Расчет основных параметров средств защиты пути от снега на перегоне

Для предотвращения снежных отложений на пути (при метелях) необходимо, чтобы проектируемая снегозащита полностью задерживала весь расход снеговетрового потока. Тогда количество снега q, которое должно быть задержано одним сантиметром защиты в течение одной метели составит:

q = t ∙ i,

где t - продолжительность метели (ветра), мин (см. табл. 2.3);

i - расход снеговетрового потока (интенсивность переноса сне­га), г/см² мин.

Интенсивность снеговетрового потока i определяют по фор­муле

i = c ∙ v³,

где с - коэффициент пропорциональности, принимаемый рав­ным 0,013; коэффициент представляет собой количество переноси­мого снега энергией ветра при скорости 1 м/с;

v - скорость ветра, м/с.

Если в расчетную зиму (с наибольшим числом метельных дней) было n метелей, то количество снега Q, которое должно быть задержано защитой

 

 

Q = t_j ∙ i_{j ,}

Определив количество снега, которое должно быть задер­жано снегозащитой, находят площадь поперечного сечения вала w,м², образующегося у этой защиты (рис. 2.8)

W= ,

 

где d - плотность снега, принимаемая равной 0,3 г/см³.

Линия снегозащиты располагается параллельно ограждае­мому пути, направление которого может быть по отношению к снеговетровому потоку под различным углом атаки (рис. 2.9).

В этом случае

Q = t_j ∙ i_j · sin α_j,

 

Расчетная площадь снежного вала, м²,образовавшегося у проектируемой защиты, определяется по формуле

W= ·sin α_j

 

Наблюдения показали, что при углах атаки менее 15° снег продувается вдоль защит и почти не задерживается. Поэтому уг­лами атаки менее 15° при определении расчетной площади снеж­ного вала обычно пренебрегают.

 

 

 

 

Рис. 2.8. Площадь снежных

отложений w снегового вала

 

Рис.2.9 Расположение участка железнодорожного

пути относительно сторон света

 

 

Пример. Для линии Д-Ж (см. рис. 2.9) необходимо определить параметры постоянных снегозащитных заборов. Общая продолжительность метели в минутах для каждого направления (румба) ветра приведена в табл. 2.3. Скорость и направление ветра приведены в графах 1 и 2 табл. 2.4.

Сначала рассчитывают площадь поперечного сечения снежного вала, затем строят розу переносов снега и устанавли­вают основные параметры снегозащиты: высоту снегозащит­ного забора и ширину полосной живой защиты для участка ли­нии Д-Ж.

 

Таблица 2.3

Общая продолжительность ветра

Направление ветра (румб)	Общая продолжительность ветра, мин	Направление ветра (румб)	Общая продолжительность ветра, мин
С		Ю
С		Ю
С		Ю
С-В		Ю-З
С-В		Ю-З
С-В		Ю-З
В		З
В		З
В		З
Ю-В		С-З
Ю-В		С-З
Ю-В		С-З

 

1. Определение площади поперечного сечения снежного вала производят в табличной форме (табл. 2.4). В графе 3 опре­деляют интенсивность снеговетрового потока, в графе 4 - коли­чество снега, задерживаемого защитой; значения продолжитель­ ности ветра по румбам принимаются по табл. 2.3.

В графе 5 определяют суммарное количество снега для каждого румба. В графе 6 определяют площадь поперечного сечения снежного вала для данного румба и в графе 7 опре­деляют проценты от общего количества снега для каждого румба.

2. По данным графы 7 табл. 2.4 строят розу переносов сне­га (рис. 2.10).

3.По заданному углу между направлениями участка Д-Ж и Север-Юг, равному 30°, определяют угол атаки для каждого румба (рис. 2.9).

4.По установленным на рис. 2.9 углам атаки в табл. 2.5 опреде­ляют расчетную площадь снежного вала для каждой стороны пути. При этом в графе 1 проставляют румбы, для которых в графу 2 переносят из табл. 2.4 (графа 6) установленные значения площади поперечного сечения снежного вала. В графы 3 и 6 заносят вели­чину угла атаки с рис. 2.9, а затем в графах 5 и 6 определяют расчет­ную площадь снежного вала.

 

Таблица 2.4

Определение площади поперечного сечения снежного вала

Направ-ление ветра	Скорость ветра V, м/с	Интенсивность снеговетрового потока, i	Кол-во снега, задерживаем. защитой, q	Общее кол-во задерживаем. снега,Q	Площадь поперечного сечения снежного вала, W	Процент от общего кол-ва снега
С		13,00
С		53,25			75,0	8,8
С		104,00
С-В		53,25
С-В		104,00			138,6	16,3
С-В		179,71
В		75,80
В		179,71			541,7	63,8
В		228,50
Ю-В		13,00
Ю-В		22,46			40,5	4,8
Ю-В		53,25
Ю		2,81
Ю		13,00			16,6	1,9
Ю		22,46
Ю-З		2,81
Ю-З		6,67			14,5	1,7
Ю-З		13,00
З		1,60
З		6,67			4,2	0,5
З		13,00
С-З		13,00
С-З		22,46			18,5	2,2
С-З		104,00
Всего					849,6	100%

 

 

 

 

Рис. 2.10. Роза переноса снега.

5. По итоговой строке табл. 2.5 (графы 5 и 8) определяют ши­рину проектируемой лесозащитной полосы (для района с метеля­ми средней силы):

для восточной стороны L = k ∙ √ w = 5 ∙ √653,6 = 127,5 м;

для западной стороны L = K ∙ √ w = 5 ∙√30,9 = 27,5 м.

Таблица 2.5

Определение расчетной площади снегового вала по румбам

Румбы	Площадь поперечного сечения снежного вала, м^2	Восточная сторона	Западная сторона
угол атаки α1	Sin α	Расчетная площадь wр, м^2	угол атаки α1	Sin α	Расчетная площадь wр, м^2
С	75,0		0,50	37,5	-	-	-
С-В	138,6		0,97	134,3	-	-	-
В	541,7		0,87	471,3	-	-	-
Ю-В	40,5		0,26	10,5	-	-	-
Ю	16,6	-	-	-		0,50	8,3
Ю-З	14,5	-	-	-		0,97	14,1
З	4,2	-	-	-		0,87	3,7
С-З	18,5	-	-	-		0,26	4,8
Итого	-	-	-	653,6			30,9

6. Определяют высоту снегозащитного забора для восточ­ной стороны Н = 0,33√w = 0,33√653,6 = 8,4 м.

Высота забора получилась более 5,5 м, поэтому по технико-экономическим показателям целесообразно предусмотреть двух­рядные заборы (табл. 2.2), высоту которых определяют:

для восточной стороны H = 0,19 ∙ √ w = 0,19√653,6= 4,8 м;

для западной стороны H = 0,33 ∙√w = 0,33√30,9 = 1,8 м.

Расстояние между заборами устанавливают равным 22-24-кратным высоте забора.