Технические средства железных дорог

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ

Основные сведения о категориях железнодорожных линий, трассе, плане и продольном профиле

Железнодорожные линии сооружают для освоения новых районов и их природных богатств, разгрузки существующих грузона-лряженных линий, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов. Новые линии могут существенно различаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерам и характеру перевозок. В зависимости от этих факторов технические требования и нормы, которыми руководствуются при разработке проектов железнодорожных линий, дифференцированы.

Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством при проектировании, предусматривают деление новых железных дорог колеи 1520 мм и подъездных путей на несколько категорий. От категории линии зависят наиболее важные параметры и технические условия ее проектирования, допустимая скорость движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии. Значения одного из основных показателей железных дорог — грузонапряженности — по категориям приведены в табл. 4.1.

В связи с многообразием климатических и сейсмических условий в России вся территория страны разделена на климатические и сейсмические зоны с различными условиями и стоимостью строительства железных дорог.

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода. Границы полосы отвода определяются С учетом

перспективы развития путей и обозначаются специальными указателями (межевыми знаками).

Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии (рис. 4.1) проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль

(рис. 4.2) — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.

Прямые участки характеризуются длиной и направлением. К основным параметрам кривой относятся угол поворота ср, зависящий от условий местности, радиус К, обусловленный категорией линии, дайна К кривой и тангенс Т — расстояние от начала или конца кривой до вершины угла поворота (рис. 4.3). Эти параметры кривых геометрически связаны. Исходя из заданного радиуса кривой К и угла поворота ср легко определить значения Г и К:

и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного 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, указанные в табл. 4.2.

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые их сопрягают с прямыми участками с помощью

до радиуса Я круговой кривой (подробнее см. в гл. 7). Между смежными кривыми предусматривают прямолинейные вставки, имеющие минимальную длину 30... 150 м в зависимости от категории линии и направления изгиба кривых (в одну или разные стороны).

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной (рис. 4.4). Крутизна /, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности А отметок конечных точек элемента профиля на его длину /, т. е. равна тангенсу угла наклона а элемента профиля к горизонту.

Из рис. 4.4 видно, что уклон создает дополнительное сопротивление движению поезда на подъеме:

— крутизна уклона.

От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании 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 движения. Этот уклон, зависящий от категории линии и топографических условий, определяется технико-экономическими расчетами с учетом унификации весовых норм на новой и примыкающих существующих линиях.

В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.

Длина элементов продольного профиля должна составлять не менее половины длины обращающихся поездов, принятой на перспективу. При этом под поездом одновременно будет не более двух переломов профиля. Смежные элементы профиля обычно сопрягают в вертикальной плоскости кривыми радиусом 3...20 км в зависимости от категории железнодорожной линии.

Продольные профили выполняют с применением стандартных условных обозначений. По масштабу изображения и количеству содержащихся данных различают подробный и сокращенный продольные профили.

Подробный продольный профиль обычно используют при проектировании вторых путей, развития станций и других объектов, в частности, при определении объемов земляных работ. Этот профиль, имеющий горизонтальный масштаб 1: 10000 и вертикальный 1: 1000, включает в себя собственно профиль (верхняя часть) и сетку (нижняя часть). На сетке продольного профиля указывают план линии, пикетаж, существующие отметки земли и проектные отметки, проектные уклоны, особенности местности и инженерно-геологическую характеристику.

На профиле также показывают условными обозначениями мосты, трубы и другие искусственные сооружения, оси станций, других раздельных пунктов и переездов.

Сокращенный продольный профиль составляют на основе подробного продольного профиля для характеристики и удобства рассмотрения основных элементов плана и всех линейных сооружений. Его используют главным образом машинисты локомотивов при ведении поездов для получения информации о предстоящих подъемах и спусках.

Сокращенный профиль в основном повторяет в сжатом виде наиболее важные данные подробного продольного профиля. Он имеет горизонтальный масштаб 1: 50000 и вертикальный 1: 1000.

На нем указывают проектные отметки земляного полотна, километраж, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, положение входных стрелочных переводов, путевых зданий, переездов и искусственных сооружений, а также проектируемые объекты.

Пропускной способностью железнодорожной линии называется наи­большее число поездов или пар поездов установленной массы, ко­торое может быть пропущено в единицу времени (сутки, час) в зависимости от имеющихся постоянных технических средств, типа и мощности подвижного состава и принятых методов организации движения поездов (типа графика). Различают пропускную способ­ность наличную, т. е. ту, которой обладает линия в настоящее время, и потребную, необходимую для заданных размеров движения.
Возможные размеры грузовых перевозок (в млн. т), которые могут быть выполнены на данной линии в течение года, называются про­возной способностью ее. Провозная способность оп­ределяется в зависимости от количества локомотивов, вагонов и дру­гих переменных средств (топливо, электроэнергия) и обеспечен­ности кадрами (локомотивные бригады, дежурные по станции и др.).
Пропускная способность железнодорожных линий рассчитывается комплексно, т. е. по перегонам, станциям, деповским и экипировочным устройствам, устройствам энергоснабжения на электрифицированных железных дорогах и водоснабжения — на линиях с паровой тягой. По наименьшей из подсчитанных по этим элементам величине пропускной способности, называемой результативной и устанавливают пропуск­ную способность участка или линии в целом.
Для пригородных участков вследствие значительной неравномер­ности движения в течение суток пропускную способность чаще всего подсчитывают за часовой период. При непарных графиках на одно­путных участках, а также на двухпутных линиях пропускная способ­ность определяется числом поездов в каждом направлении.
В нормальном графике должен быть заложен некоторый резерв времени ррез на «окна», а также для регулировочных мероприятий дис­петчера при отклонении размеров движения от среднесуточных и других целей. Этот резерв в размере около 20% для однопутных и 15% для двухпутных линий учитывают при расчете потребной пропускной способности.
Освоение непрерывно растущего грузооборота вызывает необхо­димость увеличения пропускной способности железнодорожных ли­ний. Это увеличение, определяемое как разница между потребной и наличной пропускными способностями, может быть достигнуто за счет организационно-технических и реконструктивных мероприятий.
К организационн о-т ехническим относятся меро­приятия, направленные на использование резервов пропускной спо­собности и потому не требующие значительных расходов. Суть этих мероприятий заключается в совершенствовании методов организации движения поездов и улучшении использования технических средств и подвижного состава. Сюда относится внедрение научной органи­зации труда, включая передовые методы станционных работников и локомотивных бригад. В результате достигается повышение массы и скорости движения поездов, уменьшение станционных интервалов, ускорение обработки " поездов и сокращение стоянки их на станциях, К организационно-техническим мероприятиям относится также при­менение подталкивания и двойной тяги, пропуск сдвоенных составов (с локомотивами в голове), переход на другие типы графика движения, в том числе на пакетный. Важным резервом при выполнении путевых ремонтных работ, особенно на грузонапряженных двухпутных ли­ниях, является продвижение пакетами по соседнему пути соединенных грузовых поездов с локомотивами в голове и середине состава. Это мероприятие позволяет повысить пропускную способность на двух­путных линиях в период «окна» более чем в полтора раза.
Реконструктивные мероприятия связаны с при­менением новой техники и выполнением строительных работ, что требует значительных капитальных затрат.
К реконструктивным мероприятиям относятся: электрификация железных дорог, введение более мощных локомотивов н большегруз­ных вагонов; оборудование линий автоблокировкой, электрической централизацией стрелок и сигналов, диспетчерской централиза­цией; постройка вторых путей, двухпутных вставок; смягчение профиля пути, усиление мощности верхнего строения, увеличение длины и числа станционных путей и др. О влиянии отдельных элемен­тов реконструкции на увеличение пропускной способности можно су­дить по следующим данным: укладка вторых путей позволяет увели­чить пропускную способность линий в 3—4 раза; введение автоблоки­ровки на двухпутной линии вместо полуавтоматической блокировки дает возможность повысить пропускную способность более чем в 2 раза, а на однопутной линии — на 25—30%.
Ориентировочные размеры (в тыс руб. на 1 км) капитальных вло­жений на отдельные элементы реконструкции железных дорог приве­дены ниже.
Реконструкция железных дорог осуществляется поэтапно в на­иболее целесообразной последовательности, что обеспечивает наимень­шие капитальные затраты и расходы на перевозки. Для обеспечения потребной пропускной способности железнодорожной линии выбирают наиболее рациональные мероприятия путем технико-экономического сравнения вариантов.