Вишукування та проектування залізниць

Вишукування та проектування залізниць

 

 

Методичні вказівки

щодо виконання курсового проекту

 

Розробив викладач

Кутна В.Ф.

 

 

Вступ

Метою вказівок є допомогти студенту при виконанні курсового проекту з предмету «Вишукування та проектування залізниць», не підміняючи основного підручника.

Враховуючи складність і трудомісткість курсового проекту, за його виконання беруться після вивчення загальних основ проектування, економічних вишукувань та тягових розрахунків.

Найбільш трудомісткою частиною проекту є трасування по картах в горизонталях. Темпи і якість трасування визначаються не тільки практичними навичками, але і глибоким розумінням раціональної послідовності окремих операцій по укладанню траси, а також грамотним урахуванням всіх вимог до проектування профілю і плану, роздільних пунктів та інших елементів проекту.

 

 

Вихідні дані та зміст проекту.

Для виконання проекту нової залізниці необхідні такі вихідні дані:

– карта місцевості в горизонталях, масштаб 1:50000;

– район проектування;

– початковий і кінцевий пункти;

– керівний ухил;

– розміри перевезень та розрахункові терміни експлуатації;

– тип локомотива;

– розрахункова пропускна здатність.

До складу проекту входять:

1. Пояснювальна записка

2. Додатки:

– карта в горизонталях з варіантами плану траси;

– схематичний повздовжній профіль 1 та 2 варіантів;

– докладний повздовжній профіль.

У пояснювальній записці повинні бути відображені наступні питання:

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Опис району проектування

1.2 Мета проектування

1.3 Вибір норм проектування

1.4 Вибір типу ВБК

1.5 Тягові розрахунки

1.6 Розташування роздільних пунктів

2. Проектування і порівняння варіантів

2.1 Визначення кроку трасування

2.2 Опис варіантів

2.3 Розміщення та вибір штучних споруд

2.4 Визначення об’ємів земляних робіт

2.5 Визначення будівельної вартості

2.6 Визначення експлуатаційних витрат

2.7 Порівняння варіантів

3. Охорона праці та навколишнього середовища

 

- 1 -

3.1 Охорона праці при вишукувальних роботах

3.2 Охорона навколишнього середовища

 

Вимоги до оформлення проекту.

Пояснювальна записка.

Текст має бути написаний чітко чорними чорнилами на одній сторінці формату А-4.

Висота літер і цифр не менше 2,5 мм. Аркуш повинен мати внутрішню рамку на відстані 20 мм від краю аркуша з лівої сторони і по 5 мм зверху, знизу і справа. Відстань від рамки до меж тексту зверху та знизу повинна бути не менше 10 мм, на початку рядків – не менше 5мм, а в кінці рядків не менше 3 мм. Мова тексту повинна бути простою, граматично вірною, стислою, з витриманою стилістикою. Кожний розділ пояснювальної записки рекомендується починати з нового аркуша (сторінки).

Текст записки повинен мати розділи та підрозділи. Таблиці і рисунки повинні мати нумерацію (наскрізну або по розділах), назву та відповідні позначення. У тексті пояснювальної записки повинні бути посилання на рисунки та таблиці.

Об’єм записки 25-30 аркушів.

 

Графічна частина.

Карта в горизонталях.

План варіантів траси і план басейнів накладається на карту в горизонталях.

План траси викреслюється суцільною основною лінією товщиною 0,6 – 0,8 мм. При трасуванні двох варіантів прийнятий – червоним кольором, другий варіант – чорним кольором. На плані траси умовними знаками того ж кольору показуються кілометри, роздільні пункти, штучні споруди. Кілометрові знаки показуються з правої сторони по ходу кілометрів. В кривих із внутрішньої сторони вписуються радіус та величина кута повороту, показують умовними знаками початок і кінець кругової кривої. Знаки роздільних пунктів на плані розміщуються ліворуч по ходу кілометрів і позначаються так само, як і на повздовжніх профілях. В лівому верхньому куті листа наноситься показник напрямку на північ стрілкою з літерою «П_н» у вістрія. Рельєф карти відтіняється кольоровими олівцями неяскравим тоном: блакитним кольором – річка, озера, болота; коричневим – вододіли. Межі басейнів проводяться тонкою лінією товщиною 0,2 – 0,3 мм.

 

Повздовжні профілі.

Повздовжні профілі викреслюються на міліметровому папері шириною

297 мм і довжиною, кратній 210 мм. Схематичний повздовжній профіль виконується в масштабі: по горизонталі – в масштабах карти; по вертикалі – 1:1000.

Масштаби докладного поздовжнього профілю: по горизонталі – 1:10000, по вертикалі – 1:200.

 

 

- 2 -

Методичні рекомендації щодо виконання курсового проекту.

Опис району проектування.

Розробка проекту нової залізниці починається з опису району проектування. В стислій характеристиці району вишукувань міститься опис рельєфу місцевості в напрямку між заданими пунктами трасування. Необхідно подати відомості про клімат. Слід вказати основні галузі промисловості і сільського господарства, наявність корисних копалин, сполучення, основні транспортно – економічні зв’язки з іншими районами.

 

Тягові розрахунки.

Для рішення ряду питань при проектуванні в курсовому проекті визначається розрахункова маса складу, довжина поїзду, маса вантажу в складі, маса вантажного поїзду.

По заданому типу локомотиву і вантажопідйомності вагонів вибираються основні характеристики локомотива і вагонів, які оформляють у вигляді таблиці (табл.. 1 і 2).

 

Таблиця 1– Основні характеристики локомотиву.

Назва показників	Позначення, одиниці виміру	Характе- ристика
1.Розрахункова маса локомотива	P, m
2.Розрахункова сила тяги локомотиву	Fk(p), кгс
3.Розрахункова мінімальна швидкість руху локомотиву	Vp, км/год
4.Довжина локомотива	ℓл, м

 

Таблиця 2 – Основні характеристики вагонів.

Назва локомотивів	Позначення, одиниць	Характеристика
4-х вісні	6-х вісні	8-х вісні
1.Розрахункова вага вантажу в вагоні	q вант, т
2.Коефіцієнт використання повноважного вагону	β
3.Співвідношення вагонів по кількості	γ
4.Власна вага вагону	qm, т
5.Довжина вагону	ℓ, м

 

Характеристика локомотива, довжина і маса його надані в додатку.

Таблиця 1,2

Послідовність виконання тягових розрахунків:

Маса брутто вагона т: q_бр=q_т + β×q_вант;

Маса складу яка припадає на вість вагону т/вісь:

де m – кількість вісей вагону.

Відношення вагонів у складі по масі:

Аналогічно визначається α₆, α₈.

 

- 3 -

 

Перевірка: ∑α=1

 

Основний питомий опір руху вантажних вагонів в кгс/т при q₀ >6 т/вісь визначається по нижче приведеним формулам з ПТР [4].

На ланковій колії:

а) 4-вісні вагони на підшипниках ковзання і 6-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

б) 4-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

в) 8-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

На безстиковій колії:

а) 4-вісні вагони на підшипниках ковзання і 6-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

б) 4-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

в) 8-вісні вагони на роликових підшипниках:

;

Основний питомий рух складу:

₀₍₄₎ · + ₀₍₆₎ · + ₀₍₈₎ · .

Основний питомий опір руху локомотиву в режимі тяги:

Вага складу:

,

де і _кр – повздовжня складова ваги потяга чисельно рівна ухилу, %.

Згідно ПТР [4] отримана вага поїзда округляється з точністю до 50 т. Число вагонів у складі:

Отримане дробове число вагонів округляється до цілого. Уточнюється вага складу:

Q_бр = q_бр(4) · n₄ + q_бр(6) · n₆ + q_бр(8) · n8;

Різниця між Q і Q_бр допускається в межах 50 т.

Вага вантажу в складі:

Q_н = β · q_ван(4) · n₄ + β · q_ван(6) · n₆ + β · q_ван(8) · n₈

Необхідна корисна довжина приймально–відправних колій:

l_n = l₄ · n₄ + l₆ · n₆ + l₈ · n₈ + l_л +10,

де 10 – на можливу неточність установки поїзда.

Приймається найближча велика корисної довжини приймально–відправних колій згідно ДБН (850, 1050, 1250).

Вага вантажного поїзду: М=P+Q_бр.

- 4 -

Трасування варіантів.

Складання схематичного повздовжнього профілю.

Перед трасуванням лінії необхідно добре вивчити прийоми камерального трасування на ділянках вільних і напружених ходів, особливість трасування в різних топографічних умовах, а також норми проектування повздовжнього профілю і плану лінії.

Для підбору радіусів і нанесення кругових кривих слід виготовити шаблони із прозорого матеріалу в масштабі карти (рисунок 2).

 

Рисунок 2 – Шаблони кривих для трасування по карті.

 

При проектуванні плану і повздовжнього профілю рекомендується користуватись прозорим трикутником.

Трасування варіантів розпочинається з уточнення ділянок напруженого і вільного ходу. Укладання пробних шляхів слід починати від фіксованих точок з ділянок напруженого ходу в напрямку «на спуск» (рисунок 3).

 

Рисунок 3 – Прокладка лінії нульових робіт.

 

Положення траси на ділянках напружених ходів уточнюється прокладанням «ліній нульових робіт» за допомогою розхилу вимірювача (циркуля).Розхил вимірювача для на колення «лінії нульових робіт» визначається L_тр, см за формулою:

 

 

- 7 –

 

 

де h - переріз горизонталей, м;

W_r - додатковий опір від кривих, ^кгс/_г;

і_кр - керівний ухил, ‰;

m – масштаб карти.

 

Розхил вимірювача, рівним L_тр послідовно відкладають між горизонталями ці відрізки, тобто «крокують» з горизонталі на горизонталь і в результаті отримують лінію нульових робіт (рисунок 3). На ділянках вільного ходу трасування слід вести від однієї фіксованої точки до другої. При перетині великих та середніх водотоків їх слід перетинати, по можливості, перпендикулярно до напрямку течії поверхневої води і бажано в вузькому та стійкому місці. При переході через малі водотоки (струмки, логи) немає необхідності змінювати напрям лінії для їх нормального перетину.

При проектуванні суміжних кривих дотримувати довжину прямих вставок між ними згідно ДБН В.2.3-19-2008.

Остаточну укладку лінії в плані слід вести від початкового роздільного пункту,яким є вісь проміжної станції в точці А до кінцевої точки Б.

Станційний майданчик повинен розташовуватися на прямій ділянці колії.

Перший кут повороту після станції планується з таким розрахунком, щоб від кінця станційного майданчика до його вершини була відстань, достатня для розміщення перехідної кривої, а також враховують можливе збільшення довжини станційних колій (рисунок 4).

Якщо за станційним майданчиком розташовується перелом профілю з різницею ухилів 3‰, то в плані цю відстань слід збільшити на два тангенси вертикальних кривих.

 

 

Рисунок 4 – Приблизне положення першого кута повороту від ст. А

 

 

Підбір радіусів кривих виконується за допомогою шаблонів. Елементи кривих тангенс (Т)та крива (К) визначається по таблицям[3]. Значення тангенса і кривих визначається з точністю до 0,01 м.

 

 

- 8 -

Шаблон кругових кривих

Рисунок 5 – Підбір кругових кривих за допомогою шаблона.

 

 

Після укладання траси і визначення основних елементів кругової кривої (α, R, T, K) на карті відмічають точки початку і кінця кругової кривої, відкладаючи в масштабі значення Т від вершини кута по напрямку прямих, і по шаблону креслять криву.

Пікетажне положення вершини першого кута повороту ВУ визначається ретельним вимірюванням масштабною лінійкою С_А-1 від точки А до вершини першого кута (рисунок 6).

 

 

 

Довжина прямих ділянок визначається як різниця між пікетажними значеннями початку наступної кривої і кінця попередньої кривої:

l₁ = ПК ПКК₁;

l₂ = ПК ПКК₂ + ПК ККК₁;

l₃ = ПК ПКК₃ + ПК ККК₂ і т.д.;

Після розрахунку кожної кривої вона наноситься на план лінії, а розрахунки плану зводяться в таблицю.

 

- 9 -

Таблиця – Відомість плану лінії.

№ ВКП	кут повороту	R, м	ВКП1, ПК	Тс, м	ПК1, ПК	Кс, м	КК1, ПК	Довжина пряму, м	Азимут, град
прав.	лівий
А
Б
Перевірка: Lтр=∑Lпр+∑Lкр ∑Lкр ∑Lпр

 

Для проектування повздовжнього профілю ліній необхідно в процесі трасування плану ліній скласти профіль поверхні землі по трасі (схематичний повздовжній профіль).

Розміщення і розміри граф, умовні позначення, порядок написання цифр і надписів повинні строго відповідати встановленому стандарту. Горизонтальний масштаб відповідає масштабу карти 1:50000, а вертикальний 1:1000.

Розміри граф сітки схематичного повздовжнього профілю в мм вказані на рисунку 7.

М 1:50000 – по горизонталі

М 1:1000 – по вертикалі

 

 

Рисунок 7 – Сітка схематичного повздовжнього профілю

 

Для перенесення відміток землі з карти на схематичний профіль рекомендується використовувати смужку міліметрового паперу шириною 4 – 5 см, на якій зліва на деякій відстані від краю нанесений початок зйомки (точка А). По нижньому краю смужки від точки А розбивають кілометри в масштабі карти.

Смужка прикладається до прямолінійної ділянки траси, нанесеної на карту так, щоб точка А на смужці співпадала з положенням точки А на карті. На смужку зносяться відмітки землі в точках перетину траси з горизонталями,

 

- 10 -

 

характерні точки відмітки яких визначають інтерполяцією, в точці початку кривої ПК (рисунок 8).

Від точки початку кривої ПК на смужці паперу відкладається довжина кривої в масштабі (масштабною лінійкою) і ставиться точка кінця кривої КК. Для зняття відміток точок в межах кривої смужку паперу повертають вздовж кривої і зносять відмітки землі.

 

 

Порівняння варіантів.

При проектуванні двох варіантів виконується їх порівняння по сукупності їх технічних і економічних показників. До технічних показників належать показники траси, плану і профілю лінії. До економічних – будівельна вартість ліній (загальна і одного кілометра) експлуатаційні витрати, або приведені будівельно – експлуатаційні витрати. Всі показники зводять в відомість по формі додатку 10.

Для вибору варіантів визначається порівняльна економічна ефективність капітальних вкладень.

 

- 17 -

Основними показниками для розрахунку порівняльної ефективності є загальні капіталовкладення (вартість) і загальні поточні витрати – річні експлуатаційні витрати.

Для визначення економічної ефективності уточнюється термін окупності Т додаткових капіталовкладень (К₁ – К₂) за рахунок економії на експлуатаційні витрати (Е₂ – Е₁) в разі, якщо К₁> К₂, а Е₁<Е_2.

Т = (К₁ – К₂)/(Е₂ – Е₁) року,

де К₁,К₂ – капіталовкладення(будівельна вартість) по цим варіантам;

Е₂,Е₁ – щорічні експлуатаційні витрати по цим варіантам.

Отримане значення терміну окупності округляється до ближчого цілого числа років.

Якщо Т ≤10, років приймається варіант з більшою будівельною вартістю і меншими експлуатаційними витратами.

 

 

Додатки

Додаток 1

 

Таблиця 1 – Технічні характеристики локомотивів.

Назва	Позначення	Серія
ТЕЗ	ТЕ10 2ТЕ10	ВЛ 22	ВЛ 23	ВЛ 8	ВЛ 60	ВЛ 80
Розрахункова маса	P, т		129
Розрахункова сила тяги	Fк(p)кгс	4040044040020,55 40400	27700
Розрахунково–мінімальна швидкість	Vр, км/ч	20,5		36,8	43,3	43,3	44,0	44,3
Сила тяги при зрушенні з місця	Fk(p)кгс		42600
Конструкційна швидкість	Vк, км/ч
Довжина локомотиву	1 л, м		19	16,4

 

Таблиця 2 – Основні характеристики вагонів.

	Позна- чення	4-вісна плат-форма	4-вісний критий	4-вісний критий	4-вісна цистер-на	6- вісний напів-вагон	6-вісна цистер-на	8-вісна цистер-на	8- Вісний напів-вагон
Повно-вантажність	qвант
Тара вагону	qт,т	18,4		21,8	21,8
Довжина	l, м

 

 

- 20 -

Додаток 2.

Час руху поїзду в хвилинах і витрати електроенергії в кВт^* г. на 1 км колії в одному напрямку.

Ухили на профілі	Керівний ухил
ВЛ 8
											1,40
										1,40	1,30
									1,40	1,30	1,22
								1,40	1,30	1,22	1,15
							1,40	1,30	1,20	1,13	1,07
						1,40	1,28	1,20	1,11	1,07	1,01
					1,40	1,28	1,20	1,13	1,05	1,00	0,98
				1,40	1,33	1,18	1,09	1,05	1,0	0,98	0,95
			1,40	1,33	1,22	1,07	1,01	1,00	0,95	0,95	0,92
		1,40	1,28	1,22	1,15	1,00	0,98	0,95	0,92	0,90	0,89
	1,40	1,22	1,20	1,13	1,05	0,97	0,94	0,90	0,88	0,88	0,85
	1,22	1,13	1,11	1,03	0,98	0,94	0,89	0,87	0,84	0,83	0,93
	1,09	1,05	1,01	0,97	0,89	0,87	0,84	0,81	0,80	0,80	0,79
	1,03	1,00	0,94	0,88	0,83	0,82	0,80	0,79	0,77	0,75	0,75
	0,95	0,89	0,85	0,81	0,77	0,77	0,75	0,74	0,72	0,72	0,70
	0,87	0,83	0,77	0,74	0,72	0,71	0,70	0,70	0,68	0,67	0,66
-1	0,77	0,74	0,70	0,68	0,64	0,64	0,63	0,63	0,62	0,61	0,60
-2	0,63	0,62	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
-3	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
До 15 Примітка: в чисельнику – час руху хв/км., в знаменнику – витрати електроенергії кВт^* г/км ВЛ 22
											1,63
										1,63	1,54
									1,63	1,54	1,50
								1,63	1,50	1,46	1,46
							1,63	1,50	1,46	1,43	1,43
						1,63	1,50	1,46	1,43	1,40	1,40
					1,63	1,50	1,46	1,43	1,40	1,36	1,36

 

 

- 21 -

Ухили на профілі	Керівний ухил
ВЛ 22
				1,63	1,50	1,50	1,43	1,40	1,36	1,33	1,33
			1,63	1,50	1,43	1,50	1,40	1,36	1,33	1,30	1,30
		1,63	1,50	1,46	1,40	1,46	1,33	1,30	1,28	1,25	1,25
	1,63	1,46	1,43	1,43	1,33	1,43	1,30	1,28	1,25	1,22	1,20
	1,58	1,40	1,36	1,36	1,30	1,33	1,22	1,22	1,20	1,18	1,15
	1,54	1,33	1,33	1,30	1,25	1,25	1,18	1,18	1,18	1,13	1,13
	1,43	1,25	1,22	1,20	1,18	1,15	1,11	1,11	1,09	1,05	1,05
	1,30	1,15	1,18	1,10	1,09	1,07	1,03	1,03	1,03	1,00	1,00
	1,13	1,07	1,05	1,00	1,00	0,97	0,95	0,95	0,94	0,92	0,90
-1	0,97	0,95	0,95	0,88	0,89	0,85	0,85	0,85	0,83	0,82	0,82
-2	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80
-3	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80	0,80
До -15 ВЛ 23
											1,40
										1,40	1,30
									1,40	1,30	1,22
								1,40	1,30	1,20	1,13
							1,40	1,28	1,22	1,13	1,13
						1,40	1,28	1,20	1,13	1,13	1,11
					1,40	1,28	1,13	1,13	1,13	1,11	1,11
				1,40	1,30	1,18	1,13	1,13	1,11	1,11	1,09
			1,40	1,28	1,18	1,15	1,11	1,13	1,09	1,09	1,07
		1,40	1,25	1,18	1,13	1,13	1,07	1,11	1,07	1,05	1,03
	1,40	1,20	1,13	1,13	1,11	1,11	1,03	1,07	1,03	1,02	0,98
	1,20	1,13	1,11	1,11	1,09	1,07	0,97	1,03	0,98	0,97	0,92
	1,13	1,05	1,07	1,05	1,93	1,00	0,89	0,97	0,91	0,89	0,86
	1,09	1,00	1,00	0,98	0,97	0,94	0,79	0,86	0,82	0,80	0,78
	1,00	0,89	0,91	0,89	0,88	0,83	0,74	0,76	0,74	0,71	0,70
	0,88	0,83	0,78	0,77	0,76	0,70	0,61	0,67	0,66	0,84	0,64
-1	0,72	0,74	0,66	0,65	0,73	0,62	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
-2	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60

 

 

- 22 -

Ухили на профілі	Керівний ухил
ВЛ 23
-3	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
До -15 ВЛ 60
											1,28
										1,28	1,25
									1,28	1,22	1,20
								1,28	1,22	1,20	1,18
							1,28	1,22	1,20	1,15	1,13
						1,28	1,22	1,20	1,15	1,11	1,09
					1,28	1,22	1,18	1,15	1,11	1,07	1,05
				1,28	1,22	1,18	1,11	1,09	1,07	1,03	1,00
			1,28	1,22	1,18	1,11	1,07	1,05	1,02	0,97	0,95
		1,28	1,22	1,15	1,11	1,07	1,02	0,98	0,95	0,92	0,89
	1,28	1,20	1,13	1,09	1,05	1,00	0,97	0,92	0,88	0,87	0,84
	1,20	1,13	1,05	1,02	0,97	0,94	0,89	0,84	0,82	0,81	0,80
	1,13	1,05	0,97	0,94	0,88	0,86	0,82	0,79	0,77	0,75	0,73
	1,00	0,94	0,88	0,84	0,80	0,78	0,75	0,72	0,70	0,68	0,66
	0,89	0,83	0,78	0,76	0,72	0,70	0,66	0,65	0,63	0,61	0,60
	0,77	0,73	0,67	0,66	0,64	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
-1	0,64	0,64	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
-2	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
-3	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60	0,60
До -15 ВЛ 80
											1,28
										1,28	1,25
									1,28	1,22	1,22
								1,28	1,22	1,20	1,18
							1,28	1,22	1,20	1,15	1,13
						1,28	1,25	1,20	1,15	1,11	1,11
					1,28	1,22	1,20	1,15	1,11	1,07	1,07
				1,28	1,22	1,18	1,15	1,11	1,07	1,03	1,02
			1,28	1,22	1,18	1,13	1,13	1,07	1,03	1,00	0,97

 

 

- 23-