Земляное полотно и балластный слой

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

(ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Кафедра «Транспортное строительство»

 

Дисциплина: «Основы проектирования железных дорог и геодезия»

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

РЕЦЕНЗЕНТ: Кузнецова А.Н.    ВЫПОЛНИЛ: Чернюк Д. А. ________________________                           ________________________

                           (подпись)                                                             (подпись)

        28.01.2021                                                             28.01.2021

_______________________                                         Группа ЗТЕ-2914

  (отметка о зачете)                                         шифр 1910-п/ТПб-2398

 

 

                                             Москва 2021 г.

 

                                                            Оглавление   

Введение. 2

Задание № 1. 5

Бесстыковой путь. 5

Конструкция. 6

Работа плети. 7

План и профиль. 7

Земляное полотно и балластный слой. 8

Шпалы и рельсы.. 8

Искусственные сооружения. 8

Содержание и ремонт. 9

Задание № 2. 10

Задание №3. 18

Заключение. 37

Список литературы.. 38

 

 

Введение

В современном мире есть множество вариантов преодоления больших расстояний. Можно отправиться в путь на автобусе, автомобиле, самолете или поезде, и все эти средства передвижения не кажутся чем-то удивительным.

Еще до появления парового двигателя в мире существовал прообраз железной дороги. Зарождение железнодорожного транспорта, каким мы его сейчас представляем, началось в XVIII-XIX веках.

За несколько столетий человечество прошло путь от парового локомотива до высокоскоростных сапсанов. К развитию железнодорожного транспорта приложило руку множество ученых и изобретателей, которым удалось совершить настоящий прорыв.

Впервые идею устройства железнодорожного пути без стыков высказал в России инженер И. Ф. Стецевич ещё в 1896 году. Он предложил укладывать путь с волнообразным в плане искривлением и за счёт изменения стрел этих искривлений периодически производить удлинение или укорочение плети, снижая величины продольных сжимающих или растягивающих сил.

В Германии первый бесстыковой путь был проложен в 1924 году, в США — в 1930 году.

В 1932 году на направлении Купянск-Валуйки были впервые в СССР уложены рельсы длиной 37,5 метра. В этом же году рельсовые плети длиной 215—225 метров были уложены на мостах через реку Ока у Серпухова и через реку Волга у Калязина. В это время начали укладывать на станционных путях сварные рельсы длиной 60—100 метров. В 1933 году на станции Подмосковной соорудили первый в СССР участок бесстыкового пути длиной 477 метров. В 1937 году на приёмо – отправочных путях станции Данилов были уложены рельсовые плети длиной от 300 до 800 метров.

Участок на станции Подмосковная стал экспериментальным полигоном изучения особенностей работы бесстыкового пути, базой накопления опыта для последующего практического применения в широких масштабах. Выполненные исследования позволили перейти от созданной в начале 1950-х годов инженером (затем доктором технических наук) М. С. Боченковым конструкции бесстыкового пути с саморазрядкой к пути с сезонными разрядками температурных напряжений, а затем и к температурно-напряжённой его конструкции без сезонных разрядок напряжений, ставшей основной. Температурно-напряжённый бесстыковой путь на деревянных шпалах был впервые уложен на бывшей Московско-Курско-Донбасской железной дороге в 1956 году, а в следующем году началась укладка бесстыкового пути на железобетонных шпалах. Вместо уравнительных приборов, устанавливавшихся по концам плетей, стали укладывать уравнительные рельсы. В условиях большой грузонапряжённости на бывшей Донецкой железной дороге в 1959 году был сооружён первый участок бесстыкового пути температурно-напряжённого типа.

К началу 1963 года на советских железных дорогах было уложено около 2,2 тысячи километров бесстыкового пути и около 4,5 тысячи километров длинных рельсов, а к началу 1966 года — около 5,5 тыс. км бесстыкового пути. В последующем темпы внедрения бесстыкового пути возрастали. Конструкция верхнего строения пути развивалась экстенсивными методами — укладывались более тяжёлые типы рельсов, щебеночный балласт, железобетонные шпалы. Увеличивалась допустимая длина рельсовых плетей до 800 м (1963 год); до 950 м (1982 год); до длины блок-участка. А на участках с тональными рельсовыми цепями или без них, но при сваривании рельсовых вставок с высокопрочными изолирующими стыками, имеющими сопротивление на разрыв не менее 2,5 МН, — до длины перегона (2000 год). К началу 2003 года бесстыковой путь был уложен на полигоне длиной более 50 тысяч километров, что составляет около 40 % протяженности главных путей российских железных дорог.

В метрополитенах, где температура пути меняется в достаточно узком диапазоне, широкое внедрение бесстыкового пути произошло в 1940-х годах. Киевский и более поздние метрополитены в СССР изначально проектировались с бесстыковым путём. Однако перед станцией и после неё присутствуют уравнительные участки со звеньевым путём.

 

Задание № 1

Вопрос № 18 " Бесстыковой путь. Назначение, особенности конструкции ".

Бесстыковой путь— условное наименование железнодорожного пути, расстояние между рельсовыми стыками которого значительно превосходит длину стандартного рельса (25 метров). В России современный бесстыковой путь в основном представляет собой чередование участков пути, где уложены сваренные рельсовые плети длиной от 350 метров до длины блок-участка, с короткими участками звеньевого пути — уравнительными пролётами.

В актуальном документе "Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути" (утв. Распоряжением ОАО "РЖД" от 14.12.2016 N 2544р) Приложение 1 приведено следующее определение данного термина: бесстыковой путь — это железнодорожный путь со сварными рельсовыми плетями, у которых при изменениях температуры удлиняются или укорачиваются концевые участки длиной до 50 - 70 м, а на остальном протяжении возникают продольные силы, пропорциональные изменениям температуры.

Рисунок 1 Бесстыковый путь

Данный вид пути рассчитан на воздействие значительных (по сравнению со звеньевым путём) температурных напряжений, возникающих в рельсах при колебаниях температуры воздуха. Хотя прокладка бесстыкового пути более затратная, чем звеньевого, он отличается высокими эксплуатационными качествами, обеспечивающими высокоскоростное движение поездов, комфортабельность проезда пассажиров и снижение расходов на содержание подвижного состава и пути.

Конструкция

На железных дорогах Российской Федерации эксплуатируется температурно-напряжённая конструкция бесстыкового пути. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные усилия, вызываемые изменениями температуры. Дополнительное воздействие на бесстыковой путь оказывают силы, создаваемые при выправке, рихтовке, очистке щебня и других ремонтных путевых работах.

На рисунке 1.2.1 представлен пример сварного стыка.

Рисунок 2 Сварной стык, сваренный алюминотермитным способом

Работа плети

Для того, чтобы понять, как работает бесстыковой путь, необходимо представить рельсовую плеть в свободном состоянии. Нагрев плети в свободном состоянии будет вызывать её равномерное удлинение, так как при нагревании тела расширяются. Остывание плети в свободном состоянии будет вызывать её равномерное укорочение, так как при охлаждении тела сжимаются. Это при отсутствии сопротивления; при укладке в путь и охлаждении или нагревании плеть стремится изменить свою длину, но ей мешают скрепления. Изменения длины плети происходят, но намного меньше, чем в свободном состоянии. В бесстыковом пути удлинения и укорочения плетей происходят только на концевых участках, эти концевые участки называют дышащими участками. Плети дышат за счёт зазоров в уравнительных пролётах.

Рисунок 3 График работы плетей

План и профиль

Бесстыковой путь на щебёночном и асбестовом балласте должен укладываться в прямых участках и в кривых радиусом не менее 350 м. На станционных путях при использовании гравийного или песчано-гравийного балласта разрешается укладка бесстыкового пути в кривых радиусом не менее 600 м, также может быть уложен на мостах на деревянном брусе. Крутизна уклонов на участках бесстыкового пути, как правило, не ограничивается. Сопряжение элементов плана и профиля должно удовлетворять нормам и техническим условиям для звеньевого пути.

Шпалы и рельсы

В бесстыковом пути должны применяться железобетонные шпалы преимущественно брускового типа с конструкцией крепления закладных болтов, предотвращающей проворачивание их при закреплении. Допускается применение железобетонных шпал с дюбельными и анкерными прикрепителями в соответствии с нормативной документацией, утверждённой Департаментом пути и сооружений (ЦП).

Искусственные сооружения

До укладки бесстыкового пути на мостах мост должен быть обследован. Не разрешается до устранения дефектов укладывать бесстыковой путь на мостах: с опорами, подверженными осадкам, сдвигу и другим деформациям; имеющим пустоты в теле; с опорными частями, закрепление которых не соответствует требованиям СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы»; с железобетонными плитами безбалластного мостового полотна (БМП), имеющими разрушенный прокладной слой; со старогодными деревянными мостовыми брусьями и дефектными металлическими поперечинами, а также на мостах с ездой на балласте, в пределах которых нижняя постель шпалы выше верха борта балластного корыта.

Содержание и ремонт

Все работы по текущему содержанию и ремонту бесстыкового пути производятся при допустимых отступлениях температуры рельсов от температуры их закрепления. Во время работы должен быть организован непрерывный контроль температуры рельсов, осуществляемый с помощью переносных термометров. Постоянный контроль над температурой ведётся на специальных температурных стендах дистанций пути в местах, определяемых геофизической станцией дороги, а также на стендах дорожных метеостанций.

Суточные и длительные прогнозы температур рельсов должны быть вовремя сообщены руководству дистанций пути и дорожным мастерам для учёта при планировании работ и принятия необходимых мер безопасности в период экстремальных температур рельсов.

 

Задание № 2

Хоть и принято считать железнодорожный транспорт всепогодным, снег это прямая угроза безопасности для движения подвижного состава по железнодорожным путям. Поэтому при наступлении зимы, каждый собственник железнодорожных путей сталкивается с необходимостью очистки путей, стрелочных переводов и других объектов инфраструктуры от снежных заносов.

Снегоборьба на железнодорожных путях это комплекс мероприятий, которые сводятся к двум основным составляющим. Таких как, предотвращение снежных заносов и их устранение.

К борьбе со снежными заносами нужно подходить комплексно. Поэтому уже на этапе проектирования предусматриваются защитные устройства и приспособления. Одним из самых распространенных и действенных считается долговременные лесонасаждения вдоль железнодорожной линии. Так же применяются, менее популярные, но не менее действенные, специальные сборные решетчатые шиты и заборы.

Для очистки железнодорожных путей от снежных заносов применяют специализированную технику, как на железнодорожном, так и на автомобильном ходу. Собственники малых подъездных путей, как правило, не имеют своей снегоуборочной техники, и чистят свои пути необщего пользования колесными бульдозерами и погрузчиками.

Снегоборьба на железнодорожных путях регламентируется нормативными документами. Такими как, «Инструкция по подготовке к работе в зимний период и организации снегоборьбы на железных дорогах, в других филиалах и структурных подразделениях ОАО «РЖД», а также его дочерних и зависимых обществах» утверждённая распоряжением № 2243р и «Инструкция по снегоборьбе на железных дорогах Российской Федерации» № ЦП-751

Требования инструкций по снегоборьбе на ж.д. путях сводится к одному основному правилу. Внутри колеи снежный покров должен убираться на 50 мм ниже уровня головки рельса, а вне колеи – снежный покров должен быть не выше уровня головки рельса.

Очистка стрелочных переводов от снега и наледи, кардинально отличается от очистки путей. Для стрелок, на станциях, обычно используют электрообогрев и пневмообдувку, не менее популярна обработка металлических частей верхнего строения пути специальными противооблединительными химическими составами.

Готовиться к снегоборьбе следует заблаговременно. По осени для улучшения работы стационарных устройств очистки стрелочных переводов от снега следует вырезать балласт из междушпальных ящиков, таким образом, чтобы от верха балласта до подошвы рамного рельса должно быть не менее десяти сантиметров. Очистка стрелочных механизмов от наледи и снега производится стационарными системами электрического обогрева и пневматической очистки, и ручным способом с помощью специальных инструментов.

На небольших путях необщего пользования, стрелочные переводы в большинстве случаев очищают ручным способом, ручным инструментом и приспособлениями.

Из инструкции по очистке стрелочных переводов так же можно выделить одно главное требование, которое сводится к тому, что все зоны работы подвижных частей стрелочного механизма, а именно между остряком и рамным рельсом, в шпальных ящиках под рабочими тягами приводов и внешними замыкателями, на крестовинах с подвижным сердечником должны быть очищены от снега и наледи.

Если путь имеет пересечение с автодорогой, особое внимание следует уделить очистке снега и льда из желобов между контрарельсом и головкой рельса на самом переезде, причем эту работу нужно выполнять регулярно, а не только после буранов и снегопадов. Снег в эти желоба запресовывается колесами автотранспорта при пересечении железнодорожного пути.

Таким образом, каждый собственник железнодорожного пути должен понимать, что бесперебойное обеспечение движения подвижного состава в зимний период в большей степени зависит от защиты ж.д. путей от снежных заносов и своевременной очистки железнодорожных путей, стрелочных переводов, переездов и других составляющих инфраструктуры от снега и льда.

Таблица 1 – Исходные данные

Наименование данных	18 вариант
Толщина слоя снега,  м,	0,34
Полезная длина пути , м	740 705 680
Дальность отвоза снега , км	1,8
Средняя ширина междупутья, ., м	5,0

 

Определение объема убираемого снега.

Площадь очистки снега по одному пути определяется следующим образом:

                                                                                       (1)

где  — полезная длина пути, м;

 — средняя ширина междупутья, м.

Объем неуплотненного снега, подлежащего уборке с одного пути:

                                                                                     (2)

где  — толщина слоя снега, м.

Общий объем снега, м³, подлежащего уборке с   путей парка, определяется:

                                                                                  (3)

Расчет ведется в таблице 2

N пути	Длина пути , м	Средняя ширина междупутья, , м	Толщина слоя снега , м	Объем снега, , м3
1	740	5,0	0,34	1258
2	705	5,0	0,34	1198,5
3	680	5,0	0,34	1156

 

Выбор типа снегоуборочной машины.

Тип снегоуборочной машины определяется с учетом объема подлежащего уборке снега.

Основные типы и характеристики снегоуборочных машин приведены в табл. 3.

Определение продолжительности цикла работы снегоуборочной машины.

Выберем одну из применяющихся снегоуборочных машин (см. табл. 3).

Погрузочная вместимость снегоуборочного поезда , м³, определяется из выражения:

                                                                                (4)

где   — вместимость промежуточного полувагона, м³;

  — количество промежуточных полувагонов;

  — вместимость концевого полувагона, м³.

 

Таблица 3 – Технические характеристики снегоуборочных машин

Показатели	Тип машины
	СМ-2	СМ-3	СМ-5
Количество промежуточных полувагонов в поезде, шт.	1-2	2	—
Вместимость, м3:			100
концевого полувагона	90	60	—
промежуточного полувагона	125	125	—
Толщина очищаемого снега, м	0,8	0,9	0,8
Ширина полосы, очищаемой крыльями, м	5, 1	5,1	5,1
Производительность П3, м3/ч	1200	1800	1200
Транспортная скорость V, км/ч	50	55*	40*
Максимальная рабочая скорость, км/ч	10	15	12

* — Скорость для самоходного передвижения, в составе поезда разрешается до 100 км/ч.

Согласно моему варианту я выбираю снегоуборочную машину СМ-2, так как количество снега является не очень большим, а по всем параметрам машина мне подходит, так же ее преимуществом перед машиной СМ-3 будет являться то, что машина СМ-2 будет экономичнее, так как производительность ее немного меньше. Преимуществом перед машиной СМ-5 в том, что СМ-2 более вместительная.

Число рейсов снегоуборочного поезда, необходимых для очистки каждого пути, определяется по формуле:

                                                                                                     (5)

где  — коэффициент уплотнения снега;

  — коэффициент заполнения полувагона снегом.

В работе может быть принято: ; .

Продолжительность одного цикла работы снегоуборочного поезда  (мин) без учета простоев, связанных с поездной и маневровой работой станции, определится по формуле:

                                                (6)

где , — время, необходимое для согласования и подготовки маршрута соответственно к месту работы и после загрузки к месту выгрузки снега, мин;

 — время следования к фронту работ, мин;

 — время на установку рабочих органов машины, мин;

  — время загрузки снегоуборочного поезда, мин;

  — время следования к месту выгрузки, мин;

 — время на установку выбросного транспортера в рабочее состояние и транспортное положение после разгрузки, мин;

 — время разгрузки состава, мин.

В контрольной работе можно принять ;

; ; ; .

Время загрузки снегоуборочного поезда, мин:

                                                                                         (7)

где   — коэффициент заполнения снегоуборочного поезда, можно принять 0,8 – 0,9;

 — производительность загрузочного устройства снегоуборочной машины, м/ч.

Время следования к месту выгрузки, мин:

                                                                                              (8)

где   — дальность отвоза снега, км;

 — средняя скорость движения поезда на разгрузку, км/ч.

Продолжительность уборки снега каждого пути:

                                                                                  (9)

а общая продолжительность уборки и вывоза снега со станции, с учетом времени на переезд с одного пути на другой при неполной загрузке машин:

                                                                                     (10)

По результатам расчетов построим график работы снегоуборочной машины без учета поездной и маневровой работы станции. Данный график представлен в приложении № 1 на странице 1.

Задание №3

Определение класса железнодорожного пути, конструкции, типа и характеристика его верхнего строения

Таблица 4 – Исходные данные 3 задания

Наименование данных	Варианты первой группы
	8
ЧАСТЬ I Грузонапряженность, млн. ткм/км бр. в год -линии -пути	80 65     120 65     60 35
Максимальная, км/ч, скорость поездов пассажирских грузовых Техническая, км/ч, скорость поездов пассажирских грузовых
ЧАСТЬ II Тип рельсов	Р50
Род балласта	щ

Примечание: щ - щебеночный балласт

Вначале определяется класс линии и ее специализация.  

Все железнодорожные линии ОАО «РЖД» классифицируются, в зависимости от вида выполняемой на них работы и интенсивности движения (табл. 5).

Специализация железнодорожных линий приведена в таблице 5.

 

Таблица 5 – Классы железнодорожных линий

Годовая приведенная грузонапряженность, млн. ткм брутто/км год	Классы железнодорожных линий при технической скорости движения поездов, км/ч (числитель - пассажирские, знаменатель - грузовые)
	>110	>77 и ≤110	>66 и ≤76	>55 и ≤65	>44 и ≤54	>33 и ≤43	>23 и ≤32	22 и менее
	>90	>77 и ≤90	>54 и ≤76	>49 и ≤53	>43 и ≤48	>33 и ≤42	>23 и ≤32
Более 150	-	1	1	1	1	1	1	2
81-150	-	1	1	1	1	2	2	3
51-80	-	1	1	1	2	2	3	4
26-50	1	1	2	2	3	3	4	4
11-25	1	1	2	3	3	4	4	5
5-10	1	2	3	3	4	4	5	5
5 и менее	-	2	3	4	4	5	5	5

 

Таблица 6 – Специализация железнодорожных линий

Специализация железнодорожных линий	Условные Обозначения	Параметры специализации железнодорожных линий, единица измерения
Высокоскоростная железнодорожная линия	В	установленная скорость движения пассажирских поездов более 200 км/ч
Скоростная железнодорожная линия	С	установленная скорость движения пассажирских поездов от 141 до 200 км/ч включительно
Железнодорожная линия с преимущественно пассажирским движением	П	суммарные размеры движения пассажирских и пригородных поездов по поездо-участку более 60% общего количества пар поездов в сутки в соответствии с нормативным графиком движения поездов
Железнодорожная линия с преимущественно грузовым движением	Г	размеры грузового движения более 60% общего количества пар поездов в сутки в соответствии с нормативным графиком движения поездов
Особо грузонапряженная железнодорожная линия	О	железнодорожная линия с приведенной грузонапряженностью более 150 млн.т км брутто/км)
Железнодорожная линия с тяжеловесным грузовым движением	Т	норма массы состава грузового поезда в нормативном графике движения поездов 6300 т и более; доля размеров движения поездов массой 6300 т и более – 15% и более от суммарных размеров движения грузовых поездов по линии
Малоинтенсивные линии	М	Суммарные размеры движения пассажирских и грузовых поездов 8 и менее пар поездов в сутки; приведенная грузонапряженность 5,0 и менее млн.т км брутто/км в год.

 

С упругой клеммой, новые