лекции ОКЖД. лекции. Курс лекций для студентов специальности 190300. 65 Подвижной состав железных дорог
 Скачать 4.49 Mb.
|
|
Габаритом погрузки называется предельное поперечное (перпен- дикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, дол- жен размещаться груз (с учетом упаковки и крепления) на открытом подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном пути. Негабаритные грузы могут быть перевезены при принятии спе- циальных мер предосторожности. Для проверки габаритности грузов, погруженных на открытый подвижной состав, их пропускают через габаритные ворота. Габаритные ворота представляют собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укрепле- ны планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет воро- та, не касаясь планок, то габарит не нарушен. Изменение положения планки укажет на место, не соответствующее габариту. В зависимости от высоты, на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены зоны нижней, боковой и верхней негабаритности (рис. 4.3). Позициями 1, 2, 3, 4, 5 и 6 обозначены зоны соответствующих степеней негабаритности груза Габарит С Зона верхней негабаритности Зона совместной верхней и боковой негабаритности Габарит подвижного состава 1-Т Зона боковой негабаритности Зона нижней негабаритности Уровень верха головки рельсов 1100 1120 1600 1120 1020 880 620 1700 5300 1480 4700 4500 4360 4000 3700 3400 2800 2450 1920 15 0 380 480 12 3 0 1 400 12 3 0 4000 4300 4603 5550 6250 67 5 0 1 2 3 4 5 6 1625 2080 2000 1850 1800 2240 1700 1760 Рис. 4.3. Зоны негабаритности груза 39 Кроме того, для более точного определения условий пропуска грузов при наличии верхней негабаритности на двухпутных линиях дополнительно введена зона совместной боковой и верхней негаба- ритности. Порядок определения негабаритности грузов, приема их к перевозке и погрузке, отправления и следования поездов изложен в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов по железным дорогам колеи 1520 мм. Презентация темы на 3 слайдах. 40 Лекция 5 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ 5.1. Основы проектирования и постройки железных дорог. Трасса, план и продольный профиль пути. Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы. Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства. Искусственные сооружения, их виды и назначение 5.1.1. Основы проектирования и постройки железных дорог Ж елезнодорожные линии сооружаются для освоения новых районов и их природных богатств, для разгрузки грузо- напряженных направлений, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов. Новые линии могут существенно отличаться по своему значению в работе сети железных дорог, разме- рами и характеру перевозок. В зависимости от этих факторов техниче- ские требования и нормы, которыми руководствуются при разработке проектов железнодорожных линий, дифференцированы. Строительные нормы и правила, являющиеся основным руковод- ством при проектировании, предусматривают деление новых желез- ных дорог и подъездных путей колеи 1520 мм на несколько катего- рий. От категории линии зависят основные параметры и технические условия ее проектирования, мощность всех устройств линии. В связи со значительным сокращением перевозочной работы в 1997 году введена новая система категорий действующих железно- дорожный линий. К первой категории относятся магистрали федерального значе- ния, связывающие между собой основные экономические районы и промышленные центры страны, а также входящие в международные транспортные коридоры, подходы к важнейшим морским портам, участ- ки с интенсивным пригородным движением, с приведенной грузона- пряженностью 30 млн ткм/км и выше, а также направления и участки с размерами дальнего пассажирского движения более 20 пар в сутки. 41 Ко второй категорииотносятся федеральные линии с грузонапря- женностью от 15 до 30 млн ткм/км. К третьей категории относятся линии регионального значения, осуществляющие внутри- и межобластные связи с грузонапряжен- ностью от 5 до 15 млн ткм/км. К четвертой категории отнесены линии местного значения, об- служивающие предприятия и население в районе их тяготения с рас- четной годовой приведенной грузонапряженностью до 5 млн ткм/км, а также малодеятельные железнодорожные линии и участки. Малодеятельные убыточные линии делятся, в свою очередь, на четыре основных типа: 1) тупиковые линии с выходами на сеть с преобладанием мест- ных перевозок немассовых грузов, отправляемых или полу- чаемых многими грузоотправителями и грузополучателями; 2) тупиковые линии с преобладанием перевозок грузов, отправ- ляемых или получаемых одним грузовладельцем или неболь- шой группой грузовладельцев; 3) линии с преобладанием пассажирского движения; 4) тупиковые линии нормальной колеи, построенные для вы- воза природных ресурсов и утратившие свое значение в связи с исчерпанием этих ресурсов. 5.1.2. Трасса, план и продольный профиль пути Трасса железнодорожной линии характеризует положение в про- странстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость – продольным про- филем линии. Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размеще- ния железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит назва- ние полосы отвода. Процесс прокладки трассы в ходе проектирова- ния называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане. Однако это не всегда воз- можно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т. п.), наличия не- ровностей земной поверхности и стремления удешевить строитель- ство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль – в виде горизонтальных участков, называемых площадка- ми, и наклонных, именуемых уклонами (рис. 5.1). 42 Гора ВУ КК НК Лес А Б Озеро Площадка Уклон НК ВУ КК План пути Профиль пути φ R R Рис. 5.1. План и профиль железнодорожной линии: НК – начало кривой; ВУ – вершина угла поворота; НК – конец кривой: R – радиус кривой; φ – угол поворота Основными параметрами кривой являются: угол поворота φ, за- висящий от условий местности; радиус R,обусловленный категорией линии; длина кривой: 180 R K π ϕ = π Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения ско- рости движения и удлинения линии, повышают сопротивление дви- жению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения до- полнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог, в зависимости от категории линии и местных условий, выбирают радиусы кривых, соответствующие будущей категории железнодорожной линии. Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях, 43 представляет собой частное от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l (рис. 5.2). W i Q Q i α α l h ЦТ Т – сила тяги Рис. 5.2. Расчетная схема для определения крутизны уклона Так, если h = 5 м, а l = 5000 м, то i = 5/5000 = 0,001= 1 о / оо . Говорят – уклон одна тысячная. От каждой единицы промилле дополнитель- ное сопротивление движению равно 1 кгс/т. Из рис. 5.2 видно, что крутизна уклона создает дополнительное сопротивление движению поезда: W = Qsinα ≈ Qtgα = Qi · 10 –3 , где Q– масса поезда; i– число тысячных подъема. От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проекти- ровании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение. Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости дви- жения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руко- водящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами. 44 5.1.3. Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективность использования техниче- ских средств железных дорог. К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относят- ся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйствен- ных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебой- ной работы железнодорожного пути и проведения его планово- предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесоза- щитных насаждений и путевые машинные станции. Путевое хозяйство – одна из наиболее важных отраслей железно- дорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит вы- полнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников. Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искус- ственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся: балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, про- тивоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения. Железнодорожный путь функционирует при различных погод- ных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поез- дов. При этом согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ) все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плав- ное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, уста- новленными на данном участке. Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех эле- ментов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бессты- 45 ковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др. 5.1.4. Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых со- оружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспече- ния устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей. Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долго- вечным, требующим минимальных расходов на его устройство, со- держание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, при- данием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок. Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от фор- мы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь- полувыемку. Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 5.3. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных – форму равнобедренного треу- гольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки спо- собствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега. На двух- и многопутных линиях ширина основной площадки уве- личивается на расстояние между осями крайних путей (на двухпутных линиях – на 4,1 м, а на трехпутных – на 9,1 м). Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основа- нием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна, а откоса с основанием – подошвой от- коса. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси. 46 1 2 3 4 5 6 7 3,0 7,0 4,1 2,3 0, 15 7,1 0,02...0,04 0,02...0,04 О сь б у дущег о втор о го пу ти h l ≥ 0,6 ≥ 0,6 Рис. 5.3. Типовой нормальный профиль насыпи: 1 – водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4 – бровка земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – подошва насыпи; h – расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи; l – длина горизонтальной проекции откоса насыпи; h/l – крутизна откоса Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привоз- ного грунта, осуществляется с помощью продольных водоотводных канав шириной (по дну) и глубиной не менее 0,6 м, которые при поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон, а при большем уклоне – только с нагорной стороны. Если насыпь возводится из местного грунта, находящегося рядом с ней, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее 0,002. Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или ре- зерва называется бермой. Со стороны будущего второго пути на одно- путных линиях ширина бермы составляет не менее 7,1 м, а с противо- положной стороны – не менее 3 м. Для обеспечения отвода воды от насыпи берма имеет уклон 0,02 ...0,04. Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 5.4. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями па- раметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002. Удаленный при сооружении выемки грунт, не используе- мый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые ка- вальерами. 47 1 2 3 4 5 6 0,02...0,04 0,02...0,04 О сь б у дущег о втор о го пу ти ≥ 0,6 ≥ 0,6 2,3 0,4 0 ,15 1,0 0,5 b 0 Рис. 5.4. Типовой поперечный профиль выемки: 1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет 1 ; 5 – кювет; 6 – бровка откоса; b 0 – ширина обреза Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме – трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными. 5.1.5. Искусственные сооружения, их виды и назначение Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересе- чения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидро- логических условиях. К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и овра- гов создают мосты или трубы. 1 Банкет – невысокий земляной вал вдоль верхнего края выемки, служащий для защиты бровки и откоса выемки от стекания в нее воды. Отсыпается из ближайшего грунта при разработке откоса выемки. Поверхность его планируется со скатом 0,01— 0,02 в сторону от пути; откос же в сторону выемки делается с уклоном 1 : 1 или 1 : 1,5; между верхним ребром откоса выемки и подошвой откоса банкета оставляется поло- са шириной не менее 1 м. При крутизне местности более 1 : 5 банкет не отсыпается, так как в этом случае его трудно удержать от сползания или смыва водой. 48 Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт. Береговые опоры моста называют устоями, а про- межуточные – быками. Мост разделяется опорами на пролеты (рис. 5.5). L l 1 l 2 l 3 1 2 3 4 5 ГМВ ГВВ Рис. 5.5. Основные элементы конструкции моста: 1 – береговая опора (устой); 2 – неподвижная опора; 3 – подвижная опора; 4 – пролетное строение; 5 – промежуточная опора (бык); L – полная длина моста; l 1 + l 2 + l 3 – отверстие моста; ГВВ – горизонт высоких вод; ГМВ – горизонт меженных (средних) вод а б в Рис. 5.6. Конструкции железнодорожных мостов: а – с ездой поверху; б – с ездой понизу; в – смешанное расположение (посередине) 49 Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяю- щие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикре- пляют поперечные балки, а к ним – продольные балки, образующие проезжую часть. Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего – с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине (рис. 5.6). Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эста- кады. Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомо- бильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересече- нию дорог на разных уровнях (рис. 5.7, а). а б в Рис. 5.7. Путепровод (а), виадук (б) и эстакада (в) Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пе- ресечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий (рис. 5.7, б). 50 Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широ- кими поймами при разливе воды (рис. 5.7, в) Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы (рис. 5.8, а). а б Рис. 5.8. Вид трубы (а) и тоннеля (б) При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок соору- жают тоннели (рис. 5.8, б). Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов. Тоннель представляет собой искусственное сооружение для про- кладки пути под землей. Транспортные тоннели по их местораспо- ложению подразделяют на горные, подводные и городские. Про- странство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служа- щая для ее закрепления, – обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из желе- зобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условиях – из металла. Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом – регуляционные сооружения (рис. 5.9), состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоро- видных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами. 51 4 3 2 1 Рис. 5.9. Регуляционные сооружения: 1 – грушевидная дамба; 2 – траверсы; 3 – шпоровидная дамба; 4 – голова дамбы В горах, в местах возможных обвалов сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) по- токов – селеспуски. Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, од- нако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установленной для данного участка. Презентация на 11 слайдах. |