задачи начальной и конечной скоростей на участке (км/ч), массы подвижного состава (т) и длины поезда (м), направления движения («туда» или «назад») и т.п.

Рисунок 2.5 _ Дополнительные параметры

Результаты тяговых расчетов

Результатами тяговых расчетов есть значения скорости движения, времени хода, механической работы и режима движения, полученные с заданным шагом по длине участка. Файлы с результатами имеют текстовый формат и могут быть распечатаны любым текстовым редактором, который работает в среде Windows

Результаты тяговых расчетов могут быть сформированы в графическом виде (рисунок 2.6) - продольный профиль и план участки с кривыми скоростей движения. Для расчетов принятый локомотив, для грузового движения 2ТЭ116. Аналогичным образом выполняются расчеты для пассажирских поездов и для всех типов поездов после реконструкции участка.

Расчеты допустимой скорости движения

Расчеты допустимой скорости движения в кривых выполняются по методике «Разработка правил определения возвышения наружного рельса и установление допустимых скоростей в кривых участках пути» [13].

Исходными данными являются параметры плана линии. Чтобы пересмотреть формулу за которой была рассчитанная допустимая скорость нужно нажать правую кнопку «мыши». (рисунок 2.7)

Рисунок 2.6 _ Результаты тяговых расчетов в графическом виде

Рисунок 2.7 _ Формула расчетов допустимой скорости

Также благодаря этой задаче можно решить такой вопрос, как подбор длины переходной кривой в зависимости от скорости, которую необходимо обеспечить после реконструкции участки железной дороги.

На мониторе выводится продольный профиль, план линии и кривая скорости всего участка железной дороги или отдельных ее элементов с указанием использованных режимов движения поезда. О том, как действующие ограничения влияют на скорость поезда можно увидеть из графиков, которые выводятся на экран монитора (рис. 2.7).

Результаты тяговых расчетов при различном техническом оснащении участка сведены в табличную форму (таблица 2.1) и проанализированы.

Таблица 2.1 - Результаты тяговых расчетов

Длина участка, км	Средняя скорость, км/ч	Расход энергоресурсов	Механическая работа 10кН*км	Время движения, мин.
12.94	53,00	145.0 кг	192.07	14.62
12.94	48,00	178.6 кг	234.19	16,03
12.94	60,00	837.4 кВт	225.49	12,90
12.94	64	1079.5 кВт	286.97	12,50

Тяговые расчеты выполнялись для двух состояний: исходное с локомотивом 2ТЭ116 и проектное - локомотив 2ЕС5К (на перспективу после введения электрификации на участке).

Как видно с таблицы 2. 1 при введении более мощного локомотива и реконструкции плана линии сокращается время прохождения участка в среднем на 13 %. Средняя скорость поднимается до 64 км/ч с 48 км/ч.

3 Мероприятия по повышению скорости движения поездов

Анализ причин ограничения скорости пассажирских и грузовых поездов показал, что главными факторами, которые сдерживают повышение скорости на всем участке являются:

- состояние верхнего строения пути (сверхнормативный износ стрелочных переводов, наличие дефектных скреплений и шпал).

- план линии с недостаточными длинами переходных кривых, наличие кривых малых радиусов (500 и меньше);

- станционные устройства, которые нуждаются в модернизации или реконструкции;

- состояние связи, СЦБ и других устройств, которые влияют на скорость движения поездов.

3.1 Определение допустимых скоростей движения по соединениям кривых

Скорости движения, которые устанавливаются на участке, должны быть не выше скоростей, которые устанавливаются по условиям прочности и стойкости пути, согласно Правилам расчетов пути, на прочность и Технических условий на укладку и содержание бесстыкового пути.

Возвышение наружного рельса устраивается в кривых радиусом 4000 м и меньше.

Максимальное возвышение не должно превышать 150 мм.

Устройство возвышения в кривых должно осуществляться согласно требованиям Инструкции по строения и удержания колеи ( ЦП/0136).

Расчеты возвышения наружного рельса в кривых ведутся при:

- повышенном износе одной из рельсовых нитей;

- интенсивном разладе пути в плане и по ширине пути;

- расхождения начала и конца отводов кривизны и повышения больше 20 м;

- различия, которые превышает 15%, между скоростями, которые реализуются, и принятыми раньше для расчетов повышения или максимальных установленных приказом начальника дороги;

- введении продолжительных ограничений скорости;

- при проведении планового капитального ремонта пути.

Допустимые скорости движения поездов в кривых устанавливаются исходя из условия не превышения норм допустимых непогашенных ускорений. Допустимые непогашенные ускорения для пассажирских поездов по условиям комфортабельности езды пассажиров принимаются равными 0,7 м/с2. В обоснованных случаях из разрешения КЖД с целью ликвидации ограничений скорости в отдельных кривых в зависимости от типа локомотива поперечное допустимое непогашенное ускорение может быть увеличено до 1 м/с2. Допустимое непогашенное ускорение для грузовых поездов из условия не перегрузки внешней или внутренней нити кривой равняется 0,3 м/с2 при грузонапряженности до 80 млн т км или при грузонапряженности больше 80 млн т км.

Допустимая скорость в круговых кривых с условия не превышения норм допустимых ускорений определяется по формуле 5.1

, (3.1)

где - фактический радиус кривой, м;

- фактическое повышение или то, что рекомендуется, мм;

- допустимое ускорение для категории поездов , которые рассчитываются, м/с2.

Для удобства пользования в приложении Г приведенные максимальные допустимые скорости для пассажирских поездов при =0,7 м/с2 и грузовых при =0,3 м/с2 и минимальные скорости грузовых поездов при =-0,3 м/с2.

Допустимые скорости движения по соединениям кривых, который имеет прямые вставки длиной до 25 метров или без прямых вставок, рассчитываются за рекомендациями, приведенным.

Под соединениями кривих следует понимать две близко расположенных кривых, направленные в одну или разные стороны, между которыми располагается прямая вставка длиной меньше 25 метров. Движение поезда по таким кривым может привести к ограничению допустимых скоростей по сравнению со скоростью, если бы она определялась как для одиночных кривых.

Длина прямой вставки устанавливается как расстояние между началами переходных кривих в зоне соединения. В тех случаях, когда отвод возвышения не совпадает с отводом кривизны и часть отвода возвышения распространяется на прямую, длину прямой вставки нужно принимать как расстояние между концами отводов возвышеия наружного рельса.

Если длина преходной кривой оказалась меньше 20 м, то при определении допустимых скоростей движения нужно считать, что переходная кривая отсутствующая.

Допустимые скорости движения по соединениям кривых устанавливаются из условия обеспечения плавности хода и безопасности движения. При наличия соединений кривых, которые не отвечают техническим требованиям (по длине прямых вставок, переходным кривыми, крутизны отводов возвышений), нужно предусматривать выполнение необходимых работ по их переустройству и приведению плана в соответствие с действующими техническими условиями и нормами.

В соединениях без переходных кривих и длине прямой вставки 25 м и меньше или при ее отсутствия, скорости движения грузовых поездов должны быть уменьшены на 20% в сравнении с полученными по формулам и графикам у кривых радиусов меньше 1500 м и на 10% - у кривых радиусов 1500-2999 г.

Если фактически реализованные скорости больше, определенных по действительным «Правилам», то они могут быть временно сохраненные. В этих случаях необходимо предусмотреть (в плановом порядке) усиление пути с улучшением плана линии. К проведению работ усилить контроль за состоянием таких участков.

Для повышения скорости поездов до 80 км/ч на станциях необходимо провести реконструкцию горловых по станциям с заменой стрелочных переводов, которые бы отвечали требованиям Инструкции ЦП/0136.

3.2 Разработка рекомендаций относительно реконструкции участки железной дороги

Как основные причины, которые влияют на время движения, можно выделить следующие:

- потери времени на разгон и торможение поезда для остановки на станции;

- ограничение скорости движения по параметрам плана;

- ограничение скорости движения за по состоянию верхнего строения колеи.

Таким образом, как начальные условия примем существующее состояние участки и реконструированный. Для такого варианта определим возможное время движения. Для этого выполним тяговые расчеты, которые учитывают продольный профиль участки, параметры плана и ограничение скорости, вызванные по состоянию пути.

4 Реконструкция продольного профиля

4.1 Основные положения

При реконструкции железных дорог решаются такие вопросы, как доведение параметров линии к проектным, поэтому при проектировании реконструкции логически было бы пользоваться теми же нормативным требованиям, которые и при проектировании новых железных дорог. При этом были бы полученные наилучшие результаты - увеличенные скорости движения грузовых и пассажирских поездов, улучшенная плавность движения поездов, созданные лучшие условия для пропуска поездов повышенной массы и длины.

При проектировании реконструкции однопутных железных дорог, когда линия после переустройства остается однопутной, особенно целесообразно применять проектирование профиля за счет досыпания балласта. В этом случае нет возможности выполнять работы последовательно, как это принято при сооружении вторых путей, когда сначала строится второй путь и лишь потом если будет необходимость переустраивается существующий.

На однопутных линиях приходится объединять работы по реконструкции с движением поездов по тому же пути. Только в отдельных исключительных случаях идут на продолжительный перерыв в движении поездов или устройство временного обхода на период проведения работ. Проектным роботам передует инструментальная съемка существующих путей. Пикетаж ведется по оси главной пути двойным промером лентами. На участках, оборудованных автоблокировкой, промер должен выполняться изолированными лентами. Одновременно методом ординат от линии базиса или от оси главного пути выполняется съемка ситуации. Базис прокладывается на расстоянии 2,4-2,5 м от оси главного пути и закрепляется.

Проектирование ведется с привязкой к отметкам рельсов: существующей (СГР) и проектной (ПГР). Реконструкция продольного профиля может быть вызвана двумя причинами:

- необходимо заменить существующее верхнее строение пути на более мощное, что имеет большую в сравнении с ним проектную высоту, которая составляется с высоты песчаной подушки высоту шпалы рельсы с подкладкой:

(4.1)

Чтобы разместить по высоте проектную поверхность строение пути, отметка ПГР не должна быть ниже чем минимальное значение ПГР, что определяется условием:

ПГР>НБШ+, (4.2)

где НБШ - отметка низа балластного слоя (верх основной площадки)

На продольный профиль наносят также и линию, которую называют расчетной головкой рельсы (РГР).

- необходимо увеличить длины элементов, уменьшить алгебраическую разницу уклонов сопредельных элементов продольного профиля, рассмотреть другие решении для приведения продольного профиля в соответствии с современными нормами.

На проектирование реконструкции продольного профиля влияют состояние и место нахождения существующих сооружений, в частности средних и больших мостов, глубоких выемок и др. Приведем основные требования из норм ДБН В.2.3-19-2008, которые используются для реконструкции железной дороги:

а) Руководящий уклон нужно сохранять существующий. В трудных условиях разрешается применять местные превышения руководящего уклон, если обеспечивается пропуск поездов установленной массы и расчетной скорости движения для принятого локомотива.

б) Длина элементов профиля (l), алгебраическое различие () поклонов сопредельных элементов.

Продольный профиль нужно проектировать элементами большей длины при наименьшей алгебраической разнице с сопредельных элементов. Фактические значения должны быть такими, чтобы Ді ? [Ді], l ? [l].

в) Вертикальные кривые. Сопредельные элементы продольного профиля должны соединяться в вертикальной плоскости кривыми радиусом не меньше = 10 км при Ді ? 2,8 ‰, которые нужно размещать вне переходных кривых и вне прогонов металлических мостов.

4.2 Определение отметок РГР

Линия РГР есть вспомогательной и облегчает проектирование профиля. Она наносится на утрированный продольный профиль в виде штрих-пунктира (Мг 1:10000, Мв 1:100). Линия РГР показывает, до каких отметок должна быть поднятая (опущенная ли) головка рельсы при условии доведения верхнего строения к проектной мощности.

Толщина балластового пласта (hб) устанавливается при выполнении полевых изысканий. Высота рельсов и шпал принимается по данным соответствующих справочников. Расчетная формула для определения отметок РГР ( в метрах):

(4.3)

Для примера рассмотрим, например, отметки на пикете 1291. Для этого определим сначала высоту существующего верхнего строения пути

(4.4)

=0,20+0,30+0,19+0,20=0,89 г.

Аналогично определяется высота проектного верхнего строения пути,

=0,94 г.

Отметка РГР на пикете 1700:

г.

4.3 Проектирование профиля прямолинейными элементами

При проектировании профиля есть желательным сходимость отметок проектной ( ) и расчетной ( ) головок рельсов. Наиболее просто можно этого достичь, если принять очертания линий и идентичными. При нанесении проектной линии надо соблюдаться следующих правил:

- проектирование продольного профиля должно начинаться от опорных мест - большие и средние мосты, высокие насыпи, глубокие выемки, крутые поклоны.

- на больших и средних мостах без балластного пласта (с ездой на перекладинах) отметки подошвы рельсов должны быть сохранены даже за счет среза земляного полотна на подходах к мосту.

Элементы проектной линии подбираются графически относительно очертания линии РГР, (рисунок. 4.1).



Рисунок 4.1 - Пример нанесения проектной линии

После того, как положение данного элемента проектной линии намечено, надо установить пикетажные значения точек и , в которых линия будет касательной к линии (рис. 4.1). В этих точках отметки должны быть равными соответствующим отметкам , или немного ниже последних ( до 5 см - неполный балластный слой).

На сложных участках (“яма”, “горб” и прочие) можно достич хороших результатов, если применить профиль криволинейного очертания. Для этого надо, подобрать такие значения параметров ? [ ], 25 ? ? [ ], чтобы выполнялось условие ?[ ]. В скобках указанные параметры, которые нормируются соответствующими нормами.

В отличие от проектирования новой железной дороги допускается использования инерционных уклонов. Величина таких подъемов обосновывается при определении нормы массы поездов с учетом использования кинетической энергии.

Если выполняется условие ? , то срезки земляного полотна исключены. Таким образом, отметка ограничивает отметку снизу. В отдельных точках продольного профиля может быть допущено снижение отметки , однако должна выполняться условие - ? 0,05 м (неполнота балластного слоя). Существует и другое ограничение, которое накладывается на величину сверху (см. формулу 6.1).

Фактическая ширина обочины на прямых участках пути определяется как

, (4.5)

где - высота балластовой призмы проектной пути.

После нанесения проектной линии на каждом пикете и плюсовых точках определяются величины подъёмки (6.6) или срезки (6.7):

, (4.6)

, (4.7)

где - различие в высотах рельсов и шпал проектного и существующего верхнего строения колеи.

Для всех переломов профиля, где алгебраическая разница уклонов сопредельных элементов устраиваются вертикальные кривых (локальные) радиусом =10км.

(4.8)

Тангенс вертикальной кривой определяется как

(4.9)

Пример расчетов вертикальной кривой покажем на примере пикета 947. Сумма уклонов составляет 7,1 ‰. Здесь необходимо устраивать вертикальную кривую. Тангенс вертикальной кривой:

По изложенной методике были выполнены расчеты вручную для проектируемого участка. Фрагмент расчетов приведен в (таблица 4.1), а окончательные результаты - в приложении Г.

Таблица 4.1 - Фрагмент расчетов проектных отметок

КМ+ПК	Существующие уклоны	СГР	Проектные уклоны	ПГР	Срезка досыпка
км93 пк7+0.00		16,88		16,88	0
	9,2		8,7
км93 пк8+0.00		17,8		17,75	-5
	8,1		8,7
км93 пк9+0.00		18,61		18,62	1
	8,3		8,7
км94 пк0+0.00		19,44		19,49	5
	7,9		8,7
км94 пк1+0.00		20,23		20,36	13
	6,9		7
км94 пк2+0.00		20,92		21,06	14
	8,4		7
км94 пк3+0.00		21,76		21,76	0
	5,5		6,7
км94 пк4+0.00		22,31		22,43	12
	6,6		6,7
км94 пк5+0.00		22,97		23,1	13
	8		6,7
км94 пк6+0.00		23,77		23,77	0
	6,4		6,7
км94 пк7+0.00		24,41		24,44	3
	0,4		-0,4
км94 пк8+0.00		24,45		24,4	-5
	-3,4		-0,4

5 Выправка кривых

5.1 Общие положения

Одним из наиболее сложных вопросов является проектирования плана линии. В силу ряда причин (динамическое действие поездов, изменение температуры, атмосферные осадки и др.) железнодорожный путь в плане имеет неправильное очертание, которое отличается от предыдущего проектного.

При прохождении поезда в кривых возникают боковые силы, которые действуют на путь и на экипаже. Эти динамические силы не должны влиять на устойчивость пути и плавность движения поездов. Величина сил тем большая, чем выше скорость движения, меньший радиус круговой кривой и менее короткая переходная кривая.

Скорость движения поездов ограничивается не только параметрами кривых, но и геометрическим положением в процессе текущего содержания. В расстроенных кривых скорость движения будет меньший в сравнении с геометрически плавными кривыми.

Для расчетов выправки кривых в дипломном проекте использована программа «Rwplan». Большинство современных методов расчетов выправки кривых основаны на определении сдвигов в отдельных точках пути через разницу длин эвольвент для существующего и проектного вариантов («эвольвентная» модель). При длинных кривых, больших сдвигах и значительных колебаниях кривизны существующего пути «эвольвента» модель может давать существенные погрешности расчетов. Наиболее точно сдвиги могут определяться в системе координат путем геометрического представления проектного варианта и нахождения расстояния на плоскости от начальной точки к ее проектному положению (координатная модель).

В основе программы «Rwplan», лежат оригинальные авторские методы представления плана линии, за счет чего программа обеспечивает:

– все методы съемки, уравнивания съемки;

– расчеты не отдельных кривых, а участков пути, которые составляются из прямых и кривых разных направлений;

– сплайновую модель плана существующей пути, которая позволяет более точно определять значение кривизны и направление векторов нормалей, вводить в модель дополнительные точки;

– точное координатное представление многорадиусных кривых;

– использование эффективных авторских моделей плана и алгоритмов оптимизации;

– применение в качестве критерия оптимизации денежных затрат на перестройку плана, что позволяет оценить и снизить затраты на выполнение работ;

– широкие возможности работы с координатной съемкой, включая ее перенос на соседний путь, введение дополнительных точек и т.д.;

– единый подход к расчетам кривых для проектных организаций и дистанций пути;

– определение допустимых скоростей для существующего и проектируемого пути с подбором рационального возвышения наружного рельса;

– учет ограничений на величину и направление сдвижек, на пикетажное положение отдельных элементов;

– решение почти всех задач проектирования плана;

– расчеты плана соседнего пути с проверкой габаритов;

– построение разных чертежей, (паспорта кривых для дистанций пути включительно).

5.2 Методы полевой съемки кривых

Программа «Rwplan» позволяет в качестве исходной информации о состоянии пути использовать практически все известные на сегодня методы съемки. Возможна работа как с традиционной съемкой (метод стрел, Гоникберга), так и координатными методами съемки.

При методе стрел проверка состояния кривой осуществляется по стрелам изгиба от середины хорды , которая соединяет две точки кривой, рисунок 5.1. Разбивку, съемку и выправку кривых делают по внешней рельсовой нити, которые называют рихтовочной. Прямые, которые примыкают к кривой, чаще всего имеют искривление, поэтому начальная точка промеров выбирается на прямом участке пути на расстоянии 20-30 м до точки НПК, а при ее отсутствии - на расстоянии 20-30 м до видимого начала кривой. Аналогично назначается конечная точка промеров.

Рисунок 5.1 _ Схема измерения стрелы изгиба методом стрел

Для измерения стрел изгиба кривая разбивается по рабочей грани наружного рельса на участки по 10 (реже 5) метров. Стрелы изгиба измеряют линейкой от натянутой и закрепленной на рельсе специальными струбцинами тонкой капроновой нити - хорды.

Для выполнения расчетов выправки кривых исходные дани были получены в техническом отделе дистанции пути. Съемка выполнена методом стрел.

5.3 Последовательность работы с программой

Программа «Rwplan» предназначенная для выполнения расчетов выправки кривых и переустройства плана железнодорожного пути, который составляется из прямых и кривых разного направления.

Реализована возможность учета разных ограничений на проектное решение в процессе оптимизации: обеспечение заданного направления сдвигов; не превышение максимального сдвига пути на всем протяжении; выход в конце участки на фиксированный сдвиг, в том числе и отличный от нуля; ограничение на положение начала и конца проектируемого участка; ограничение на положение начала и конца отдельных круговых кривых или прямых; обеспечение фиксированных сдвигов в отдельных точках; размещение отдельной точки в заданном диапазоне сдвигов; обеспечение ограничений на длину каждой переходной и круговой кривой; обеспечение ограничений на величину радиусов круговых кривых.

Оптимизация проводится по одному из критериев: минимум суммы квадратов, модулей или затрат по выбору пользователя.

Оценка скорости движения по существующему пути и подбор возвышения наружного рельса с определением максимальной скорости по запроектированной кривой.

Расчеты сдвигов по традиционной «эвольвентой» или точной координатной модели. Возможность получения решения с округленными значениями радиусов, экспорт результатов расчетов в таблице Excel. Для дистанций пути предусмотрена возможность формирования и печати паспорта кривой.

На примере кривой ПК 9529+67,11 покажем последовательность выполнения расчетов выправки кривой:

Вызываемо в пункте меню « Файл-Расчетные значения» (рисунок 5.1) и при необходимости меняем некоторые значения.



Рисунок 5.2 _ Расчетные значения

2) Для введения новой съемки используем соответствующий пункт меню «Файл-Создать-Файл съемки методом стрел». В результате открывается окно введения результатов съемки.

3) Заполняем верхние поля и нажимаем кнопку «Начать ввод».

4) Заполняем таблицу значениями стрел и возвышений. В точках, которые имеют ограничение на сдвижения, вводим значение ограничений.

5) Нажав кнопку «Готово», попадаем в окно уравнивания съемки по координатам. Ничего не меняем в этом окне и нажавши кнопку «Готово», попадаемся в окно записи файла. Задаем имя файла и сохраняем съемку.

После записи файла получаем график кривизны по введенной информации (рисунок 5.2). Устанавливаем размер окна и его положение.

6) Выполняем оценку допустимой скорости для существующей кривой (Сервис-Допускаемые скорости для исходного состояния). Корректируем при необходимости нормативы, сохраняем файл скоростей и анализируем график.

7) Анализ кривизны участки на графике проектных решений показывает, что кривая однорадиусная. Посмотрим, какие сдвижения необходимые, чтобы привести кривую в проектное положение. Нажимаем кнопку «Новые параметры», в окне, которое появится, удаляем галочку возле надписи «Выполнить графическое построение начального варианта». После этого нажимаем «Готово».

Рисунок 5.3 _ Кривизна кривой

8) Нажимаем кнопку «Обновит» и получаем начальный вариант. Автоматически включается окно сдвижек.

9) Нажимаем кнопку «Оптимизация методом эвольвент» и после оптимизации получаем проектное решение (рисунок 5.3).

В сложных случаях надо запускать оптимизацию несколько раз. При наличии ограничений включить кнопку учета ограничений и снова провести оптимизацию. Параметры эвольвентой модели (*.ras) необходимо сохранить для следующего использования. При этом хранятся положения переключателя учета ограничений и расчетные значения (кроме некоторых пунктов).

Рисунок 5.4 _ Существующее и проектное положения кривой и график сдвигов

6 Охрана труда и экологии

6.1 Охрана труда во время составления пути кранами типа УК и транспортировка звеньев пути

На данный момент укладка путевой решетки путеукладочными кранами, а именно кранами типа УК, есть наиболее распространенным. Этот способ использую при строительстве новых железных дорог (за исключением случаев, когда нужен темп укладки меньше чем 0,5-1,0 км за смену) и при реконструкции уже действующих.

Работа путеукладочных кранов неразрывно связана с работой специального состава для перевозки звеньев пути. Работа данного комплекса должна быть слаженной и не скрывать в себе риска для жизни машинистов и монтеров пути. Поэтому к эксплуатации данного типа путеукладочных кранов и составов для транспортировки звеньев пути выносится ряд требований, выполнение которых гарантирует отсутствие сбоев в работе и безопасность для жизни рабочих.

6.2 Общие требования безопасности во время выполнения работ с применением путеукладочных кранов и других путевых машин

К эксплуатации допускаются краны и платформы, которые прошли осмотр и испытания в установленном порядке, а также укомплектованные согласно инструкциям завода-производителя с них эксплуатации.

Путевая машина ( в данном случае путеукладочный кран) должна быть обеспеченна огнетушителями, расположенными в легкодоступном месте, в полной готовности к применению.

Обслуживаемый персонал должен владеть и соблюдать правила пожарной безопасности и методов использования первичных средств пожаротушения.

К управлению путевой машины допускаются лица, которые имеют право на управление машиной и прошли обучение и проверку знаний по вопросам охраны труда в установленном на предприятии порядка.

Количество работников, которые находятся на путевых машинах, не должна превышать нормы, установленные инструкциями по их эксплуатации.

Согласно требованиям «Правил безопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных линиях» НПАОП 60.1-1.48-00 во время выполнения работ на пути с применением путеукладочных кранов и других путевых машин, которые часто работают в одном комплексе с краном (выправочьно-подбивачьно-отделочные машины, щебнеочистительная машины, электробалластеры), на электрифицированных участках постоянного и переменного тока напряжение из контактной сети должно быть снято на весь период работы, а контактная сеть должна быть заземлена.

Обслуживание машин с электрооборудованием необходимо осуществлять согласно требованиям «Правила безопасной эксплуатации электроустановок» НПАОП 40.1-1.01-97 и «Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей» НПАОП 40.1-1.21-98.

Заземление и зануление электрооборудования, установленного на путевых машинах, должны отвечать требованиям НПАОП 40.1-1.21-98.

На путевых машинах с электрооборудованием должны быть специальные защитные средства: резиновые диэлектрические коврики согласно требованиям „Ковры диэлектрические резиновые. Технические условия” (ГОСТ 4997-75), резиновые диэлектрические перчатки, инструмент с диэлектрическими рукоятками.

Работы по устранению неисправностей на путевых машинах должны выполняться согласно инструкции по эксплуатации соответствующей машины.

Перед запуском двигателя и испытанием тормозов необходимо убедиться в отсутствии людей под машиной и на пути.

Перед пуском рабочих органов и сдвигом машины из места машинист (помощник машиниста) должен подать звуковой сигнал.

Не разрешается после подачи сигнала на начало работы находиться в зоне рабочих органов машины, подлезать под машину, садиться или становиться на рабочие органы машины.

Не разрешается находиться непосредственно в зоне выпуска и распространение выхлопных газов.

Во время перерывов в работе машин необходимо принимать меры против них самовольного движения, а также доступа к ним посторонних лиц.

Управлять машинами, которые имеют выносной пульт, нужно, находясь на обочине земляного полотна.

Подниматься на машину и сходить с нее нужно, повернувшись к ней лицом и держась обеими руками за поручни.

Необходимо следить, чтобы в кабинах, на ступеньках и поручнях не было смазочного масла и грязи.

Во время движения путевых машин своим ходом или в составе поезда их рабочие органы должны быть приведены в транспортное положение и зафиксированные страховочными приспособлениями, которые есть в комплекте машины (цепи, тросы и др.)

Работникам, которые вынуждены находиться близко возле машины, например, сигналисты, руководитель работ должна быть предоставлена информация о функциях и порядке пользования устройствами защиты, которые находятся на внешних стенах машины (звуковой сигнал, выключатель аварийной остановки, верёвочные выключатели и др.).

Не разрешается перевозить лиц, которые не имеют отношения к работе на путевых кранах.

Во время работы на двух- и многопутных участках руководитель работ обязан обеспечить своевременное оповещение монтеров пути и бригаду машины о приближении поезда по соседнему пути. Для этого на поезда, которые двигаются по соседнему пути, выдаются предупреждения, дополнительно руководитель работ должен назначить сигналиста, который находится вблизи машины и предупреждает работников о приближении поездов.

Не разрешается машинистам кранов и монтерам, которые входят в состав бригады, находиться на междупутье во время пропуска поездов по соседнему пути.

Во время выполнения работ по укладке путевой решетки кранами типа УК ответственным лицом за обеспечения безопасности работников должен быть назначенный работник по должности не ниже мастера дорожного - на одну машину, старшего мастера дорожного - на две машины, начальника, заместителя начальника дистанции пути (далее - ПЧ), ПМС - на 3 и больше машин (если кран работает в комплексе с другими путевыми машинами).

Не разрешается работа путевых кранов в темное время суток в случае недостаточного освещения, а также во время тумана или грозы.

Ответственным за выполнения мер безопасности работников во время выполнения работ с применением путевых машин является руководитель работ, который назначается начальником структурного подраздела: в случае выполнения работ ПМС - на начальника ПМС; в случае выполнения работ дистанцией пути - на начальника ПЧ.

6.3 Требования безопасности во время выполнения работ с применением путеукладочных кранов типа УК-25

Работы с применением путеукладочных кранов выполняются согласно требованиям действующего законодательства.

Во время составления новых звеньев пути и разборка старых решоток, а также во время переворачивания их находиться под поднятым звеном и сбоку от нее не разрешается. Работники обслуживаемой бригады в настоящее время должны размещаться впереди или позади поднятого звена на расстоянии не меньше 2 г.

Во время стыковки удерживать звена или блоки стрелочного перевода необходимо направляющей штангой за головку рельса на расстоянии не ближе 0,4 м от стыка.

Не разрешается находиться и проходить между загруженными не закрепленными пакетами звеньев или блоками стрелочных переводов, находиться между ними в момент перетягивания, а также находиться на расстоянии меньше 10 м от троса в момент перетягивания пакетов звеньев.

Во время прохождения путеукладочного (путеразборного) поезда к месту работы и назад пакеты звеньев или блоков стрелочных переводов на платформах должны быть надежно закрепленные специальными устройствами.

На время пропуска поезда по соседнему пути робота путеукладочного крана и перетягивание пакетов или блоков стрелочных переводов прекращается и обеспечивается габарит для безопасного пропуска поезда.

Не разрешается выполнять путевые работы позади и впереди путеукладочных кранов на расстоянии меньше 25 м, находиться на поднятом грузе, переходить и находиться под поднятым грузом.

Работники, которые входят в состав бригады, который обслуживает путеукладочные краны, обеспечиваются защитными касками и варежками.

6.4 Требования безопасности во время транспортировки пакетов звеньев

Руководителем работ по подготовки поезда с пакетами звеньев путевой решетки и их транспортировка назначается работник по должности не ниже мастера дорожного.

Перед отправлением поезда руководитель работ должен лично убедиться о закреплении пакетов путевой решетки на платформах требованиям нормативно-технических документов.

Хозяйственные поезда на перегоне и в пределах станции сопровождаются руководителем работ.

По указанию начальника железной дороги на хозяйственные поезда в необходимых случаях могут назначаться главные кондукторы.

Бригада работников, которая сопровождает поезд с пакетами звеньев путевой решетки, во время его передвижения находится в турном вагоне.

Не разрешается проезд на платформах.

Бригада работников, которая сопровождает поезд, на пути следования во время стоянки поезда на станциях обязанная периодически проверять состояние скрепления пакетов и подтягивать ослабевшие стяжки и упоры.

В отдельных случаях, когда по графику движения поездов поезд с пакетами звеньев путевой решетки может двигаться без остановки, руководитель работ раньше времени дает заявку поездному диспетчеру на необходимость остановок на промежуточных станциях для проверки надежности крепления пакетов.

В случае транспортировки путевой решетки на электрифицированных участках необходимо выполнять требования НПАОП 60.1-1.48-00.

На электрифицированных линиях ослабевшие стяжки необходимо подтягивать из торца пакета, чтобы работник, который подтягивает стяжки, не оказался сверху пакета.

Не разрешается приближаться к контактному проводу, который находится под напряжением, на расстояние ближе чем 2 м.

Не разрешается забираться на пакет для подтягивания стяжек на электрифицированных линиях.

6.5 Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте

Железнодорожный транспорт - один из наиболее экологически чистых видов транспорта. На основании ст.67 закона «Об охране окружающей среды» № 7 ФЗ от 10.01.2002 года на предприятиях должен осуществляться производственный контроль за выбросом загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросом вредных веществ в водоемы, образованием токсичных отходов на предприятиях железнодорожного транспорта.

Основными направлениями деятельности по охране и рациональному использованию водных ресурсов являются сокращение потребления воды питьевого качества на производственные нужды; снижение сброса загрязненных сточных вод от существующих локальных и узловых очистных сооружений, перевод сточных вод железнодорожных предприятий в территориальные системы канализации, применение менее водоемких технологических процессов, внедрение систем оборотного и повторного водоснабжения, сокращение утечек и потерь воды .

Первостепенное значение имеют меры по сохранению лесных насаждений; поддержанию лесов в надлежащем состоянии и повышению защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и других природных свойств лесов; охране лесов от пожаров, болезней и вредителей; опережающему лесовосстановлению.

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.

Дальнейшая электрификация железных дорог, т. е. замена тепловозов электровозами, позволяет исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей. Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Важное значение имеют обезвреживание отработавших газов, правильная эксплуатация тепловозов.

Для защиты окружающей природной среды необходимо наряду с ограничением дыма бороться с искрами, источниками которых являются газоотводные устройства тепловозов, а также чугунные тормозные колодки локомотивов и вагонов. Искры могут быть причиной пожаров на территориях, примыкающих к железным дорогам. Ограничить искровыделение из газоотводных устройств, свидетельствующих о неполном сгорании топлива, можно осуществлением мероприятий, направленных на улучшение теплотехнического состояния тепловозов, а также установкой искрогасителей. Применение тормозных колодок из синтетических и композиционных материалов устраняет искрение.

Для защиты от шума при проектировании железных дорог необходимо предусматривать в городах обходные линии для пропуска транзитных грузовых поездов без захода в город, размещать сортировочные станции за пределами населенных пунктов, а технические станции и парки резервного подвижного состава - за пределами селитебной территории. Вне этой территории должны проходить железнодорожные линии для грузовых перевозок и подъездные пути.

Экологическая безопасность - состояние защищенности личности, общества, государства от потенциальных или реальных угроз, создаваемых последствиями вредного воздействия на окружающую среду, вызываемых повседневным загрязнением среды обитания в связи с хозяйственной деятельностью человека, функционированием производственных объектов, а также в результате стихийных бедствий и катастроф [2]. В рамках соблюдения экологической безопасности на «РЖД» проводятся следующие программы и проекты: