ТРАССИРОВАНИЕ УЧАСТКА НОВОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ

3.1. Укладка магистрального хода

Трассой называется пространственная ось железной дороги в уровне бровки земляного полотна.

Трассирование – это поиск рационального положения трассы. Оно осуществляется путем проектирования плана линии по картам в горизонталях с одновременным составлением продольного профиля трассы.

Детальное трассирование осуществляется вдоль намеченного кратчайшего направления, соединяющего опорные пункты и имеющиеся фиксированные точки (см. рис. 4). При этом исследуется возможность использования попутных долин водотоков или водоразделов.

Трассирование начинается от площадки начального раздельного пункта, заданного на карте в качестве исходных данных. Отход от площадки раздельного пункта должен осуществляться с учетом перспективы развития этого пункта. В связи с этим, необходимо, чтобы расстояние от оси станции – начало разбивки пикетажа, до начала первой кривой было не менее суммы половины длины площадки раздельного пункта и запаса на его развитие в перспективе (рис. 5).

 

Рис.5. Начало трассирования

Обозначения на рисунке:

НКК	-	начало круговой кривой;
НПК	-	начало переходной кривой;
Lст	-	нормативная длина площадки раздельного пункта, м (см. ниже табл.1);
а	-	запас на развитие раздельного пункта в перспективе, в курсовой работе разрешается принять величину а = 200 м;
l	-	запас по длине на переходную кривую и тангенс круговой кривой, принимается не менее 500 м.

Таблица 1

Категория линии	Расположение приемо-отправочных путей	Минимальная длина станционных площадок Lст, м, при полезной длине приемо-отправочных путей, м
Скоростные, особогрузо-напряженные, I, II, III	Продольное
Полупродольное
Поперечное
1V	Поперечное

 

В рассматриваемом примере (см. исходные данные):

· категория железной дороги – II;

· полезная длина приемоотправочных путей – 850 м;

· расположение приемоотправочных путей – поперечное.

Следовательно, нормативная длина площадки раздельного пункта (см. табл. 1) L_ст = 1450 м.

Расстояние от оси станции до вершины первой круговой кривой должно быть не менее

Принципы трассирования на различных участках проектируемой трассы находятся в зависимости от соотношения среднего естественного уклона местности на этом участке и величины руководящего уклона. Можно выделить участки вольных и напряженных ходов.

На участках вольных ходов, где топографические условия легкие и средний естественный уклон местности по направлению трассирования меньше руководящего, трасса проектируется по прямой между опорными пунктами и фиксированными точками. Каждый угол поворота на участках вольных ходов должен быть обоснован.

Основным принципом трассирования на участках напряженныхходов, где уклон местности по направлению трассирования больше руководящего, является наиболее полное использование заданного значения руководящего уклона. Именно в этом случае длина линии на участке преодоления значительного подъема или спуска будет кратчайшей.

Для поиска положения трассы на участках напряженных ходов используется расчетное значение расстояния между горизонталями (заложение) d, см, которое соответствует заданной величине руководящего уклона и определяется по формуле

,	(1)
где	m	–	масштаб карты в горизонталях;
	h	–	сечение горизонталей, м;
	iр	–	руководящий уклон, ‰;
	iср. э (к)	–	среднее значение уклона, эквивалентного дополнительному сопротивлению от кривых, ‰ (в курсовой работе принимается iср. э (к) = 0,5 ‰).

 

Таким образом, если по направлению трассирования расстояние между соседними горизонталями больше d, то это участок вольного хода, а если меньше – напряженного (см. рис. 6).

 

Рис. 6. Участки вольного и напряженного хода

 

Для нахождения положения плана трассы в соответствии с ранее сформулированным принципом на участке напряжённого хода следует уложить так называемую линию нулевых работ, которая обеспечит совпадение отметок земли с проектными отметками по трассе.

Линия нулевых работ - направление на карте, следующее достаточно плавно от одной горизонтали к другой, вдоль которого уклон поверхности земли равен руководящему уклону - соединяет начала и концы расчетных заложений на участке напряженного хода.

В дальнейшем, полученную ломаную линию необходимо спрямить, а в углы поворота вписать кривые, при этом, следует стремиться к наименьшему отклонению спрямленной линии от ломанной линии нулевых работ.

Возможные варианты линии нулевых работ приведены на рис.7, где цифрой 1 указано правильное, а цифрой 2 - неправильное направление трассы.

 

 

д) е)

 

 

Рис.7. Возможные варианты линии нулевых работ

 

На рис. 7, а в варианте № 2 после спрямления трассы d_факт будет значительно меньше d, поэтому направление 2 не может быть признано правильным.

Пропуск одной из горизонталей (см. рис. 7, б) в варианте № 2 приведет к значительному увеличению объемов земляных работ.

При пересечении водотока (см. рис. 7, в) указанное направление трассы правильное, т.к. насыпь в этом случае допустима.

На рис. 7, г направление трассы по варианту 1 правильное, т.к. предыдущее меньшее заложение сразу компенсировалось большим, чем расчетное, последующим. В варианте 2 вписывание кривых даже минимального радиуса в полученную лини нулевых работ с близко расположенными и значительными по величине углами поворота невозможно, т.е. все равно потребуется спрямление варианта трассы.

На рис. 7, д направление трассы по варианту 1 правильное, несмотря на то, что расстояние большее значения d отложено по одной и той же горизонтали, в отличие от варианта 2, где заложение d откладывается, как и положено, между соседними горизонталями. После спрямления ломанной линии и вписывания в получившейся угол поворота круговой кривой, трасса будет максимально приближена к линии по варианту 2, а значит объем земляных работ будет минимальным.

На рис. 7, е направление трассы по варианту 2 не правильное, так как заложение d откладывается несколько раз между одними и теми же двумя соседними горизонталями. На самом деле, мы имеем дело с участком вольного хода, поэтому вариант 1 – прямая линия, будет правильным.

Для прокладки линии нулевых работ по карте в горизонталях удобно использовать циркуль-измеритель, раствор которого устанавливают равным d (см), определенным ранее.

При преодолении перевала неправильный выбор начала напряженного хода (руководящего подъема) может привести к значительному удлинению линии (рис. 8, поэтому начинать поиск конкурентоспособных вариантов следует, отталкиваясь от «седла» (на рисунке обозначено ), через которое трасса должна пройти обязательно. В приведенном примере вариант 2 неправильный, так как трасса значительно удлиняется.

 

 

Рис.8. «Потеря набора высоты», приводящая к удлинению линии

 

 

Обозначения на рис. 7 и 8

 

 

 

 

Линии нулевых работ на участках напряжённых ходов и прямые на вольных ходах являются магистральным ходом. Для того, чтобы превратить его в план трассы следует нанести отрезки прямых как можно ближе к имеющимся уже ломаным линиям магистрального хода и в каждые образовавшийся угол поворота вписать круговые кривые.

Выполнение работы следует начинать с укладки линии нулевых работ на участках напряжённого хода. Для этого по формуле (1) вычисляют величину горизонтального заложения линии нулевых работ d.

В рассматриваемом примере (см. исходные данные):

· руководящий уклон i_р = 10‰,

· масштаб карты 1: 50000,

· сечением горизонталей – 10 м, тогда

 

.

 

Затем с помощью измерителя на топографической карте последовательно по горизонталям, чаще всего начиная с наивысшей горизонтали в районе фиксированной точки (седла) высотного препятствия, укладывают саму линию (рис. 9).

Участки вольных ходов в плане должны быть прямыми. Эти прямые соединяют намеченные ранее фиксированные точки или концы соседних напряжённых ходов.

Ломаная линия (см. рис. 10), которая получилась в результате указанных действий, является магистральным ходом − основой плана трассы, проектирование которого и является следующей частью работы.

3.2. Проектирование плана железнодорожной линии

Планом железнодорожной линии является проекция трассы на горизонтальную плоскость.

Составляющими плана линии являются прямые участки пути, круговые и переходные кривые.

Прямые вставки, м, между начальными точками переходных кривых

(рис.11) не должны быть менее величины, указанной в табл.2.

 

 

Рис.11. Сопряжение смежных кривых и границы прямой вставки

 

Таблица 2

Категория железной дороги	Длина прямой вставки lпв, м
В нормальных условиях при направлении кривых	В трудных условиях при направлении кривых
в разные стороны	в одну сторону	в разные стороны	в одну сторону
I и II
III
IV

 

 

Круговые кривые на новых железных дорогах следует проектировать возможно больших радиусов в соответствии с рекомендациями табл. 3. Конкретные значения радиусов, м, можно принимать равными: 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400, 350, 300, 250 и 200.

Для вписывания кривых в углы поворота необходимо из плотной бумаги вырезать шаблоны кривых всех перечисленных радиусов в виде круга (рис. 12). Радиусы кругов определяются с учетом масштаба карты М 1:50000 (в 1 см 500 м). Так, например, для изготовления шаблона кривой радиусом 2000 м надо на бумаге нарисовать окружность радиусом 4 см.

Рис. 12. Шаблон для вписывания кривых

Таблица 3

Категории линии и тип пути	Значения радиусов кривых, м, в плане
Рекомендуемые	Допускаемые в трудных условиях	Допускаемые в особо трудных условиях при технико-экономическом обосновании	По согласованию с ОАО «РЖД» и ФАЖТ
I	4000-2500
II	4000-2000
III	4000-1200
IV	2000-1000

 

перед началом проектирования плана трассы следует выписать из норм проектирования (табл. 2 и 3) значения радиусов круговых кривых и прямых вставок: R_{рек ,}R_доп, l_пв,а также определенное ранее минимально потребное расстояние от оси станции до начала первой круговой кривой.

Для рассматриваемого примера (категория железной дороги – II, см. исходные данные):

R_рек = 4000, 3000, 2500, 2000 м;

R_доп = 1500 м в трудных условиях;

R_доп = 800 м в особо трудных условиях;

l_пв = 150 м при направлении кривых как в одну так и в разные стороны;

Расстояние от оси станции до вершины первой круговой кривой должно быть не менее 1500 м (определено ранее, см. стр. 11).

На участках напряженного хода линия нулевых работ является ломаной линией, которая не может быть планом трассы из-за небольшой длины каждого отрезка. Поэтому следующим этапом работы является замена линии нулевых работ прямыми участками как можно большей длины, но с минимальным отклонением от нее в плане.

Для рассматриваемого примера вариант спрямления линии нулевых работ приведена на рис. 13.

 

 

 

Пересечения спрямляющих прямых образуют угол поворота трассы a^о с его вершиной (ВУ), располагаемой против препятствия, как показано на рис. 14.

Следующим этапом является вписывание в каждый угол поворота круговой кривой при помощи шаблона кривых.

Рис. 14. Пример вписывания кривых.

 

При решении этой задачи основным вопросом является выбор величины радиуса круговой кривой R. Лучшим решением является рекомендуемая величина радиуса. Однако, следует учитывать то, что на величину радиуса могут оказать влияние объемы земляных работ при вписывании плана в рельеф местности, а также возможность осуществления природоохранных мероприятий по отношению к занимаемой трассой земле, растительности, миграционным путям животных и др. Поэтому в необходимых и обоснованных случаях можно применять меньшие величины радиусов – допускаемые.

Следует помнить, что между двумя соседними кривыми должна обязательно располагаться прямая вставка, минимально необходимая длина которой определена ранее по табл. 3 и для рассматриваемого примера l_пв = 150 м (см. стр. 19).

Длина переходных кривых l_пер, расположенных между прямым участком и круговой кривой, в курсовой работе может быть принята равной 100 м. Таким образом, минимально необходимое расстояние между началом последующей круговой кривой (НКК_n) и концом предыдущей (ККК_n-1)

l_min = l_пв + l_пер = 150 + 100 = 250 м.

В масштабе карты М 1:50000 величина прямого участка длинной 250 м составляет 5 мм. Таким образом, вписывая кривые в углы поворота, необходимо следить, чтобы длины прямых участков, образующихся между круговыми кривыми, были не менее 5 мм (с запасом лучше предусматривать не менее 6 мм).

На рис. 15 показаны кривые, вписанные в углы поворота для рассматриваемого примера.

 

Привязка сооружений и устройств железной дороги (осей раздельных пунктов и искусственных сооружений, начала и конца кривых и др.) осуществляется с помощью пикетажа. Пикетом (ПК) называется участок пути длиной 100 м.

За начало отсчета пикетажа принимается нулевой километр, как правило, совмещенный с осью начальной станции.

На прямых участках пути пикетаж разбивается с использованием линейки (или измерителя) и с учетом масштаба карты.

Пикетажное значение начала НКК₁ и конца ККК₁ первого закругления определяется по схеме:

ПК ВУ₁ – Т₁ = ПК НКК₁;

ПК НКК₁ + К₁ = ПК ККК₁.

где	Т1	-	значение тангенса первой кривой, м;
	К1	-	длина первой кривой, м;
ПК ВУ1	-	пикетажное значение вершины первого угла поворота;
ПК НКК1	-	пикетажное значение начала первой круговой кривой;
ПК ККК1	-	пикетажное значение конца первого круговой кривой.

Для определения пикетажного значения вершины угла поворота ПК ВУ₁ следует установить «точку привязки расчета» − местоположение ближайшего от начала трассы к закруглению целого километра. Далее, следует измерить в сантиметрах с точностью до 1 мм расстояние Р − от точки привязки расчета до точки ВУ₁.

 

Рис. 16. Схема к расчету пикетажного значения вершины угла ПК ВУ

Измеренное в сантиметрах расстояние Р (см), следует с учетом масштаба карты М 1:50000, перевести в метры, для чего расстояние, выраженное в см, следует умножить на 500.

Р (м) = 500·Р(см) .

Тангенс Т, м, и длина проектируемой кривой К, м, определяются по формулам:

,	(2)
	(3)
где	R	-	радиус проектируемой кривой, м;
	a	-	угол поворота по ходу трассы, град.

Аналогично определяются пикетажные значения остальных кривых.

Геометрическое положение точки начала кривой НКК на плане трассы можно определить, если отложить от вершины угла поворота ВУ величину тангенса Т назад по ходу пикетажа, а положение точки конца кривой ККК – вперед по ходу трассы. Пропущенные пикеты в пределах закругления расставляются по кривой с учетом масштаба карты.

Длина первого прямого участка:

l1 = ПК НКК1 – ПК НТ
где	ПК НКК1	-	пикетажное положение начала первой круговой кривой;
	ПК НТ	-	пикетажное положения начала трассы.

Длина последнего прямого участка:

l посл = ПК КТ – ПК КККпосл
где	ПК КТ	-	пикетажное положение конца трассы;
ПК КККпосл	-	пикетажное положение конца последней круговой кривой.

Длина остальных прямых участков:

l = ПК НККn – ПК КККn-1
где	ПК НККn	-	пикетажные положения начала круговой кривой примыкающей к концу прямого участка;
ПК КККn-1	-	пикетажные положения конца круговой кривой примыкающей к началу прямого участка

 

На плане трассы фиксируются точки начала и конца каждой круговой кривой, которые находятся на расстоянии тангенса Т от вершины угла поворота ВУ. При этом между соседними (смежными) кривыми следует обеспечивать прямую вставку длиной не менее l_min (см. стр.21).

Положение очередного километра или вершины следующей кривой находят с учетом координаты конца предыдущей кривой.

Результаты расчетов плана линии сводятся в таблицу, образец заполнения которой для рассматриваемого примера приведен в табл. 4.

Таблица 4