Реконструкция участка существующей однопутной железнодорожной линии УрГУПС

Содержание.docx

Расчеты массы состава
1.Выявление расчетного направления
2.Определение унифицированной весовой нормы грузового поезда
2.1.Определение максимального веса поезда который может быть реализован на каждом перегоне
2.2.Определение унифицированного веса участка
2.3.Определение инерционных участков
Определение лимитирующего перегона
1.Расчет времени хода
2.Расчет пропускной способности
3.Расчет параметров лимитирующего перегона
Разработка вариантов схем овладения перевозками (вариантов этапного наращивания мощности линии)
1.Основные варианты технических состояний линии
1.1.Техническое состояние линии с локомотивом ЧМЭ-3
1.2.Техническое состояние линии с локомотивом ВЛ-23
2.Определение расчетного перегона
Сравнение вариантов схем овладения перевозками
1.Основные положения технико-экономического сравнения вариантов
2.Определение строительной стоимости мероприятий по усилению мощности линии
3.Определение эксплуатационной стоимости мероприятий по усилению мощности линии
4.Определение суммарных приведенных строительно-эксплуатационных затрат
Проектирование реконструкции продольного профиля
2.Проектирование реконструкции продольного профиля
3.Проектирование вертикальных кривых
Построение угловой диаграммы существующей сбитой кривой

Таблица 12.docx

Расчет эксплуатационных расходов: вариант 2: ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ-3(ЧП) 2ЧМЭ-3(БО) 2ВЛ23 (БО) 2ВЛ-23 (ВП)

Таблица 11.docx

Расчет эксплуатационных расходов: вариант 1: ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ-3(О) 2ВЛ-23 (О) 2ВЛ23 (БО) 2ВЛ-23 (ВП)

Таблица 14.docx

Ведомость подбора радиуса подсчета рихтовок существующей кривой:
угол поворота влево 90 28’
Подсчет площади угловой диаграммы существующей кривой
Пикетаж характерных точек
Подсчет площади угловой диаграммы проектируемой кривой
Рихтовки без учета переходной кривой
Окончательные рихтовки

Таблица 8.docx

Расчет пропускной и провозной способности по вариантам технических состояний линии
Условные обозначения
Параметры технических состояний
Расчет пропускной способности
Расчет провозной способности на расчетные сроки
Вид графика движения
Период графика Тпер мин
nгрmax пар поездовсутки
Условные обозначения:
ЧП - частично-пакетный график движения поездов; БО - безостановочное скрещивание поездов; ВП – второй главный путь
ПАБ – полуавтоблокировка; АБ – автоблокировка; ДЦ – диспетчерская централизация

Титульный лист.docx

Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра: «Путь и железнодорожное строительство»
на тему: «Реконструкция участка существующей однопутной
железнодорожной линии»

Пояснительная записка.docx

В ходе эксплуатации железной дороги как правило намечается тенденция роста грузонапряжённости на ней. С течением времени дорога перестаёт справляться с возросшим перевозочным процессом то есть возникает задача увеличения её мощности – провозной и пропускной способности. Это вызывает необходимость приведения реконструктивных мероприятий плана профиля и других устройств линии.
В данном курсовом проекте рассматриваются варианты овладения перевозками на заданном участке железной дороги для которой наметился рост грузонапряжённости по годам. Участок железнодорожной линии состоит из 7 заданных перегонов и одного расчётного задано начальное техническое состояние дороги: полезная длина приёмо-отправочных путей lп-о= 850 м количество путей на раздельных пунктах вид графика движения поездов (параллельный) число главных путей (один) отсутствие двухпутных вставок тип локомотива (ЧМЭ-3). Имеется потребная провозная способность линии. Требуется обеспечить в каждый момент времени (в пределах расчётного срока - 15 лет) превышение возможной провозной способности над потребной. Таким образом в определённые года требуется наращивать мощность линии переходом в другое техническое состояние. Необходимо разработать не менее двух вариантов этапного наращивания мощности а затем на основе критерия минимальности приведённых строительно-эксплуатационных затрат выбрать оптимальную схему.
Произведено определение капитальных и эксплуатационных затрат по вариантам выбран оптимальный вариант. Запроектирована реконструкция профиля и плана существующей линии.
Расчеты массы состава
1.Выявление расчетного направления
Для выбора расчетного направления необходимо провести тяговые расчеты туда и обратно по участку с остановкой на каждом раздельном пункте. Полученные результаты сводим в диаграммы скорости по участку и поперегенно. Расчет производим с помощью программного комплекса «Искра-ПТР».
Находим вес состава с локомотивом ЧМЭ-З для дальнейших расчетов:
где Q-вес состава т;
Fкр- сила тяги локомотива при расчетно-минимальной скорости. кгс;
Р - вес локомотиват;
’– основное удельное сопротивление локомотива НкН;
’’– основное удельное сопротивление вагонов НкН.
Расчетные данные представим в табличной форме:
Характеристики локомотива
Характеристики вагонного состава
Основное удельное сопротивление локомотива:
Основное удельное сопротивление вагонного состава:
-четырехосные вагоны:
-восьмиосные вагоны:
Выполнив тяговые расчеты в программном комплексе «Искра ПТР» получаем следующие данные о времени хода поперегонно:
Время хода с Qлок=1300 т (тепловоз ЧМЭ3)
Наименование перегона
Время хода tхода мин
Направление с наибольшим tхода
Выбираем расчетное направление по которому время хода большее так как там имеется запас кинетической энергии и дальнейшие расчеты ведем по ним.
2. Определение унифицированной весовой нормы грузового поезда
Весовой нормой поезда называется расчётная масса вагонного состава грузового поезда определяемая на каждом участке работы локомотива или в целом направления которая отвечает требованиям безопасности движения прочности подвижного состава и условиям нормального управления поездом в режиме тяги и торможения. Она обеспечивает наиболее полное использование в первую очередь мощности локомотива длины приёмо-отправочных путей и других основных устройств и сооружений.
Весовая норма поезда определяется при производстве тяговых расчётов.
2.1.Определение максимального веса поезда который может быть реали-зован на каждом перегоне
На каждом расчетном направлении находим минимальное значение скорости (максимальное падение скорости на перегоне) исключая разгон и торможения то есть находим локальные минимумы скорости на каждом перегоне.
Для каждого перегона строим графики «Кривые скорости» сравниваем минимальную скорость Vmin c расчетно-минимальной Vрм:
- если Vрм Vmin нужно увеличить вес поезда на 1000-3000 т и произвести вновь тяговый расчет.
Данные по расчету приведены на графиках и в таблицах в приложении 1-9.
Веса полученные на каждом перегоне сведем в таблицу 4.
Инерционные веса состава поперегонно:
Расчетное направление
2.2.Определение унифицированного веса участка
По полученным инерционным весам поезда строим тонно-километровую диаграмму на которую наносим также ограничения веса поезда по длине приёмо-отправочных путей.
Рассчитываем вес состава по приемоотправочным путям:
q – погонная нагрузка q=5 тп.м.
Qпоп = 5*(850-18-10) = 4110 т
Тонно-километровая диаграмма по всему участку представлена в приложение 10.
В процессе анализа тонно-километровой диаграммы назначаем унифицированный вес поезда для всего направления Qуниф=2050 т.
2.3 Определение инерционных участков
Инерционным уклоном на перегонах является тот уклон на перегоне на котором происходит максимальное падение скорости. Протяжение инерционного участка равно длине инерционного уклона. Данные сведем в таблицу 5 и отразим в тонно-километровой диаграмме (приложение 10).
Значение скорости кмч
Данные инерционного участка
К перегонам с меньшим весом применяем организационно-технические мероприятия для увеличения веса (увеличение кинетической энергии) поезда:
- перегон «Станция 1-Разъезд 2» - применение дополнительного локомотива который будет подталкивать поезд с хвоста не прицепляясь к нему. Выбор обоснован расположением инерционного элемента в первой трети перегона.
- перегон «Станция 8 - Разъезд 7» - пропуск поезда без остановки на станции 8 так как за ним на расстоянии 1355 км находится труднейший подъем – 15000. Выбор обоснован расположением инерционного элемента в последней трети перегона (близко к разъезду 7). Эффективность этой меры возрастет если будет возможность пропуска поезда по раздельному пункту без снижения скорости.
Для дальнейших расчетов принимаем тепловоз ЧМЭ-3 с унифицированным весом Qуниф=2050 т.
Определение лимитирующего перегона
1. Расчет времени хода
Для данного унифицированного веса поезда Qуниф=2050 т снова производим тяговые расчёты в результате которых определяется время хода на каждом перегоне в направлении «туда» и «обратно». Определяем суммарное время хода в направлении «туда» и «обратно». Направление с максимальным временем хода принимается за расчётное. Полученные данные сводим в таблицу 6. Ведомость полученная при тяговых расчетах приведена в приложении 11.
Время хода состава с Qуниф=2050 т
2.Расчет пропускной способности
Произведем расчет периода обыкновенного параллельного графика:
Тоб = (tхт+ tх0)+нп+скр + tрз мин (7)
где tхт+ tх0 - время хода в направлении «туда» и «обратно»;
нп – период неодновременного прибытия – 4 мин;
скр – период скрещивания поездов – 2 мин;
tрз – время на разгон-замедление – 0 мин так как учтено в «Искре –ПТР».
Также наличной поперегонной пропускной способности:
пар поездовсутки (8)
где tтех – запас на окна – 120 мин;
н – коэффициент надежности линии – (096-098);
Расчет для каждого перегона:
Тоб1 = 654+4+2=714 мин =18 пар поездовсутки
Тоб2 = 621+4+2=681 мин=19 пар поездовсутки
Тоб3 = 495+4+2=555 мин=23 пары поездовсутки
Тоб4 = 422+4+2=486 мин=26 пар поездовсутки
Тоб5 = 628+4+2=688 мин=19 пар поездовсутки
Тоб6 = 630+4+2=690 мин=19 пар поездовсутки
Тоб7 = 589+4+2=649 мин =20 пар поездовсутки
Тоб8 = 42+4+2=48 мин=27 пар поездовсутки
Принимаем перегон № 1 как лимитирующий перегон так он обладает самой низкой пропускной способностью на участке и большим периодом графика движения. Принимаем его расчетным и все дальнейшие расчеты ведем по нему.
3 Расчет параметров лимитирующего перегона
Тоб1 =714 мин =18 пар поездовсутки
Определим провозную способность одного поезда:
где - коэффициент перевода от массы брутто к массе нетто;
- коэффициент внутригодичной неравномерности перевозок;
=085 – коэффициент перехода к средней весовой нагрузки;
Qбр – в данном случае унифицированный вес.
Максимально количество грузовых поездов пропускаемых в сутки:
Nгрtmax = Nн *дзпс- Nпсt *пс- Ncбt *(сб-1) пар поездовсутки (10)
где Nпсt – количество пассажирских поездов в сутки в год t;
Ncбt - количество сборных поездов в сутки в год t;
пссб – коэффициент съема пассажирскихсборных поездов в сутки в год t:
Nн –пропускная способность лимитирующего перегона;
дзпс – коэффициент допускаемого заполнения пропускной способности – 085.
Провозная способность линии:
Гt=г*Nгрtmax млн.тгод (11)
Расчет по годам эксплуатации линии:
Nгрtmax =18*085-3*11-2(15-1)=11 пар поездовсутки
Гt=032*11=407 млн.тгод
Nгрtmax =18*085-5*11-4(15-1)=8 пар поездовсутки
Гt=032*8=296 млн.тгод
-перспектива через 15 лет:
Nгрtmax =18*085-6*11-5(15-1)=6 пар поездовсутки
Гt=032*6=222 млн.тгод
По потребной провозной способности найдем потребную перегонную расчетную пропускную способность на расчетные года при обыкновенном параллельном графике:
По полученным данным строим диаграмму расчетной перегонной пропускной способности при параллельном графике (приложение 12).
Разработка вариантов схем овладения перевозками (вариантов этапного
наращивания мощности линии)
1 Основные варианты технических состояний линии
Линия потребной провозной способности показывает что при существующем техническом вооружении линия справляется до середины третьего года с потребной провозной способностью. На последующие годы линия не справляется с потребной провозной способностью поэтому возникает задача увеличения мощности линии.
При разработке вариантов усиления мощности линии руководствуемся следующими принципами:
) Число этапов должно быть реальным;
) Должны иметь место минимальные бросовые затраты;
) Чем больше капитальные вложения по мероприятию тем дольше оно должно работать – не менее 25 лет между мероприятиями.
Предварительно произведем расчет пропускной и провозной способности по вариантам технических состояний:
- увеличение тяговых средств (двойная тяга);
- введение частично-пакетного графика движения поездов:
Требуется строительство дополнительных путей на части разъездах изменяется период графика:
Тчп=(1-05*п)*Тоб+I*п (13)
где п – коэффициент пакетности – 067;
I – интервал попутного следования:
- тепловозная тяга – 10 мин;
- электровозная тяга – 8 мин.
- строительство двухпутных вставок на перегонах (60 % всей длины).
Возможность безостановочного скрещивания поездов изменяется период графика:
Тбо=12*( tхт+ tх0) (14)
- строительство вторых главных путей тогда период графика:
Произведем расчет технических состояний линии для локомотива ЧМЭ-3:
Рассчитываем руководящий уклон по весовой норме:
- сила тяги локомотива;
– основное удельное сопротивление локомотива;
– основное удельное сопротивление вагонов.
1.1 Техническое состояние линии с локомотивом ЧМЭ-3
- одиночная тяга –ЧМЭ-3 Q = 2050 т.
- двойная тяга – 2ЧМЭ-3 Q = 4100 т.
- частично-пакетный график движения:
Тчп=(1-05*067)*714+10*067=542 мин
=24 пары поездовсутки
- безостановочное скрещивание поездов:
=39 пар поездовсутки
=127 пар поездовсутки
Остальные расчеты проводим аналогично расчетам параметров лимитирующего перегона (пункт 2.3) и сводим в таблицу 8.
1.1 Техническое состояние линии с локомотивом ВЛ-23
Одним из реконструкционных мероприятий является электрификация железных дорог и как следствие смена тепловозного локомотивного парка на электровозный. В курсовом проекте осуществляем переход на электровоз постоянного тока ВЛ-23.
- одиночная тяга –ВЛ-23 Q = 1450 т.
- двойная тяга – 2ВЛ-23 Q = 2900 т.
Расчет времени хода локомотива «туда-обратно» приведен в пункте 3.2
Тчп=(1-05*067)*308+8*067=2584 мин
=49 пар поездовсутки
=102 пары поездовсутки
=159 пар поездовсутки
2. Определение расчетного перегона
Расчетный перегон – на протяжение всего перегона руководящий уклон.
Определим длину расчетного перегона:
где - расчетно-минимальная скорость локомотива:
– допустимая скорость по торможению:
- для тепловоза - 70 кмч;
- для электровоза -90 кмч
Lст – 1450 м -длина станции при Lпоп= 850 м;
– скорость движения по станции – 60 кмч.
Для исходного состояния(ЧМЭ-3):
Определим время хода по расчетному перегону «туда-обратно» для нового локомотива ВЛ-23:
где - время хода по станции – 60V0 мин;
- длина расчетного перегона -102 км;
Период графика движения поездов:
Тоб = 248+4+2=308 мин
Наличная поперегонная пропускная способность:
=41 пара поездовсутки
Провозная способность одного поезда:
На основании принципов и расчётов назначаем 2 варианта схем овладения перевозками:
ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ-3(О) 2ВЛ-23 (О) 2ВЛ23 (БО) 2ВЛ-23 (ВП)
ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ-3(ЧП) 2ЧМЭ-3(БО) 2ВЛ23 (БО) 2ВЛ-23 (ВП)
Схемы перехода по техническим состояниям и провозные способности при данных технических состояниях представлены в приложении 13.
Таблица 8 (смотрите в папке «Дополнения к пояснительной записке»).
Сравнение вариантов схем овладения перевозками.
1 Основные положения технико-экономического сравнения вариантов.
По своему существу задача этапного изменения мощности железной дороги для овладения заданными размерами перевозок является задачей с многоэтапными капитальными вложениями. В соответствии с этим в качестве критерия экономической эффективности схем овладения перевозками можно принимать суммарные приведённые строительные и эксплуатационные расходы на реконструкцию с учётом их отдалённости.
Такие расходы следует определить по каждой из возможных схем овладения перевозками. На основании сопоставления полученных значений критерия выбирается схема с его минимальным значением.
Определение величины критерия осуществляется по формуле:
где Sпр- годовые приведенные затраты
t- коэффициент приведения затрат (дисконтирование):
Е =08 - норма дисконта;
N – количество реконструкционных мероприятий.
Кt - строительные расходы в год t;
Эt- эксплуатационные расходы в год t;
При проведении технико-экономических расчетов для всех вариантов схемы овладения перевозок будет учитываться в соответствие с заданием одноначальные исходные состояния:
- Lл = 12207 км ПАБ с ЭЦ8 перегонов Nпоп=2-1-2-1-2-1-2-1-2=14 путей.
2 Определение строительной стоимости мероприятий по усилению мощности линии.
По вариантам будем считать строительную стоимость по устройствам и сооружениям которые отличаются по вариантам:
- сооружение дополнительных путей на части разъездов (ЧП);
- укладка стрелочных переводов;
- двухпутная вставка;
- второй главный путь.
Стоимости приведены в ценах 19 г.
Стоимость перевода линии на автоблокировку и диспетчерскую централизацию:
Каб = Каб1*Lуч тыс.руб. (21)
где Каб1 – стоимость 1км устройства автоблокировки – 549 тыс.руб.;
Lуч– общая длина линии.
Стоимость дополнительных путей для введения частично-пакетированного графика движения поездов:
Кдп = nрп*((l+02)*Кдп1+2*Кстр) тыс.руб (22)
где nрп - -количество раздельных пунктов;
Кдп1 – стоимость 1 км дополнительного пути – 250 тыс.руб;
Кстр - стоимость стрелочного перевода – 10 тыс.руб.
Стоимость сооружения двухпутных вставок для организации безостановочного движения поездов.
Кдв = Кдв1*Lдв тыс.руб. (23)
где Кдв1 – стоимость 1км двухпутных вставок – 550 тыс.руб.;
Lдв– общая длина двухпутной вставки – 06*Lлинии.
Стоимость сооружения вторых путей на линии с двухпутными вставками:
Кдвп = Кдвп1*Lдвп тыс.руб. (24)
где Кдвп 1 – стоимость 1км второго пути – 500 тыс.руб.;
Lдвп– общая длина второго пути .
Стоимость электрификации линии:
Кэл = Кэл1*Lуч тыс.руб. (25)
где Кэл – стоимость электрификации 1км пути :
Стоимость электрификации 1 км пути тыс.руб.
Расчет строительной стоимости:
ЧМЭ3(О) : t=0 K0 = 0
ЧМЭ3(О): t=35 года K35 = 0
ВЛ-23 (О): t=65 лет K65 = КэлI= 156*12207=1904292 тыс.руб.
ВЛ23 (БО): t=95 лет K95 = Кдв1*06*Lуч+ Кэл1дп*06*Lуч + Каб1*Lуч =550*06*12207+102*06*12207+549*12207=5445543 тыс.руб.
ВЛ-23 (ВП): t=135 лет K135 = Кдвп1*04*Lуч+ Кэл1дп*04*Lуч =500*04*12207+ +102*04*12207=2939446 тыс.руб.
ЧМЭ-3(ЧП): t=35 года K35 = Кдп + Каб*Lуч= 8*((085+02)*250+2*10)+ +12207*594=951096 тыс.руб.
ЧМЭ-3(БО): t=80 лет K80 = Кдв1*06*Lуч =550*06*12207=402831 тыс.руб.
ВЛ23 (БО): t=110 лет K11 = КэлI* Lуч + Кэл1дп*06*Lуч =156*12207+102*06* *12207=265136 тыс.руб.
ВЛ-23 (ВП): t=14 лет К14= Кдвп1*04*Lуч + Кэл1дп*04*Lуч =500*04*12207+ +102*04*12207=2939446 тыс.руб.
Определим коэффициенты приведения затрат к годам реконструкции и посчитаем капиталовложения с их учетом полученные данные сведем в таблицу 10.
Коэффициент приведения затрат
Полученные данные по капиталовложениям в строительство покажем на графиках.
Рисунок 1 «График строительных расходов» (папка «Дополнения к пояснительной записке»)
3 Определение эксплуатационной стоимости мероприятий по усилению мощности линии.
Эксплуатационные расходы по вариантам складываются из расходов зависящих от размеров движения и расходов связанных с содержанием постоянных путевых устройств.
Эксплуатационные расходы рассчитываем по укрупненным нормам:
гдеЭдв расходы по пробегу поездов;
Эпу расходы на содержание постоянных устройств;
При подсчете для сравнения вариантов в курсовом проекте условно учитываются расходы только по грузовому движению.
Нормы расходов принимаем по укрупненным нормам для локомотивов с ближними подобными характеристиками:
- тепловоз ЧМЭ-3 – тепловоз 2ТЭ10М;
-электровоз ВЛ-23 – электровоз ВЛ-10;
Расходы связанные с пробегом поездов можно определить как:
где Спр– расходы тыс. рубпоезд по пробегу поездом маршрута длиной L км определяемые по формуле:
гдеL длина линии км;
C0пк норма расходов на пробег поездом 1 км на площадке:
- для тепловозной тяги:
- Q=2050 т - C0пк=123;
- Q=4100 т - C0пк=232;
- для электровозной тяги:
- Q=1450 т - C0пк=077;
- Q=2900 т - C0пк=153;
А норма расходов на преодоление поездом 1 м высоты:
Н – сумма высот всех подъемов на маршруте данного направления:
Нт=6*0.8+8*0.75+14*0.4+6*05+6*07+9*05+15*06+14*045+8*04+
+6*245+8*04+6*07+11*55+7*06+5*07+5*05+3*07+8*08+7*05+5*044+8*06+4*04+7*06+6*05+3*085+2*01+4*08+3*3+2*305+4*13+8*11+15*05+1*045+6*075+4*06+4*045+2*39+9*045+5*065+5*05+12*04+10*065+6*085+3+05+8*05+7*09+5*065+3*085+4*04+7*07+6*05+3*06+2*05+4*04+8*4+4*06+4*04+2*35+
Hо =3*11+9*07+15*06+13*055+7*07+9*04+15*085+14*06+7*045+4*065+8*24+
+3*04+6*075+2*08+8*22+2*4+4*06+9*06+13*045+11*08+5*055+6*06+2*055+6*04+10*08+13*045+15*04+10*045+6*065+3*06+6*04+2*045+2*31+4*8+6*04+9*06+7*07+7*04+6*06+8*045+6*065+6*085+12*065+7*09=2629 м
α сумма углов поворота всех кривых на линии град;
α=32*Lуч=32*12207=390624
Б норма дополнительных расходов на спуск поезда с торможение:
Нс – сумма высот всех спусков на маршруте данного направления;
αс сумма углов поворота кривых в пределах этих спусков град;
Lс длина тормозных спусков;
В поправка к величине расходов на тормозных спусках учитывающая часть кинетической энергии поезда поглощаемую основным сопротивлением подвижного состава.
- размеры движения тудаобратно пар поездов в сутки:
где: Гп– потребная провозная способность проектируемой железной дороги
- коэффициент перевода от массы брутто к массе нетто;
Qвн – весовая норма состава т
Расходы на разгон-замедление состава:
- однопутная линия - 005-014;
- двухпутная линия – 001-002.
Расходы на простоя состава:
- однопутная линия - 008-016;
- двухпутная линия – 006-008.
Расходы на пасс.-грузовые:
Расходы по содержанию постоянных устройств:
где: Элу- удельные затраты по содержанию постоянных устройств
зависящие от типа тяги и пар поездов в сутки.
Lуч – длина участка км.
Расчет производим в табличном в
иде полученные данные представлены в таблицах 1112.
Годовые приведенные эксплуатационные затраты:
Диаграммы эксплуатационных затрат по вариантам приведены на рисунке 2.
Таблица 11 (смотрите в папке «Дополнения к пояснительной записке»)
Таблица 12 (смотрите в папке «Дополнения к пояснительной записке»)
Рис.2 График эксплуатационных расходов по вариантам (смотрите в папке «Дополнения к пояснительной записке»)
4 Определение суммарных приведенных строительно-эксплуатационных затрат
Snp1= 191241+11616.2+26138.6+10288.1=239283.9 тыс.руб.
Snp2= 174699+72283+217529+1140085+99941= 225075.15 тыс.руб
Вывод: из экономического сравнения видим (разница между вариантами составляет более 5%) что целесообразнее применить вариант 2 он более дешевый.
ЧМЭ3(О) (t=3.5 года) 2ЧМЭ-3(ЧП) (t=8 год) 2ЧМЭ-3(БО) (t=11 год) 2ВЛ23 (БО) (t=14 год) 2ВЛ-23 (ВП)
- более поздняя электрификация пути (11 год эксплуатации) переход ко второму пути в 14 год эксплуатации.
Проектирование реконструкции продольного профиля и плана пути
Железные дороги подвергающиеся реконструкции строились по ранее действовавшим техническим условиям когда нормы проектирования существенно отличались от современных условий.
В процессе реконструкции как правило приходиться увеличивать длину элементов продольного профиля и уменьшать разницу уклонов в точках сопряжения элементов.
Для проектирования реконструкции применяют те же нормы что и для новой линии.
Для того чтобы изменить очертание существующего продольного профиля и получить необходимое его проектное положение существующая головка рельса (СГР) должна быть в соответствующих точках поднята или опущена. Это достигается путём необходимого изменения по высоте толщины балласта или отметки основной площадки земляного полотна. Каждое изменение отметки СГР должно обеспечиваться соответствующей реконструкцией поперечного профиля и проектная линия должна обязательно корректироваться по поперечным профилям.
Существует вторая причина по которой отметка головки рельса должна быть изменена. Как правило при реконструкции вводиться новое более мощное и современное верхнее строение пути которое отличается от существующего большей толщиной балласта шпалы и высотой рельса. Поэтому головка рельса после перехода на новое ВСП располагается выше существующей на величину разности конструктивной высоты проектного и существующего ВСП.
Поэтому при реконструкции существующих линий необходимо тесно увязывать проектные решения с методиками производства работ и комплексом применяемых механизмов а также учитывать особенности эксплуатации данной линии.
При натурных обследованиях определяют мощность балластного слоя выявляют места где образовались балластные шлейфы на откосах балластные ложа корыта и карманы.
2 Проектирование реконструкции продольного профиля
Исходными данными для проектирования реконструкции является:
- отметки существующей головки рельса (СГР) на каждом пикете и характерных плюсах – их получают продольным нивелированием головки рельса;
- толщина балласта под шпалой её получают после рытья шурфов по оси пути до контакта между балластной призмой и основной площадкой земляного полотна таким образом определены отметки низа балластного слоя (НБС);
- тип рельсов – Р-50
- тип балласта – асбест;
- степень загрязнения –более 20%;
- шпалы – деревянные;
При реконструкции важно учитывать изменение отметок даже на несколько сантиметров поэтому проектирование осуществляется по утрированному профилю.
По заданию необходимо перейти на щебеночный балласт с деревянными шпалами и рельсами Р65.
За проектную линию принимается проектная головка рельса (ПГР). Проектная линия (ПГР) наносится на продольный профиль в соответствии с нормами СТНЦ-01-95 как для линии II категории поскольку на 10-ый год эксплуатации потребная грузонапряженность Г=15 млн. т. км.км. Такая линия должна отвечать следующим требованиям:
Наименьшая длина элемента допускаемая 200м рекомендуемая – 250м;
Наибольшая крутизна уклона - 15;
Радиус вертикальной кривой - 15000 м;
Длина станционных площадок при
Наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов: допускаемая - 10; рекомендуемая - 5.
Радиусы кривых в плане рекомендуемый - 4000 – 2000 м допускаемые в трудных условиях 1500 (м).
Ширина основной площадки - 7.6м.
Высота рельса Р50–15.2 см;
Высота рельса Р65 – 182 см;
Толщина подкладки для рельсов–2 см;
Высота деревянной шпалы – 18 см;
Толщина щебеночного балласта под шпалами – 40 см
Для лучшей ориентировки при нанесении проектной линии предварительно на утрированном профиле строится линия так называемой расчётной головки рельса (РГР) определяющая необходимое изменение уровня СГР в связи с реконструкцией верхнего строения пути. Т.к. загрязненность асбеста 20% то его необходимо полностью вырезать. Толщина существующего балластного слоя считается по формуле:
гдеСГР существующая головка рельса;
hбс толщина существующего асбестового балласта под шпалой;
hрс высота существующего рельса с подкладкой.
Используем данные геологических изысканий – отметки шурфов на профиле данные профиля корректируем на рельсыР50 поэтому отметки уменьшатся на 003 м.
Песчаную подушку не проектируем так как основанием под балластную призму является грунт-песок.
Расчетная головка рельса определяется по формуле:
гдеhаср – срезанный слой асбеста м;
hшп с толщина существующей деревянной шпалы;
hрс высота существующего рельса с подкладкой (Р50);
hщ толщина щебеночного балласта под шпалой;
hшп толщина деревянной шпалы;
hрп высота проектного рельса с подкладкой (Р65).
Расчетные данные по уровням сведем в таблицу 13 продольный профиль в приложение 14.
Расчет продольного профиля
Толщина сущ. балласта м
3 Проектирование вертикальных кривых
При разнице смежных элементов более 28 000 вводится поправка на вертикальную кривую:
где К - расстояние от начала вертикальной кривой до рассматриваемой точки (в
Rв – радиус вертикальной сопрягающей кривой м.
Начало сопрягающей кривой отстоит от перелома профиля на величину тангенса вертикальной кривой:
Знак поправки зависит от характера перелома:
- вогнутое сопряжение – плюс;
- выпуклое сопряжение – минус.
Расчет вертикальных кривых:
i = 3.3 000 – требуется устройство вертикальной кривой:
Проектная отметка: ПГР=3785+002=3787 м
Проектная отметка: ПГР=3720+002=3722 м
i = 57 000 – требуется устройство вертикальной кривой:
Проектная отметка: ПГР=3738+006=3744 м
Построение угловой диаграммы существующей сбитой кривой
Основная задача при выправке кривой или определении параметров существующей кривой состоит в подборе радиуса круговой кривой и определении таких сдвигов которые необходимо выполнят для того чтобы ось сбитой кривой переместилась в поперечном направлении с тем чтобы получить правильное её очертание. В нашем случае такие сдвиги рассчитываются через каждые 20м.
В методе угловых диаграмм сдвиги между двумя положениями плана линии рассматриваются как разность эвольвент.
а) Сдвиг считается положительным когда он направлен к центру кривой;
б) Сдвиг считается отрицательным когда он направлен от центра кривой.
Для определения знака сдвигов принять вычитать из площади угловой диаграммы соответствующей проектному положению кривой площадь угловой диаграммы соответствует существенному положению кривой:
где п – полная площадь угловой диаграммы проектируемой кривой;
с – полная площадь угловой диаграммы существующей кривой.
Для расчёта кривой методом угловых диаграмм углы поворота существующей кривой относительно начальной касательной в точках деления кривой которые назначаются визуально и размечаются при промере линии.
Углы между начальной касательной и основными хордами определяются через замеренные в поле углы между основными хордами :
Угол наклона φ двадцатиметровой хорды и начальной касательной равен:
Сумма углов i должна равняться общему углу поворота кривой как в градусной так и в радианной мере:
Сумма приращений стрел в пределах одной основной хорды должна равняться нулю: fi=0
Площади должны быть равны: п - с
Порядок определения сдвигов:
Определяем координаты положения точки середины кривой:
Провести через точку СК угловую линию правильной круговой кривой. При этом целесообразно провести угловую диаграмму хотя бы так чтобы она по возможности приближалась к угловой диаграмме существующей кривой пересекая её в ряде точек.
Определить точки начала и конца полученной кривой (НКК и ККК) и длину этой кривой по масштабу с точностью до 1м.
Определить предварительный радиус:
Полученный радиус округляется до целых метров или десятков метров на тем
большую величину чем меньше угол поворота кривой.
По округлённому и принятому для данной попытки расчёта радиусу
проектной кривой Rn определяют элементы круговой кривой:
Главные точки кривой:
- пикет середины кривой
- пикет начала проектной кривой
- пикет конца проектной кривой
По вычисленным с точностью до 001м пикетным значениям главных точек проектной кривой наноситься её угловая диаграмма.
Вычисляем переходную кривую:
Длина переходной кривой:
где h - возвышение наружного рельса:
Вычисляется площадь угловой диаграммы проектной кривой для каждой двадцатки в пределах проектной круговой кривой:
где К – расстояние от НКК до данной двадцатки.
Вследствие устройства переходной кривой проектная кривая сдвигается к центру на некоторое расстояние зависит от длины переходной кривой.
Если отсчитывать расстояние S от НПК в сторону круговой кривой то смещения определяются формулами:
а) на участке от НПК до НКК
б) на участке от НКК до КПК
в) между концами переходных кривых (сдвинутая круговая кривая)
Так как сдвиги от устройства переходной кривой направлены к центру то согласно принятому правилу знаков они положительны.
На основании вышеизложенной методики в соответствии с исходными данными произведён расчет кривой в таблице 14.
Расчет параметров для расчета рихтовок кривой:
Координаты положения точки середины кривой:
Хск=25706016522=15559 м
Уск=0165222=00826 рад
Предварительный радиус:
R=2200.16522=1331.56 м
Округляем с точностью 25 м:
Кп=1350*016522=22305 м
ПК СК = 12120-15559=119644 = ПК 119+644
ПК НКК=119664-223052= ПК118+529
ПК ККК=118529+22305=ПК 120+7595
l =1.2*40=48 м60 м (округляем)
Таблица 14 (смотрите в папке «Дополнения к пояснительной записке»)
Изыскания и проектирование железных дорог: Учебник для вузов ж.-д. трансп. А.В. Горинов И.И. Кантор А.П. Кондратченко И.В. Турбин. – 6-е изд. перераб и доп. – М.: Транспорт 1979. – 319 с – Т. I II.
Гавриленков А.В. Переселенков Г.С. Изыскания и проектирование ж.д.: Учебник для техникумов – М.: Транспорт 1984 – 287с.
СТН-Ц 01-95. Железные дороги колеи 1520 мм.
Усиление однопутных железнодорожных линий:метод.указанияАккерман Г.Л. Гавриленко А.К. – Екатеринбург: УрГУПС 2010. – 98 с.

Приложение 15 - Угловая диаграмма.dwg

Угловая диаграмма кривой ПК 118+00 -ПК121+20 Угол поворота влево 9 28'
Масштаб: горизонтальный 1:1000 вертикальный 1:200 (0

Приложение 13-Схема овладения перевозками.dwg

Протяжение инерционного участка lj
Расстояние от раздель- ного пункта
Мероприятия по увеличению q*;кинетической энергии грузового поезда: Qj
Данные по инерционному участку
Тонно-километровая диаграмма
разгон - толкание с выходом на перегон
Схема овладения перевозками Схема 1: ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ3(О) 2ВЛ-23(О) 2ВЛ-23(БО) 2ВЛ-23(ВП) Схема 2: ЧМЭ3(О) 2ЧМЭ3(ЧП) 2ЧМЭ3(БО)2ВЛ-23(БО) 2ВЛ-23(ВП)

Приложение 12 - Диаграмма расчетной пропускной способности.dwg

Прием ПОП без главного
Lп-о=850м тепловоз ЧМЭ-З Qун=2050 т
Диаграмма расчетной перегонной пропускной способности при параллельном графике
Чистое время хода по перегону тудаобратно
Тип графика движения поездов
Наличная пропускная расчетная способность по перег.
Потребная перегонная расчетная пропускная способность при обыкновенном графике на годы
ПДБ ОБЫКНОВЕННЫЙ ГРАФИК
Лимитирующий перегон

Приложение 10 -Тонно-километровая диаграмма.dwg

Протяжение инерционного участка lj
Расстояние от раздель- ного пункта
Мероприятия по увеличению q*;кинетической энергии грузового поезда: Qj
Данные по инерционному участку
Тонно-километровая диаграмма
разгон - толкание с выходом на перегон

Приложение 11.docx

Детальные ведомости результатов расчета Qуниф=2050 т
Участок станция 1- станция 8
Продолжение таблицы 1
Участок станция 8- станция 1
Продолжение таблицы 2

Перегон 4-5.docx

График скорости поезда на перегоне 4-5 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 4-5
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 3-2.docx

График скорости поезда на перегоне 3- 2 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 3-2
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 8-7-неоформленные.docx

График скорости поезда на перегоне 8-7 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 8-7
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 1-2.docx

График скорости поезда на перегоне 1-2 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 1-2
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 6-7.docx

График скорости поезда на перегоне 6-7 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 6-7
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 3-4-неоформленные.docx

График скорости поезда на перегоне 3-4 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 3-4
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Перегон 6-5.docx

График скорости поезда на перегоне 6-5 График зависимости Qпоезда от скорости поезда
Тяговые расчеты перегон 6-5
Действительный километраж км
Инерционный вес состава т

Приложение 14 -Продольный профиль реконструируемой железной дороги.dwg

У=19 03'47" R=530 Т=139
Продольный профиль реконструируемого железнодорожного пути
Масштаб Г - 1:10000; В - 1:200
ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Продольный профиль составлен по материалам натурной съемки. 2. Система высот - условная. 3. Продольный профиль составлен в соответствии с ГОСТ 21.204-93 СПДС "Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта".
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:
НБС - отметка низа балластного слоя;
СГР - отметка существующей головки рельсовой нити;
РГР - отметка расчетной головки рельсовой нити;
ПГР - отметка проектной головки рельсовой нити;
РГРмах - максимальная отметка расчетной головки рельсовой нити.
Существующие попикетные уклоны
Отметки существующей
Толщина сущ.бал. слоя
Масштаб Г - 1:10000; В - 1:100
ЛЗ- отметка земной поверхности