Окжд. ЛЕКЦИИ ПО ПРЕДМЕТУ ОКЖД. Конспект лекций по дисциплине общий курс железных дорог Составила преподаватель спец дисциплин Бексеитова Д. М. Екибастуз
 Скачать 6.36 Mb.
|
|
Тема 1 Основные сведения о трассе, плане и продольном профиле линии Цель: Дать понятие о трассе, плане, профиле железнодорожной линии. Постройке железной дороги предшествует ее проектирование. Для принятия наилучшего решения при проектировании разрабатывают и сравнивают несколько вариантов расположения в пространстве продольной оси земляного полотна линии, т.е. трассы. Трасса может быть закреплена, обозначена на местности или вычерчена на топографических картах или планах.  Рисунок 5 – Схема расположения трассы на железной дороге План и профиль определяют положение трассы в пространстве. Вид трассы линии сверху, или, проекция трассы на горизонтальную плоскость, называется планом железнодорожной линии. Вертикальный разрез земной поверхности и земляного полотна по трассе линии называется продольным профилем железнодорожной линии. Продольный профиль линии представляет собой горизонтальные участки (площадки) и уклоны (спуски и подъемы). План, профиль, а также основные размеры сооружений и устройств железной дороги проектируются так, чтобы обеспечить безопасность и бесперебойность движения поездов установленной массы с заданными скоростями. В этом случае они называются проектными. В плане железнодорожная линия состоит из прямых и кривых участков пути, элементами плана являются прямые и кривые. Кривые проектируют при необходимости обхода препятствий, приближения линии к населенным пунктам, стремления к удешевлению строительства.  Рисунок 6 – Кривая на железной дорог На новых линиях кривые участки пути имеют стандартные радиусы кривизны от 4000 до 1200 м, в трудных условиях допускаются радиусы 600 и 500 м, а с разрешения КТЖ – 250 и 200 м. Чем меньше радиусы кривых, тем выше сопротивление движению, быстрее изнашиваются рельсы, действует центробежная сила, стремящаяся опрокинуть состав. Переход элемента профиля одной крутизны к элементу другой крутизны называют переломом профиля. При резком переломе профиля увеличивается давление на путь от проходящих поездов или создается опасная нагрузка отдельных колес подвижного состава. Прямые участки пути сопрягают с кривыми при помощи переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшают от бесконечно большого до радиуса данной кривой. Этим обеспечивают плавный переход подвижного состава с прямого участка пути на кривой. Для сопряжения между собой соседних кривых между ними укладывают кроме переходных кривых (20-180 м) прямые вставки длиной до 150 м. Элементами продольного профиля линии являются площадки и уклоны. Для поезда, движущегося от низшей точки к высшей, уклон является подъемом, если поезд движется от высшей точки к низшей то уклон будет спуском. Горизонтальный участок без подъемов и спусков называют площадкой.  Рисунок 7 - Элементы продольного профиля линии При расстоянии между точками А и Б (рисунок 8), равном 500 м, и превышении точки В над точкой А на 4,5 м величина или крутизна уклона линии АВ будет равна девяти тысячным (4,5:500= 0,009). Т.е. если на каждый метр длины путь повышается или понижается на 9м, то такой уклон равняется девяти тысячным. Величину уклона обозначают или десятичной дробью 0,003; 0,006 и т.д., или целыми числами со специальным знаком 3, 6‰ .  Рисунок 8 Преодоление подъема вызывает дополнительное сопротивление движению поезда. Поэтому при расчете массы поезда, который может пройти по участку, учитывают влияние наиболее крутых подъемов, имеющихся на данном участке или направлении. Наибольший уклон неограниченного протяжения, на котором при движении на подъем одиночной тягой грузового поезда расчетной массы скорость его устанавливается равной расчетной для данного локомотива, называется руководящим (расчетным). Величину руководящего подъема устанавливают до постройки железной дороги на основе технико-экономических расчетов. В зависимости от крутизны и протяженности различают: - подъемы толкания, на которых в хвост поезда ставят дополнительный локомотив – толкач; - подъемы двойной тяги, на которых поезда следуют с двумя локомотивами в голове, и др. Все железнодорожные линии общей сети по своему значению подразделяют на пять категорий. К линиям I категории относят ж.д. магистрали, обеспечивающие основные общегосударственные связи внутри страны или в сообщениях с другими странами; ко II категории- ж.д. магистрали, обеспечивающие межрайонные грузовые и пассажирские перевозки внутри страны или в сообщениях с другими странами; к III категории- грузовые и пассажирские перевозки местного значения; IV категории ж.д. линии местного значения не имеющие перспективы роста грузонапряженности до десятого года эксплуатации; V категории- подъездные пути и соединительные пути на станциях. Контрольные вопросы: 1 Что называют планом и профилем? 2 Что называют спуском и подъемом? 3 Что называют руководящим уклоном? 4 Категории железнодорожных линий. Тема 2 Устройство земляного полотна. Искусственные сооружения Цель: Дать понятие о назначении и устройстве земляного полотна. Изучить назначение и виды искусственных сооружений. План: 1. Устройство земляного полотна. 2. Искусственные сооружения. 1 Устройство земляного полотна. Земляное полотно является одним из главных элементов железнодорожного пути, от состояния которого зависит исправность всего пути. Земляное полотно (ЗП), служит основанием для укладки верхнего строения пути и представляет собой полосу земли, спланированную в соответствии с продольным и поперечным профилями линий. Земляное полотно должно иметь такую форму и размеры, которые могут надежно выдерживать нагрузки от проходящего подвижного состава, а также обеспечивать долговечность при воздействии атмосферных явлений. Прежде чем уложить его, необходимо убрать растительный слой, обладающий несущей способностью, выровнять земляную поверхность на трассе пути срезками грунтов в одних местах и подсыпках в других. При этом устраивают различные водоотводные и укрепительные сооружения, а верху и откосам земляного полотна придают соответствующие уклоны, чтобы не задерживалась вода и не происходило осыпание грунта. Виды земляного полотна: 1) Выемка – инженерное сооружение, основная площадка которого расположена ниже поверхности земли. Выемка имеет два откоса.  Рисунок 9 – Типовой поперечный профиль выемки  Рисунок 10 – Выемка на железной дороге Основные элементы выемки: - кюветы – продольные канавы для отвода воды с каждой стороны основной площадки; - основная площадка выемки – поверхность выемки, на которую укладывается ВСП; - кавальер – вспомогательная насыпь из удаленного при сооружении выемки грунта; - нагорные канавы – сооружаются на склонах выше выемки для перехвата и отвода воды выемки; - банкет сооружается на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки, с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву; - откос выемки – боковая наклонная часть выемки. 2) Насыпь – сооружение из насыпного грунта. Основная площадка насыпи расположена выше поверхности земли. Насыпь имеет два откоса. Основная площадка – это поверхность ЗП, на которую укладывается верхнее строение пути (ВСП). На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции, на двухпутных – треугольной формы (для связных грунтов). Поперечным профилем земляного полотна называется поперечный разрез его вертикальной плоскостью, перпендикулярный оси пути.  Рисунок 11 - Типовой поперечный профиль насыпи  Рисунок 12 – Насыпь на железной дороге Основные элементы насыпи: - основание – полоса земли, на которую опирается насыпь; - берма – полоса между подошвой насыпи и ближайшим водоотводом; - основная площадка – поверхность насыпи, на которую укладывается ВСП; - бровка – линия сопряжения основной площадки с откосом; - подошва – линия сопряжения откоса с основанием; - резерв – вспомогательная выемка, из которой брался грунт для отсыпки насыпи из местного грунта; - откос насыпи – боковая наклонная часть насыпи. 3) Полунасыпь – инженерное сооружение основная площадка которого находится выше уровня земли, но откос насыпи – один.  Рисунок 13 – Полунасыпь  Рисунок 14 – Полунасыпь на железной дороге 4) Полувыемка – инженерное сооружение основная площадка которого расположена ниже уровня земли, но откос у выемки – один.  Рисунок 15 – Полувыемка  Рисунок 16 – Полувыемка на железной дороге 5) Полунасыпь–полувыемка – основная площадка частично находится выше уровня земли и в этой части земляного полотна закладывается откос насыпи; другая часть основной площадки находится ниже уровня земли с откосом выемки.  Рисунок 17 – Полунасыпь-полувыемка  Рисунок 18 – Полунасыпь-полувыемка на железной дороге 2 Искусственные сооружения Искусственные сооружения – это собирательное название всех строений, заменяющих земляное полотно на пересечении с различными преградами или дополняющих его с целью защиты от неблагоприятных воздействий. Искусственные сооружения относятся к нижнему строению пути. Мостами называют искусственные сооружения для пропуска железнодорожных путей через реки или другие водотоки.  Рисунок 19 – Типы мостов: а – балочный; б – арочный металлический; в – арочный бетонный; г – рамный (путепровод) Трубы укладывают в тело насыпи в том случае, когда надо под ней пропустить сравнительно небольшое количество воды, а также для прокладки шоссейных дорог, скотопрогонов и пр.  Рисунок 20 – Труба Путепроводы устраивают для пересечения на разных уровнях железных дорог между собой или с автомобильными дорогами и городскими видами транспорта. Рисунок 21 – Путепровод Виадуки – это сооружения, устраиваемые вместо высоких насыпей при пересечении железнодорожным путем горных ущелий, глубоких долин и оврагов.  Рисунок 22 – Виадук Эстакадой называют сооружение, которое по экономическим или другим соображениям применяют вместо высокой насыпи при прохождении железной дороги через город (недостаточно места для насыпи или необходимо разместить городские транспортные пути на разных уровнях, эстетические соображения) или при подходе к большому мосту. Рисунок 23 – Эстакада Тоннели строят для пропуска под землей железных или автомобильных дорог, метрополитена, пешеходов и пр.  Рисунок 24 – Тоннель Акведук – сооружение в виде моста с лотками под водоток, строят в местах пересечения водовода с оврагом, ущельем, рекой, дорогой.  Рисунок 25 – Акведук Дюкер устраивают при необходимости пропуска трубопровода или малого водотока под путем.  Рисунок 26 – Дюкер Селеспуски – устраиваются в гористой местности для пропуска грязекаменных потоков (селей) с гор.  Рисунок 27 – Селеспуск При низких насыпях (до 2 м) на малых водотоках применяют лотки.  Рисунок 28 – Лоток в насыпи К искусственным сооружениям относятся также подпорные стены для поддержания крутых откосов земляного полотна; галереи, защищающие путь в горах от обвалов и снежных лавин, сооружения, регулирующие протекание воды под мостами и предохраняющие мосты от подмыва, и др.   Рисунок 29 – Подпорная стена Рисунок 30 - Галерея Контрольные вопросы: Назначение земляного полотна Что называют основной площадкой? Ширина основной площадки Что называют откосом, бровкой, бермой, обочиной? Назначение искусственных сооружений 6 Что называют мостом, тоннелем, виадуком, эстакадой? Тема 3 Верхнее строение железнодорожного пути Цель: Изучить основные элементы верхнего строения пути и их назначение. План: 1. Назначение верхнего строения пути. 2. Элементы верхнего строения пути Верхняя периодически заменяемая часть пути называется его верхним строением. Верхнее строение пути воспринимает давление колес подвижного состава, передает его на нижнее строение и направляет колеса локомотивов и вагонов при их движении.  Рисунок 31 – Железнодорожный путь Верхнее строение пути является единой комплексной конструкцией, состоящей из рельсов, скреплений с противоугонами, рельсовых опор (чаще всего в виде шпал), балластной призмы, а также других специальных устройств. Рельсошпальная решетка состоит из рельсов, стыковых и промежуточных скреплений, шпал или других рельсовых опор, противоугонов, некоторых других специальных устройств. Рельсы соединяются в непрерывную рельсовую нить двумя способами: при бесстыковой конструкции пути – за счет сварки в плети длиной до нескольких десятков километров, а при звеньевом пути – за счет соединения рельсов стыковыми скреплениями.  Рисунок 32 – Верхнее строение пути Основной несущий элемент верхнего строения пути - рельсы. Рельсы непосредственно воспринимают нагрузку от колес подвижного состава, передают ее на лежащие ниже элементы и направляют движение колес. Рельсы изготовляют из особой стали, в состав которой входит железо, химически соединенное с углеродом, кремнием и марганцем. Назначение рельсов: – создать поверхности с наименьшими сопротивлениями для качения колес подвижного состава; – непосредственно воспринимать и упруго передавать нагрузки от колес на шпалы и брусья; – направлять движение колес подвижного состава; – проводить сигнальный и обратный тяговый ток на участках с автоблокировкой и электрической тягой. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяются на несколько типов: Р50, Р65, Р75. Буква Р обозначает рельс, цифровая часть – округленное значение массы (кг) одного погонного метра рельса. Длина стандартного рельса 25 м, в кривых используются укороченные рельсы длиной 24,92 м и 24,84 м. Для бесстыкового пути в качестве уравнительных используют рельсы прежней стандартной длины 12,5 м и укороченные (12,46 м; 12,42 м; 12,38 м). Выбор типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. В рельсах различают три основные части: 1 головку, 2 шейку и 3 подошву. Основной характеристикой рельсов служит вес 1 м рельса в кгс.   Рисунок 33 - Рельс Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев между собой.  Рисунок 34 – Рельсовая нить Рельсовые скрепления разделяют на стыковые и промежуточные. Стыковые скрепления прочно соединяют рельсы в непрерывную нить. Места соединения называют рельсовыми стыками. Концы рельсов перекрываются накладками, которые через имеющиеся отверстия стягивают стыковыми болтами. Под гайки болтов ставят пружинные или тарельчатые шайбы.  Рисунок 35 - Стыковое скрепление: 1 – рельс; 2 – двухголовая накладка; 3 – болт путевой; 4 – шайба пружинная; 5 – гайка С изменением температуры длина рельсов меняется, поэтому между торцами рельсов в стыках оставляют зазор. Величина зазора зависит от температуры рельса, его климатической зоны, района железной дороги.  Рисунок 36 - Боковой вид стыка Рельсы соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений, которые должны обеспечивать неизменную ширину колеи, не допускать продольного смещения и опрокидывания рельсов. Промежуточные рельсовые скрепления служат для прочного соединения рельсов со шпалами и брусьями, чтобы исключить поперечное и продольное перемещение и опрокидывание рельсовых нитей колесами подвижного состава. Эти скрепления подразделяются на костыльные и клеммные.   Рисунок 37 - Промежуточное смешанное костыльное скрепление ДО: 1 – рельс; 2 – подкладка; 3 – костыль; 4 – шпала деревянная Шпалы служат опорами для рельсов. Шпалы выполняют две основные задачи. Во-первых, они воспринимают нагрузку от рельсов и передают ее балластному слою, распределяя на значительные площади. Во-вторых, шпалы прочно соединяют рельсовые нити, обеспечивая постоянство ширины колеи и устойчивость пути. На один километр прямого участка пути укладывают 1840 шт. шпал; в кривых – 2000 шт. шпал. Применяют деревянные и железобетонные шпалы. Деревянные шпалы. Их изготовляют из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы, причем, лучшими являются сосновые шпалы. В путь их укладывают только после пропитки масляными антисептиками. По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяются на три вида: обрезные, полуобрезные и необрезные.  Рисунок 38 - Поперечные профили обрезных (а), полуобрезных (б) и необрезных (в) деревянных шпал; h – высота шпалы; b, b/ – ширина верхней постели; b1 – ширина нижней постели Таблица 1 Размеры деревянных шпал
Каждый вид шпал делится на три типа в зависимости от их толщины и ширины верхней и нижней постели. Тип I предназначен для укладки на главных путях, тип II – на станционных и подъездных путях, тип III – на малодеятельных подъездных путях промышленных предприятий. Длина шпал 2,75 м. На особо грузонапряженных участках укладывают шпалы длиной 2,80 м. Достоинствами деревянных шпал являются их хорошая упругость, простота в эксплуатации, небольшая стоимость. Их недостатки – сравнительно недолгий срок службы (12-15 лет) и большой расход древесины на шпалы. Для предохранения деревянных шпал от гниения их пропитывают креозотом или другими антисептиками. Основными достоинствами железобетонных шпал являются долговечность (до 50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов. Основные недостатки: большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость, сложность крепления к рельсам.  Рисунок 39 – Железобетонная шпала Балластный слой - это слой сыпучих материалов (щебня, гравия, песка) в виде трапеции на основной площадке земляного полотна. Балластный слой служит для равномерной передачи давления от шпал на возможно большую поверхность основной площадки земляного полотна, чтобы избежать его деформации. Балластный слой является упругой подушкой, он препятствует возникновению пыли, закрепляет путь в продольном и поперечном направлениях, способствует отводу атмосферных осадков от рельсов и шпал. Балласт должен не размываться, не выветриваться и быть морозоустойчивым. На дорогах применяются следующие балластные материалы: щебень из естественного камня, щебень из валунов и гальки, гравий карьерный, песчаный и песчано-гравийный балласт, ракушечник. Наилучший материал для балласта – щебень размером от 25 до 60 мм.  Рисунок 40 - Распределение нагрузки от подвижного состава в верхнем строении пути: 1 – рельс; 2 – шпала; 3 – балласт; 4 – нижнее строение пути Движение поездов вызывает угон пути – продольное перемещение рельсов, иногда вместе со шпалами, обычно в направлении движения поездов. Причины угона – волнообразный изгиб рельсов под поездом, трение между колесами и рельсами, удары колес в стыках, торможение поездов. Угон расстраивает путь и может привести к выбросу пути. При костыльном скреплении приходится применять противоугоны. Наиболее простыми являются пружинные противоугоны.  Рисунок 41 – Пружинный противоугон: 1 – рельсовая нить; 2 - противоугон Контрольные вопросы: Назначение верхнего строения пути Типы верхнего строения пути Назначение рельс, типы рельсов Назначение шпал и виды шпал Преимущества и недостатки деревянных и железобетонных шпал Рельсовые скрепления Назначение балластного слоя |