Реконструкция существующего участка железной дороги на направлении Орша-Витебск

Полученная в результате выбора оптимальная схема остановок ускоренных поездов межобластного сообщения на рассматриваемом направлении позволяет разделить его на участки, границами которых являются остановочные пункты, в пределах этих участков можно решать задачу модернизации постоянных устройств в случае, когда заданное сокращение времени хода не может быть достигнуто за счет отмены остановок по социальным причинам. Такое деление направления на участки отвечает следующим условиям:

- взаимной независимости участков по скорости ? наличие ограничений в пределах данного участка не оказывает влияния на уровни скорости на соседних с ним (слева и справа) участках;

- взаимной независимости участков по условиям производства работ по модернизации линии для повышения скорости поездов.

5.3 Исходные данные

Исходные данные, необходимые для формирования последовательного плана введения ускоренных поездов межобластного сообщения соответствии с положениями, изложенными в п. 5.2, включают:

- план выделения капиталовложений по годам эксплуатации в рамках некоторого расчетного периода;

- число и место ограничений скорости;

- причины ограничений скорости;

- мероприятия по ликвидации ограничений скорости и их стоимость.

Для формирования оптимальной схемы остановок:

- число существующих остановочных пунктов;

- число пассажиров на станциях отправления;

- число пассажиров на промежуточных остановочных пунктах;

- экономия во времени в результате отмены остановки на промежуточных раздельных пунктах.

Для получения исходных данных по формированию схемы остановок на указанных направлениях необходимо произвести обследования по накоплению пассажиропотоков. Такое обследование проводилось на основании анализа данных, предоставляемых соответствующими службами Витебского и Минского железнодорожных узлов за трехмесячный период, когда движение достигает среднего уровня, а именно: апрель, май и июнь. При этом рассматривались пассажирские поезда местного сообщения, пассажирские и скорые поезда дальнего сообщения и учитывались только те пассажиры, которые следовали до конечных пунктов, т.е. от ст. Минск до ст. Витебск и обратно (пригородное), что позволило построить диаграмму накопления пассажиропотоков на направлении Минск - Витебск ("туда" и "обратно") , которая приведена на рисунке 5.1 и является исходной информацией для формирования оптимальной схемы остановок. Полученная диаграмма дает возможность оценить характер накопления пассажиропотоков на данных направлениях. Так, наибольшее число пассажиров сосредоточено на станциях отправления и на промежуточных крупных станциях, к пункту назначения число пассажиров сокращается. Очевидно, это вызвано тем, что в районе тяготения городов Минск, Орша и Витебск осуществляется достаточно интенсивное пригородное движение, но с введением поездов межобластного сообщения следует ожидать увеличения числа пассажиров и в зоне влияния этих станций. Диаграммы, построенные по результатам обследования, позволяют определить показатели, необходимые для формирования оптимальной схемы остановок. Такие исходные данные сведены в табличную форму и представлены в табл. 5.1 (в числителе определены показатели для прямого направления, в знаменателе - для обратного).

Т а б л и ц а 5.1 - Показатели определяющие эффект на каждом остановочном пункте в результате отмены на нем остановки

№	Показатели	Наименование раздельных пунктов
		Минск пасс.	Жодино	Борисов	Крупки	Толочин	Орша центр.	Можеевка	Стайки	Богушевская	Замосточье	Медведка	Витебск
1	Экономия в эксплуатационных расходах С,тыс. у.е./год.	-	15	20	7	15	119	7	7	22	8	7	-
		-	11	30	21	12	245	6	6	9	5	7	-
2	Экономия в затратах для пассажиров, находящихся в поезде,Зпас, тыс. у.е./год.	-	7	10	4	8	70	4	4	14	5	5	-
		-	12	23	6	11	135	5	5	10	5	5	-
3	Экономия во времени в результате отменыостановки, ti(ост), мин.	-	3	5	3	4	17	3	3	5	3	3	-
		-	3	5	3	3	25	2	2	4	2	2	-
4	Социальные потери, Ппас, обусловленные отменой остановки, тыс. у.е./год.	-	2	2	1	20	11	6	1	2	2	9	-
		-	1	3	4	9	20	6	1	1	1	4	-
5	Эффект, Аi, тыс. у.е./год.	-	20	28	10	3	178	5	10	34	11	3	-
		-	22	50	23	14	360	5	10	18	9	8	-

Рисунок 5.1 - Диаграмма накопления пассажиропотока.

5.4 Реализация плана последовательного введения ускоренных поездов межобластного сообщения на направлении Минск - Витебск

В результате выполненных тяговых расчетов при существующем техническом состоянии направлений Минск - Витебск получено время хода по направлениям "туда" и "обратно", которое совместно с временем, необходимым для разгона, замедления и стоянки на остановочных пунктах составило время пребывания пассажира в пути, tп, равное 4 ч. 40 мин. превышает максимально-допустимое время, равное 4-5 часам [9]. Опираясь на реальную ситуацию можно сократить время нахождения в пути до 4 часов т.е. на 40 мин.

Это сокращение времени хода и будем считать заданным, т.е. tз, которое может быть достигнуто либо за счет, модернизации, либо за счет временной отмены остановок.

При введении ускоренных поездов межобластного сообщения достичь tз только за счет модернизации не представляется возможным, так как:

- процесс модернизации не может быть осуществлен единовременно, а требует какого-то определенного временного интервала;

- даже при снятии всех намеченных ограничений скорости, полученное при этом сокращение времени хода ?tогр, не может обеспечить заданное, tз .

В то же время достижение tз только за счет экономии во времени в результате отмены остановок приведет к значительным социальным потерям. Заданное сокращение времени хода можно достичь следующим образом

tз = ?tогр + ?tост. (5.6)

Эта формула предполагает достижение tз на первом этапе, в основном, за счет временной отмены остановок, но с постепенным осуществлением процесса модернизации, в результате которой сокращение времени хода будет увеличиваться, появится возможность открытия остановок, отмененных первоначально. Поскольку модернизация представляет собой процесс не единовременный, то основой для принятия решений служат капиталовложения, выделяемые ежегодно пользователем в течение расчетного периода.

Графическое представление выделяемых капиталовложений с учетом распределения их во времени с интервалом в I год для рассматриваемого направления "туда" и "обатно" приводится на рисунке 5.2.



Рисуннок 5.2 - Введение ускоренных поездов межобластного сообщения.

Процесс решения задачи рассмотрен для направления Минск Витебск, "туда". В соответствии с принятым пятилетним расчетным периодом (рисунок 5.2) в первый год на модернизацию может быть выделено 830 тыс. у.е. Необходимо, опираясь на величину выделенных капиталовложений, наметить такую последовательность мероприятий по снятию ограничений скорости, в результате которой достигается максимально-возможное сокращение времени хода при наи высшей эффективности. Выбор подхода к решению определяется типом огра-ничений скорости на выбранном направлении. В результате анализа суще-ствующих ограничений скорости на направлении (направление рассматривается полностью при существующей схеме остановок) приходим к выводу, что оно характеризуется наличием смешанных ограничений скорости, т.е. зависимых и независимых, причем существует возможность локализации взаимозависимых ограничений в блоки, каждый из которых можно рассматривать как одно общее независимое ограничение скорости.

6. Проектирование реконструкции продолного профиля и плана

6.1 Основные требования СТН по проектированию плана, профиля, трассы и других элементов второго пути и реконструкции существующей железнодорожной линии

поезд межобластной продольный скорость

Исходные данные:

Проектирование ведется по нормам II категории.

Полезная длина приемо -отправочных путей lпо= 1050 м.

Скорость движения пассажирских поездов V= 120 км/ч.

Нормы проектирования и требования.

1. Проектирование всех сооружений на II пути ведется с учетом строительства II пути без нарушения движения по существующему пути; реконструкция существующего производится после открытия движения по II пути.

2. Величина руководящего уклона iр= 7 %o.

Имеющиеся на существующем пути местные превышения руководящего уклона разрешается сохранять и на II пути.

3. Длина элементов продольного профиля должна быть, как правило, не менее lпо/2= 525 м.

4. Наименьшая длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны:

рекомендуемая норма lрек= 250 м.

минимально допускаемая норма lдоп= 200 м.

5. Наибольшая алгебраическая разность сопрягаемых уклонов:

рекомендуемая норма iрек= 5 %o.

минимально допускаемая норма iдоп= 10 %o.

6. Радиус сопрягающей кривой в вертикальной плоскости:

рекомендуется применять Rв= 15000 м.

в особо трудных условиях допускается Rв= 10000 м.

7. Наименьший рекомендуемый радиус кривых Rв= 2000 м.

8. Длина переходных кривых устанавливается по СТН Ц 01-95. Допускается проектировать переходные кривые меньшей длины, определяемой по расчету в за-висимости от проектируемого возвышения наружного рельса h ( h не более 150 мм) и уклона отводов возвышения i (i не более 1 %o ).

9. Минимальная длина прямых вставок (между начальными точками переходных кривых):

кривые направлены в разные стороны 150 м.

кривые направлены в одну сторону 150 м.

В особо трудных случаях допускается уменьшать длину прямых вставок:

кривые направлены в разные стороны - до 50 м.

кривые направлены в одну сторону - до 75 м.

В исключительных случаях при проектировании кривых, направленных в разные стороны, допускается не устраивать прямых вставок.

10. Расстояние между осями главных путей на перегонах на прямых участках пути проектировать не менее 4,1 м.

11. Верхнее строение пути:

рельсы Р65;

шпалы железобетонные; на 1 км 1840/2000 штук;

балласт: щебень 0,35 м; песчаная подушка 0,20 м.

12. Расстояние от оси II пути до бровки земляного полотна принимается не менее 3,8 м.

13. Пристраиваемому земляному полотну придается поперечный уклон 0,04 для выемок и 0,02 для насыпей.

6.2 Проектирование реконструкции продольного профиля

6.2.1 Составление утрированного продольного профиля

Проектирование реконструкции продольного профиля участка существующей железнодорожной линии ПК 420 - ПК 520 произведено по утрированному профилю, вертикальный масштаб которого равен 1:100, гори-зонтальной 1:10000.

Утрированный профиль составлен на основании данных полевого обследования существующей линии, сведенных в ведомость профиля и плана, где указаны пикетные отметки существующей головки рельса (СГР), отметки земли и толщина существующего балласта.

По плану линии указаны направление и величина углов поворота, радиус и пикетное значение начала круговой кривой, имеются также данные о водопропускных сооружениях.

На утрированном профиле нанесены пикеты, плюсы и план существующего пути с привязкой к пикетажу всех кривых, а также вписаны длины прямых между круговыми кривыми.

После заполнения граф отметок СГР и земли произведена наколка этих отметок.

В графе «существующие уклоны» проставлены пикетные уклоны в тысячных, определенные как разность соседних отметок СГР в метрах, умноженных на 10. Наклонной линией показано направление уклона. Протяжение уклонов 100 м на утрированном профиле, как постоянная величина, не проставлена.

Данные о существующих водопропускных сооружениях выписаны ниже линии СГР.

6.2.2 Анализ профиля и плана существующей линии

Анализ профиля и плана существующей линии имеет цель выявить имеющиеся отступления от действующих строительных норм и правил, которые необходимо ликвидировать при проектировании переустройства профиля и плана.

Анализ существующего участка железной дороги показал, что в профиле имеется следующие отступления от норм СТН:

- уклоны круче расчетного 7 0/00 имеются на ПК 425, ПК 427, ПК 441, ПК 442, ПК 453 - ПК 455, ПК 457, ПК 492, ПК 493, ПК 495 - ПК497, ПК506.

- недопустимая алгебраическая разность смежных уклонов имеет место на ПК 497 - ПК 498

На данном участке дороги имеется шесть кривых,данные о которых сведены в таблицу 6.1.

Т а б л и ц а 6.1 - Характеристики кривых

№№	Радиус, Р	Угол, У	Длина, К	Начало, ПК	Конец, ПК
1 2 3 4 5 6	650 1067 1280 853 640 747	31о23' 21o12' 16o01' 15o40' 37o52' 31o10'	356,03 394,80 357,82 233,24 422,97 406,34	430+50,00 444+95,65 459+20,18 467+70,24 476+18,03 500+03,76	434+06,03 448+90,45 462+78,00 470+03,48 480+41,00 504+10,10

6.2.3 Проектирование продольного профиля

При проектировании продольного профиля необходимо выдержать потребную толщину балластного слоя, для чего на утрированном профиле предварительного были нанесены две вспомогательные линии: Линия низа балласта (НБ) и линия расчетной головки рельса (РГР).

Отметки низа балласта определены по формуле

НБ=СРГ - (hср+hсб), (6.1)

где hср - высота существующего рельса с подкладкой (при рельсах типа Р65 hср=0,20 м );

hсб - толщина существующего балласта, включая и толщину шпалы, берется из соответствующей графы утрированного профиля, м.

Верхнее строение пути проектируется следующее: рельсы Р65, шпалы железобетонные, балласт щебеночный (35 см) на песчаной подушке (20 см).

Отметки расчетной головки рельса определены по формуле

РГР=НБ+(hпр+hпб+hшп), (6.2)

где hпр - высота проектируемого рельса с учетом подкладки (при рельсах типа Р65 hпр =0,20м);

hпб - толщина проектируемого балласта под шпалой, (hпб =0,55 м).

Например на ПК 429:

НБ = 167,13 - ( 0,20 + 0,44 ) = 166,49 м; .

РГР = 166,49 + ( 0,20 + 0,55 +0,20 ) = 167,44 м.

ПК 473:

НБ = 175,79 - ( 0,20 + 0,31 ) = 175,28 м; .

РГР = 175,28 + ( 0,2 + 0,55 +0,20 ) = 176,23 м.

Отметки НБ и РГР подсчитаны на всех пикетах и плюсах, вписаны в соответствующие графы утрированного профиля и произведена наколка их на профиле.

Проектирование реконструкции продольного профиля произведено путем нанесения на утрированный профиль линии проектной головки рельса (ПГР) с соблюдением норм и требований СТН и ликвидацией всех отступлений от норм, отмеченных в пункте 6.2.2.

При совпадение руководящего уклона с кривыми, он смягчается на величину дополнительного сопротивления от кривой.

На участках, где нет отступлений от норм и правил, линия ПГР совмещена с линией РГР или расположена чуть выше линии РГР, чем обеспечивается толщина балласта не менее проектной.

Проектная лини запроектирована на профиле сплошной черной линией, несколько более широкой, чем остальные линии профиля. Такими же линиями проведены ординаты переломов линии ПГР.

На участках утрированного продольного профиля, где разность сопрягаемых уклонов данной II категории дороги превышает 2,3‰ устраивались вертикальные кривые. Применение кривых в вертикальной плоскости вызвало изменение проектных отметок.

Изменение проектных отметок за счет устройства вертикальных кривых представлено на рисунке 6.1.

Величина изменения проектной отметки в вертикальной кривой подсчитана по формуле

, (6.3)

где Тв - тангенс вертикальной кривой, м;

Rв - радиус вертикальной кривой, Rв =15000м.

Рисунок 6.1 - Кривая в вертикальной плоскости.

Тангенс кривой в вертикальной для железнодорожных линий категории определяется по формуле

Тв =7,5?i, (6.4)

где ?i - алгебраическая разность сопрягаемых уклонов, профиля.

Исправленная проектная отметка определяется по формуле

ПГРнс=ПГР ?Н. (6.5)

Например на ПК 516 : ПРГ = 159,17; ?i=3,2 ‰; Rв =15000м

Тв =7,5 • 3,2 = 24 м;

;

ПГРис =159,17+ 0,02 =159,19м.

На ПК 458 : ПРГ = 174,18; ?i=5,4 ‰; Rв =15000м

Тв =7,5 • 5,4 = 40,5 м;

;

ПГРис =174,18? 0,05 =159,13м.

На ПК 422 : ПРГ = 171,53; ?i=5,8 ‰; Rв =15000м

Тв =7,5 • 5,8 = 43,5 м;

;

ПГРис =171,53? 0,06 =171,47м.

Границы вертикальных кривых, исправленные проектные отметки и величины тангенсов кривых в вертикальной плоскости указаны выше сетки профиля.

6.2.4 Подсчет досыпок и срезок

Досыпки и срезки определяются на всех пикетах и плюсах. На участках, где линия ПГР совпадает с линией РГР или располагается выше ее (ПГР РГР), а такие на тех участках, где имеется неполнота балласта, т.е. линия ПГР располагается ниже линии РГР в пределах до 5 см ( РГР - ПГР 0.05 м ), определяется величина досыпки, м

?h=ПГР - СГР. (6.6)

На участках, где линия ПГР располагается ниже линии РГР более чем, на 5 см (РГР - ПГР 0.05 м), подсчитывается величина срезки, м.

?hс = РГР - ПГР. (6.7)

В пределах вертикальных кривых величина подъема и срезки определяется по исправленным проектным отметкам ПГРис.

Пример подсчета досыпки на ПК 473

?h = 176,24 - 175,79 = 0,45 м.

Пример подсчета досыпки на ПК 511

?h = 160,70 - 160,37 = 0,33 м.

Значение досыпок указывается в соответствующих графах утрированного продольного профиля.

6.3 Реконструкция плана существующей железной дороги

6.3.1 Реконструкция недостаточной прямой вставки между кривыми, направленными в одну сторону

Производим расчет реконструкции недостаточной прямой вставки между кривыми, направленными в одну сторону, путем замены ее третьей кривой, сопрягающейся с оставшимися участками существующих кривых переходными кривыми ( согласно методике в источнике 10 ).

В качестве исходных данных используются: радиусы существующих кривых R1 и R2, длина существующей прямой вставки dc, радиус проектируемой кривой Rпр. Расчетная схема представлена на рисунке 6,2.

Для решения определяются:

- угол сопрягающей кривой;

1 и 2 - углы,отсекаемые от первой и второй кривых.

Рисунок 6.2 - Расчетная схема.

6.3.1.1Аналитический расчет основных элементов

Расчетная схема представлена на рисунке 6.2.

Элементы первой cуществующей кривой

У = 13034'

R1= 760 м

T= 90,40 м

K= 179,96м

Длина существующей прямой вставки

dc= 67м

Требуется заменить прямую вставку кривой

Rпр= 1500 м

Элементы второй существующей кривой

У = 12053'

R2= 780 м

T= 88,06 м

К= 175,39 м

Расстояние между центрами существующих кривых :

, (6.8)

где В - величина, определяемая из выражения:

В= R2 - R1 (6.9)

где R1 и R2 ? радиусы соответственно первой и второй существующих кривых.

При Rn=1500м, R1=760 м, R2=780 м

В= 780 - 760 = 20 м;

м.

Полупериметр S определяется по формуле

, (6.10)

где А и Б ? геометрические величины, определяемые из соотношений:

А = Rпр - R1 ; (6.11)

Б = Rпр - R2 , (6.12)

где Rпр - радиус проектируемой кривой.

А=1500 - 780= 720 м;

Б= 1500 - 760=740 м;

м.

Вспомогательную величину К находим по формуле

(6.13)

Углы в1, в2, г1, г2 и б находим из выражений:

; (6.14)

;

1=16°23'

2 = 90-1; (6.15)

2=90 ? 16°23' =7337' .

; (6.16)

1=7046.

; (6.17)

;

2=10358.

; (6.18)

;

=0516.

Углы, отсекаемые от существующих кривых:

от первой кривой

1 = 180 ? 90 ? 1 ? 1, (6.19)

1 = 180 ? 90 ? 16°23' ? 7046 = 0251;

от второй кривой

2 = 180 ? 2 ? 2 (6.20)

2 = 180 ? 7337' ? 10358 = 0225

= 1+ 2; (6.21)

 = 0251 + 0225 = 0516.

Величины углов остающихся кривых:

первой кривой 1334 ? 0251 = 1043;

второй кривой 1253 ? 0225 = 1028.

Элементы проектируемых кривых:

первой У =1043 Р=760 м Т=71,28 м К=142,15 м	второй У =0516 Р=1500 м Т=68,99 м К=137,88 м	третьей У=1028 Р=780 м Т=71,44 м К=142,49 м

К1=179,96 ? 142,15=37,81 м ;

К2=175,39 ? 142,49=32,90 м.

Определение пикетажного значения начала и конца круговых кривых и неправильных пикетов.

По реконструируемой кривой :

_ККС1 ПК 18+27,18 К1 37,81 НКрек ПК 17+ 89,37 + НКС2 ПК 18+94,18 К2 32,90 ККрек ПК 19+27,08	_ККрек ПК 19 + 27,08 НК1 ПК 17+ 89,37 Кпик 1 37,71 _Крек _137,88 Кпик 137,71 Крек +0,17

Неправильный пикет 100,17 м.

Для определения нормалей строится профильная схема и угловая диаграмма плана линии реконструируемого участка, определяются коэффициенты и производится их увязка.

;

;

;

;

; (6.22) ;

; (6.23)

h1= ; (6.24) h1=

; (6.25)

; (6.26) м;

;

; (6.27)

;

; (6.28)

;

; (6.29)

;

; (6.30)

.

Определяется невязка:

; (6.31)

.

Распределяем положительную невязку на меньшие площади w3 и w4.

w3=0,31+0,14=0,45;

w4=0,33+0,13=0,46.

Подсчет нормалей производится в таблице 6.2.

Т а б л и ц а 6.2 - Подсчет нормалей

Пикетаж	Исходное междупутье	Формула расчета	Нормаль
ПК	+			Лево	Право
18		0	+10,632•q1= 0,04		0,04
	20	0	+30,632•q1= 0,30		0,30
	40	0,91	-23,892•q3= 0,19		0,72
	60	0,91	-3,892•q3= 0,01		0,90
	80	0,91	-16,1122•q3= 0,09		0,82
	19		0	+27,082•q2= 0,23		0,23
		20	0	+7,082•q2= 0,02		0,02
		40	0	0		0

Профильная схема и совмещенная угловая диаграмма представлена на рисунке 6,3.

Рисунок 6.3 - Профильная схема и совмещенная угловая диаграмма

6.4 Увеличение радиуса кривой

6.4.1 Методика расчета

Радиусы кривых необходимо увеличивать для обеспечения более высоких скоростей движения поездов.

Расчёты по увеличению радиуса кривой производятся в следующем порядке. На основании исходных данных строится расчётная схема, которая представлена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 - Расчетная схема

В соответствии с расчётной схемой определяются: длина проектируемой кривой (Кпр), тангенс проектируемой кривой (Тпр), разность тангенсов (Т), изменение длины линии(L), неправильный пикет и пикетажное положение проектируемой кривой, а также нормали (n), т.е. смещение оси существующего пути.

Указанные элементы определяются на основании формул:

- длина проектируемой кривой

Кпр = Rпррад; (6.32)

- тангенс проектируемой кривой

Тпр = Rпрtg(/2); (6.33)

- разность тангенсов

Т = Тпр - Тс; (6.34)

- изменение длины линии

L = 2Т + Кс - Кпр; (6.35)

- неправильный пикет

100 - L; (6.36)

- начало и конец проектируемой круговой линии

ПК НККпр = ПК НККс - Т; (6.37)

ПК КККпр = ПК КККс + Т, (6.38)

где рад - угол поворота кривой в радианной мере.

Для определения нормалей по первому способу, т.е. с построением угловой диаграммы, строится профильная схема и совмещенная угловая диаграмма (рисунок 6.5).

В соответствии с рисунком 6.5 определение нормалей в характерных точках (на каждой “двадцатке”) производится по формулам:

- на участке от НККпр до НККс

n = х2/ (2Rпр); (6.39)

- на участке от НККс до КККс

n = х2/ (2Rпр) - (х - Т)2/ (2Rс); (6.40)

- на участке от КККс до КККпр

n = х2/ (2Rпр) - К2с /(2Rс) - (х - Т - Кс) рад , (6.41)

где х - расстояние от начала круговой кривой проектируемой (НККпр ) до рассматриваемого сечения.

Исходными данными для расчёта являются: угол поворота, радиус, пикет начала существующей круговой кривой и радиус проектируемой кривой.

В качестве примера приводим расчёт увеличения радиуса кривой с 650 м до 800 м.

6.4.2 Исходные данные

Угол поворота - 31° 23';

радиус существующей кривой - 650 м;

начало существующей круговой кривой - 430+50;

радиус проектируемой кривой - 800 м;

длина существующей кривой - 356,03 м;

конец существующей круговой кривой - 434 + 06,03.

По формулам (6,32 - 6,38) определяем элементы проектируемой круговой кривой, величину неправильного пикета и положение кривой в пикетаже:

Кпр = Rпррад= 800•0,547742 =438,19 м;

Тпр = Rпрtg(/2)= 800•0,280930 = 224,74 м;

Т = Тпр - Тс= 224,74 - 182,60 = 42,14 м;

L = 2Т + Кс - Кпр= 2• 42,14 + 356,03 - 438,19 = 2,12 м.

Неправильный пикет - 97,88 м;

_НККс ПК 430 +50,00

Т 42,14

НККпр ПК 430 +07,86

+КККс ПК 434 + 06,03

Т 42,14

КККпр ПК 434 + 48,17

Подсчет нормалей произведем в табличной форме - таблица 6.3.

Профильная схема и совмещенная угловая диаграмма представлена на рисунке 6.5

Т а б л и ц а 6.3 ? Результаты расчетов

Пикетаж	Расстояние х, м	Расчетная формула	Величина нормали n,м
ПК	+
430	20	12,14	х2/ (2Rпр)	0,092
430	60	52,14	х2/ (2Rпр) - (х - Т)2/ (2Rс)	1,622
	80	72,14		2,560
431	00	92,14		3,383
	20	112,14		4,090
	40	132,14		4,682
	60	152,14		5,159
	80	172,14		5,520
432	00	192,14		5,766
	20	212,14		5,896
	40	232,14		5,911
	60	252,14		5,811
	80	272,14		5,595
433	00	292,14		5,264
	20	312,14		4,818
	40	332,14		4,256
	60	352,14		3,578
	80	372,14		2,786
434	00	392,14		1,878
	20	412,14	х2/ (2Rпр) - К2с /(2Rс) - (х - Т - Кс) рад	1,004
	40	432,14		0,603

Рисунок 6.5 - Профильная схема и совмещенная угловая диаграмма

6.5 Увеличение прямой вставки междусмежными кривыми, направленными в разные стороны

6.5.1 Исходные данные

Если недостаточную прямую вставку нельзя увеличить за счет уменьшения радиуса одной из кривых, то удлинение вставки производится за счет смещения начала одной из кривых и отсечения от другой кривой части ее; при этом смещается начало (тангенс) той кривой,которая дает сдвижку в сторону второго пути.

При заданных радиусах существующих кривых R1 и R2, углах поворота и длине прямой вставки существующей dc для решения поставленной задачи необходимо задаться значениями радиуса проектируемой кривой Rпр и проектируемой прямой вставки dпр.

Элементы существующей первой и второй кривых:

Первая кривая: Вторая кривая:

Р1=650 м; Р2=1080 м;

Т1=180,06 м; Т2=164,14 м;

К1=351,30 м; К2=325.78 м.

Длина существующей прямой вставки dc = 93,60 м. Требуется увеличить радиус первой кривой с 650 до 700 м и довести величину прямой вставки до 190 м. Для определения дополнительных исходных данных решается вспомогательная задача (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 - Определение расстояния между центрами существующей и проектируемой кривых

Расстояния между центрами существующих кривых в соответствии с рисунком:

(6.42)

(6.43)

.

Определяем расстояние между центрами проектируемой и существующей кривых:

(6.44)

(6.45)

6.5.2 Аналитический расчёт основных элементов

Расчетная схема приведена на рисунке 6.7.



Рисунок 6.7 - Расчетная схема.

Определяется угол первой проектируемой кривой ; затем - угол, отрезаемый от второй кривой ; расстояние до начала проектируемой кривой b.

b₁=a₁ + j₁; (6.46)

b₁ = 30°58--' + 3° 05ў 49ўў= 34° 03ў 49ўў;

h₁ = Lc•cosb₁; (6.47)

h₁ = 1732,53•0,8284162= 1435,26 м;

h₂ = h₁ + DR; (6.48)

h₂ = 1435,26+50= 1485,26м;

 (6.49)

откуда b₂ = 33° 55ў 54ўў;

a₁ = b₂ ---j₂; (6.50)

a₁ = 33° 55ў 54ўў - 6° 05ў 34ўў = 27° 50ў 20ўў;

Da₂ = a - a₁; (6.51)

Da₂ = 30° 57'60'' - 27° 50ў 20ўў = 03° 07ў 40ўў.

Округляя вычисленные углы до 1', получим окончательно a₁ = 27°5_';--

--Da₂ = 3°_8'.

Первая проектируемая кривая	Элементы отрезаемой кривой	Вторая проектируемая кривая
У=27° 50ў Р=700 м. Т=173,45 м. К=340,05 м.	У=03° 08ў Р=1080 м. Т=29,54 м. К=59,06 м.	У=14° 09ў Р=1080 м. Т=134,04 м. К=266,72 м.

Т а б л и ц а 6.4 ? Элементы проектируемых и отрезаемых кривых

b = L_пр sinb₂ L_c sinb₁; (6.52)

b = 1790,11•0,558205 --1732,53 • 0,560113 = 28,84 м.

Пикетажное значение начала и конца проектируемых круговых кривых и неправильного пикета:

Первая кривая: Вторая кривая:

_ НКс1 ПК 77 + 78,54 + НКс2 ПК 82 + 23,44

b 28,84 K 59,06

+НКпр1 ПК 77 + 49,70 + НКпр2 ПК 82 + 82,50

Кпр1 3 + 40,05 Кпр2 2 + 66,72

ККпр1 ПК 80 + 89,75 ККпр2 ПК 85 + 49,22

Истинная длина реконструируемого участка:

Lпр = Кпр + dпр; (6.53)

Lпр = 340,05 + 190 = 530,05 м.

_ НКпр2 ПК 82 + 82,50 _ Lп 530,05

НКпр1 ПК 77 + 49,70 Lпик 532,80

Lпик 5 + 32,80 L 02,75

Неправильный пикет 97,25 м.

Определяем пикетажное значение радиальной проекции конца проектируемой (первой) круговой кривой на существующий путь:

x = Rпр•sinб; (6.54)

y = Rпр•(1 cosб); (6.55)

(6.56)

(6.57)

откуда j = 27° 38ў 27ўў; j--= 0,482423

K = R1 j_рад ; (6.58)

K = 650•0,482423 = 313,57 м.

+НК ПК 77 + 78,54

К 3 + 13,57

КК ПК 80 + 92,11

(6.59)

6.5.3 Угловая диаграмма и определение смещений в промежуточных точках

Угловая диаграмма представлена на рисунке 6.8.



Рисунок 6.8 - Совмещенная угловая диаграмма

Для определения коэффициентов tg/2 и их увязки используем следующиеформулы:

(6.60)

(6.61)

;

;

(6.62)

;

h_1- = K₁•tg j₃ ; (6.63)

h₁ = 28,84•0,001428564 = 0,041199795 м.

h₂ = a_3--рад -K₂•tgj₁ ; (6.64)

h₂ = 0,485783 311,21•0,00153846 = 0,006998 м.

h₃ = h₄ = a_2рад ; (6.65)

h₃ = h₄ = 0.054687 м.

м.

K4 = (K3 + K4) К3 ; (6.67)

К4 = 40,09 - 4,55 =35,54 м.

По диаграмме

где m (контрольное) = 7,68, следовательно, невязка в первой части диаграммы равна 7,68 - 8,09 = ? 0,41. Невязку производим по наибольшей площади w2= 7,50. Принимаем w2 = 7,09, тогда

м.

С другой стороны, m = = 1,61 + 5,12 + 0,97- 0,02 = 7,68.

Невязка во второй части диаграммы равна 7,68 - 7,68= 0.

Подсчет нормалей по углограммам производится в таблице 6.5.

Т а б л и ц а 6.5 - Подсчет нормалей по углограммам

Пикетаж	Исходное междупутье	Формула подсчета	Нормаль
ПК	+			лево	право
77	40 60 80	0 0 0,59	0 +10,32 q3 = 0,08 +(10,89 hф-10,892q)= +0,41	0 0,08 1,00
78	0 20 40 60 80	0,59 0,59 0,59 0,59 0,59	+(30,89 hф -30,892q)=+1,14 +(50,89 hф-50,892q)= +1,82 +(70,89 hф-70,892q)= +2,73 +(90,89 hф-90,892q)= +3,05 +(110,89 hф-110,892q)= +3,60	1,73 2,41 3,32 3,64 4,19
79	0 20 40 60 80	0,59 0,59 0,59 0,59 0,59	+(130,89 hф-130,892q)= +4,11 +(150,89 hф-150,892q)= +4,57 +(170,89 hф-170,892q)= +4,98 +(190,89 hф-190,892q)= +5,36 +(210,89 hф-210,892q)= +5,69	4,70 5,16 5,57 5,95 6,28
80	0 20 40 60 80	0,59 0,59 0,59 0,59 0,59	+(230,89 hф-230,892q)= +5,98 +(250,89 hф-250,892q)= +6,22 +(270,89 hф-270,892q)= +6,41 +(290,89 hф-290,892q)= +6,57 +(310,89 hф-310,892q)= +6,68	6,58 6,81 7,00 7,16 7,27
81	0 20 40 60 80	7,70 7,70 6,73 6,73 6,73	- 5,702 q1 = - 0,02 - 25,702 q1 = - 0,51 - 10,16 h4 = ?0,56 - 30,16 h4 = ?1,65 - 50,16 h4 = ?2,74	7,68 7,19 6,17 5,08 3,99
82	0 20 40 60 80	6,73 6,73 0 0 0	- 70,16 h4 = ?3,84 - 90,16 h4 =?4,93 +39,752 q2 =+ 0,73 +19,752 q2 = +0,18 0	2,89 1,80 0,73 0,18 0

7. Обоснование экономически рационального числа скоростных пассажирских поездов

7.1 Исходные данные

Для исследования влияния факторов, от которых зависит величина nск приняты следующие исходные данные:

масса грузового поезда Q 4200 т, пассажирского Q 1000;

длина линии L = 600 км, Vгр = 60 км/ч, Vпс = 120 км/ч;

Vск = 180 км/ч, б = 0,8; Cпч = 25 у.е.

Стоимости одного поездо - километра определены при средней заселенности поезда 900 чел. (15 - вагонный состав).

7.2 Методика исследования

При решении задач, связанных с повышением скоростей движения пассажирских поездов, одним из основных аргументов является размер пассажиропотока дальнего следования. Как показали исследования ряда авторов, величина этого пассажиропотока влияет на технико-экономическую эффектив-ность реконструкции железнодорожных линий для введения скоростного движения.

Реконструкция железнодорожной линии под скоростное пассажирское движение должна быть экономически обоснована с учетом народнохозяйственного эффекта от уменьшения времени нахождения пассажиров в пути.

В общем случае

, (7.1)

где Сс ? годовые эксплуатационные расходы при существующем состоянии без скоростного движения;

Кр, Ср ? стоимость реконструкции линии и годовые расходы при введении скоростного движения;

tок(н) ? нормативный срок окупаемости.

Общий пассажирский поездопоток можно представить как сумму скоростных поездов и поездов, следующих с обычными скоростями, т.е.

. (7.2)

С учетом этого и воспользовавшись системой укрупненных норм, можно годовые расходы Сс и Ср (тыс. руб./год) представить в виде:

; (7.3)

, (7.4)

где nгр, n0, nск ? число грузовых поездов, общее число пассажирских поездов, число скоростных поездов;

Сгр, Спс, Сск ? расходы по передвижению одного грузового, пассажирского и скоростного поезда;

? расходы связанные с обгоном грузовых поездов пассажирскими и скоростными поездами;

б ? коэффициент неравномерности движения по направлениям.

Расходы по передвижению поездов рассчитываются по укрупненным нормам

, (7.5)

где Спкм(i) ? стоимость одного поездо-километра i-го поезда;

L ? длина линии.

Число грузовых поездов (пар поездов/сутки) можно определить по формулам: до реконструкции

; (7.6)

после реконструкции и введения скоростного движения

, (7.7)

где Nmax ? максимальная пропускная способность;

г ? коэффициент, учитывающий технологические перерывы в движении и необходимый резерв для обеспечения колебаний размеров движения поездов, (г = 0,85);

епс еск ? коэффициенты съема пассажирских и скоростных поездов.

Расходы, связанные с обгоном грузовых поездов, определяются по известной формуле

; (7.8)

и

, (7.9)

где tст ? время стоянки грузового поезда под обгоном;

? стоимость поездо-часа грузового поезда;

? межпоездной интервал;

Vгр, Vпс, Vск ? скорости грузовых, пассажирских и скоростных поездов.

Подставляя (7.2) ? (7.9) в выражение (7.1), можно определить экономически рациональное число скоростных поездов, при котором обеспечивается эффектив-ное использование капитальных вложений в реконструкцию линии

. (7.10)

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.1.

Т а б л и ц а 7.1 - Зависимость числа скоростных поездов от Спасс-ч и Кр км.

Стоимость реконструкции одного километра Кр км, тыс. у.е.	Количество скоростных поездов в зависимости от стоимости поездо-километра
	Спасс-ч = 0,5	Спасс-ч = 0,75	Спасс-ч = 1
500	59,8	39,4	30,3
370	44,3	29,2	22,4
250	30,0	19,8	15,2
100	12,1	8,0	6,1

На основании таблицы построен график зависимости числа скоростных поездов от стоимости пассажиро-часа и средней стоимости реконструкции 1 км.



Рисунок 7.1 - График зависимости числа скоростных поездов от Спасс-ч и Кр км.

1 - 500 тыс. у.е.

2 - 370 тыс. у.е.

3 - 250 тыс. у.е.

4 - 100 тыс. у.е.

7.3 Результаты исследования

Анализ формулы (7.10) и произведенные расчеты показывают, что на экономически рациональное число ncк основное влияние оказывают стоимость реконструкции, стоимость одного поездо-километра Спкм. В свою очередь, стоимость одного поездо-километра зависит от стоимости одного пассажиро-часа и скорости передвижения поездов.

Количественные значения на рисунке соответствуют приведенным ранее исходным данным. Однако анализ формулы и расчеты при других исходных данных показывают, что характер зависимости nск = f (Cпасс-ч, Kр км) не изменяется.

Это позволяет сделать следующие основные выводы:

- на основании произведенного исследования в каждом конкретном случае осуществления реконструкции линии для введения скоростного, пассажирского движения можно установить критический пассажиропоток или число скоростных поездов ncк, при котором обеспечивается эффективное использование капитальных вложений;

- так, для принятых исходных данных и пропуске пассажиропотока в размере 20 тыс. пассажиров в сутки или 22,2 пары поездов в сутки при стоимости Cпасс-ч =1 у.е. введение скоростного пассажирского движения будет целесообразно при средней стоимости реконструкции 1 км 370 тыс. у.е., и менее;

- уменьшение стоимости пассажиро-часа приводит к уменьшению эффективности капитальных вложений. Расчеты показывают, что если в рассматриваемом примере Cпасс-ч =0,5 у.е., то реконструкция целесообразна при ее средней стоимости 200 тыс. у.е./км. и менее;

- повышение скоростей движения скоростных поездов при Спасс-ч = const приводит к уменьшению стоимости 1 поездо-километра (с учетом народнохозяйственного эффекта), что при сохранении постоянным соотношения скоростей пассажирских и грузовых поездов приводит к увеличению эффективности капитальных вложений.

Результаты произведенного исследования не противоречат существующим логическим представлениям, но впервые позволяют выявить количественные значения во взаимосвязи между эксплуатационными и строительными показателями реконструируемой линии и тем самым более обоснованно решать вопросы, связанные с целесообразностью введения скоростного движения.

Размещено на Allbest.ru