Основы проектирования железной дороги

ВВЕДЕНИЕ

      Проектирование  железных дорог – это отрасль  науки о транспорте, которая на основе изучения природных условий  и задач, поставляемых планами экономического и социального развития, разрабатывает  теоретические основы и практические методы инженерных изысканий и комплексного проектирования новых и реконструкции действующих железных дорог.

      Для того, чтобы та или иная железная дорога была включена в план строительства, необходимо выявить объем требующихся  для этого затрат общественного  труда, материальных и денежных средств, иметь проект линии и доказать экономическую эффективность сооружения данного объекта.

      Правильно, обоснованно и хорошо разработать  проект новой железной дороги можно  лишь при наличии достоверных  материалов изысканий и данных о  размерах планируемых грузовых и пассажирских перевозок, которые определяют необходимую мощность дороги. В свою очередь для определения размеров перевозок нужно иметь плановые данные о развитии промышленности, сельского хозяйства, транспорта.

      Проект  железной дороги в общем случае должен устанавливать: технические и экономические преимущества обеспечения требуемых транспортных связей за счет сооружения новой железной дороги по сравнению с другими возможными видами транспорта, направление дороги и условия ее примыкания к существующим железным дорогам и линиям других видов транспорта, категорию проектируемой дороги и ее основные параметры.

      Для принятого направления проектируемой  новой дороги проектом должно быть установлено размещение на линии  всех необходимых сооружений и устройств, а также выбраны типы и размеры каждого сооружения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные  данные

Вариант №

1. Расчетная пропускная способность – 30 пар поездов в сутки при остановочном скрещении поездов на раздельных пунктах;
2. Грузонапряженность, млн т км/км в год:     

АБ  – 18,00 на 5-й год эксплуатации

          32,00 на  10-й год эксплуатации,

БА  – 17,20 на 5-й год эксплуатации  

          28,00 на 10-й год эксплуатации;

3. Число  пар пассажирских поездов –  2/3;

4. Локомотив  ВЛ-85Р

5. В  составе вагонов по количеству, %:

      4-х  осных -   %,

      8-и  осных -   %;

6. Грузоподъемность  вагонов:

      4-х  осных -   т, 

      8-и  осных -   т;

7. тара  вагонов:

      4-х  осных -     т, 

      8-и  осных -    т;

8. Коэффициент  использования грузоподъемной силы  вагонов -  0, 94;

9. Район  проектирования – Свердловская область.                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Описание  района проектирования участка железной дороги.

  Свердловская  область. Образована 17 января 1934года. Площадь 194,8 тыс. км² . Население 4383 тыс. чел. Делится на 30 административных районов, имеет 44 города и 96 поселков городского типа. Центр – г. Екатеринбург.

  Природа. Область расположена в основном на восточных склонах Среднего и частью Северного Урала и на прилегающих территориях Западно-Сибирской равнины (Зауралье); на юго-западе заходит на склоны Среднего Урала. Около ¹/₄  площади севера области занято горными хребтами Урала. На Северном Урале наиболее высокие вершины области – Конжаковский Камень (1569 м), Денежкин Камень (1492 м); Средний Урал сильно сглажен, более возвышены западные предгорья (средняя высота 300-500 м), части Уфимского плато и Сылвинского кряжа. До ¹/₃ территории севера области на северо-востоке и востоке составляют плоские участки Западно-Сибирской равнины (средняя высота менее 100-200 м). Север области одна из самых богатых полезными ископаемыми частей Урала (железные и медные руды, уголь, асбест, тальк, мрамор, золото, платина, драгоценные и поделочные камни). Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января на равнинах Зауралья от – 20⁰ С на севере до – 17⁰ С на юго-востоке  и – 15⁰С на Юге. Лето умеренно теплое; на юго-востоке жаркое. Средняя температура июля 16⁰С на севере и 19⁰С на юго-востоке. Сумма температур за период с температурами выше 10⁰С около 1900-2000⁰С на юге, продолжительность вегетационного периода до 130 суток. Осадков на равнинах Зауралья от 500 на севере до 350-400мм в год на юго – востоке, больше осадков на юго-западе и в горах (до 500-600 мм и более). Главные реки – Тавда с Пелымом, Сосьва с Лозьвой, Тура с Ницей и Пышмой, Исеть (на востоке), Чусовая и Уфа (на юго-западе). Потенциальные гидроэнергетические ресурсы 0,7 Гвт. Большая часть севера области лежит в лесной зоне; на юго-востоке и местами на юго-западе – лесостепь. В горах (особенно на севере) – высотная поясность.

  Подзолистые почвы занимают 36,7 % площади, подзолисто- и торфяно-болотные и заболоченные почвы – 18,2 %, дерново-подзолистые – 14,8 %, серые лесные и дерново-луговые 12,9 %, черноземные и лугово-черноземные – 11,3 %. Покрыто лесом61% территории, в том числе хвойными – ²/₃. Запасы древесины в лесах гослесофонда 1,4 млрд.м³ (из них сосны и ели – 0,9 млрд.м³). Значительны торфяные залежи с запасами 3,6 млрд. Т. Воздушно-сухого торфа. Преобладает таежная фауна; из промысловых – белка, куница, заяц-беляк, лисица, лось, реаклиматизирован соболь; из птиц водятся глухарь, рябчик, белая куропатка, тетерев, утки. 

2. Тяговые расчеты

Масса брутто вагона, т 

q_бр = q_т + βq_рг                                                                                      (1) 

Масса состава, приходящаяся на ось вагона, т/ось 

q₀ = q_бр/т ,                                                                                            (2)

где т – число осей вагона.

     Соотношение вагонов в составе по массе  

     α₄ = γ₄q_бр(4) / (γ₄q_бр(4) + γ₈q_бр(8))                                                             (3) 

     аналогично  определяют α₈.

     Проверка:∑α = 1.

     Основное  удельное сопротивление движению грузовых вагонов в кгс/т при q₀ > 6 т/ось определяют по нижеприведенным формулам из ПТР (4).

     На  звеньевом пути:

     а)  4-осные вагоны на роликовых подшипниках качения 

     w^//₀₍₄₎ = 0,7 + (3 + 0,1v+0,0025v²)/q₀;                                                (4) 

     б) 8-осные вагоны на роликовых подшипниках 

     w^//₀₍₈₎= 0,7 + (6 + 0,038 v + 0,0021v²)/ q_0.                                                                 (5) 

     Основное удельное сопротивление движению состава 

     w^//₀ = α₄w^//₀₍₄₎ +α₈w^//₀₍₈₎                                                                        (6) 

     Основное  удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги 

     w^/₀ = 1,9 +  0,01v + 0,0003v²                                                               (7) 

     Масса состава 

     Q = (F_к(р) – Р(w^/₀ + i_р)) / (w^//₀ +i_р)  ,                                                       (8) 

     где i_р – продольная составляющая массы поезда (кгс/т), численно равная уклону.

     Согласно  ПТР (4), полученную массу состава  округляют с точностью до 50т.

     Число вагонов в составе 

     п₄ = (α₄Q) / q_бр(4) ;                      п₈ = (α₈Q) / q_бр(8)                                     (9)

     Полученное  дробное число вагонов п₄ и п₈ округляют до целого. Уточняют массу состава 

     Q_бр = q_бр(4)п₄ + q_бр(8)п₈                                                                           (10) 

     Расхождение между Q и Q_бр допускается в пределах 50т.

     Масса груза в составе (масса нетто) 

     Q_нетто = q_гр(4)β₄п₄ + q_гр(8)β₈п₈                                                                 (11) 

     Полезная  потребная длина приемоотправочных  путей 

     l_П = l₄ n₄ + l₈ n₈ + l_л +10 м,                                                                    (12) 

     где 10 м – на возможную неточность установки поезда.

     Принимают большую ближайшую полезную длину  приемоотправочных путей по СТНЦ 01-95 (850, 1050, 1250 м).

     Масса грузового поезда  

     М = Р + Q_бр                                                                                              (13) 

     Таблица 2.1 – Основные характеристики локомотива ВЛ-80  

 

     Таблица 2.2 – Основные характеристики вагонов 

 
 
 

     Тяговые расчеты

     Масса брутто вагона, т

     4-х  осный вагон    q_бр = 24 + 0,94* 60 = 80,4т.

     8-и  осный вагон   q_бр = 43 + 0,94*120 = 155,8т. 
 

     Масса состава, приходящаяся на ось вагона, т/ось 

     4-х  осный вагон    q₀ = 80,4 /4 = 20,1 т. 

     8-и  осный вагон     q₀ = 155,8 / 8 = 19, 48 т.