Реконструкція ділянки залізниці

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ УКРАЇНИ

			ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

			Кафедра «Проектування і будівництва доріг»

			

			

			

			

			

			

			

			

			КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

			По дисципліні Проектування залізниць

			На тему: «Реконструкція ділянки залізниці»

			

			

			Виконав:

			Студент 5 курса

			Групи 5БЗтв-1

			Зеленов Д.О.

			Перевірив:

			Ст. викладач Гоц О. В,

			

			

			

			

			

			Дніпропетровськ

			2011

			
ЗМІСТ

			

			Вступ 

			Вихідні данні

				1. Реконструкція поздовжнього профілю ділянки залізниці

						1.1 Критичний аналіз технічного оснащення і стану земляного полотна, штучних споруд, верхньої будови колії, устроїв СЦБ

					Розрахунок відміток розрахункової головки рейки.

					1.3 Нанесення проектної лінії з урахуванням вимог будівельних норм і правил. Визначення досипок і зрізок.

				2. Реконструкція плану існуючої одноколійної залізниці.

			2.1 Визначення підвищення зовнішньої рейки в кривих, довжини перехідних кривих і розрахунок пікетажного положення кривих.

				2.2 Розрахунок виправки кривих способом кутових діаграм.

			З. Проектування поперечного профілю одноколійної залізниці в кривій.

			

			
ВСТУП

			

			Необхідність освоєння високих об’ємів перевезень ставить перед робітниками залізничного транспорту важливу задачу відшукування невикористаних резервів збільшення пропускної й провізної здатності залізниць при мінімальній собівартості перевезень. Одним із можливих шляхів зниження собівартості перевезень є покращення траси й відповідно поздовжнього профілю існуючих залізничних колій.

			Ці реконструктивні заходи забезпечують значне збільшення потужності існуючих залізниць, але вимагають великих капіталовкладень та введення більш досконалого технічного оснащення. Реконструкція постійних споруд і пристроїв залізничної лінії вимагає застосування складних робіт.

			У нашому випадку виконується будівництво другої колії, заміна верхньої будови колії на нову більш потужну; по існуючій колії на кривих влаштовуються перехідні криві; піднімаються прогони малих металевих мостів.

			
ВИХІДНІ ДАННІ

			

				Розрахункова провізна здатність нетто в вантажному напрямку, млн..т.км/км в рік: на 10-ий рік експлуатації - 47

				Протяжність ділянки, яка піддягає реконструкції – 3,0 км

				Район проектування – АР Крим

				Локомотив, який експлуатується на ділянці -ТЕ 3

				Сторонність другої колії - право

				Ширина основної площадки земляного полотна 7,0м

				Характеристика існуючої верхньої будови клії:

				 тип рейок ‒ Р50;

				 шпали – дерев’яні;

				 баласт – пісок. 

			
1. РЕКОНСТРУКЦІЯ ПОВЗДОВЖНЬОГО ПРОФІЛЮ ДІЛЯНКИ ЗАЛІЗНИЦІ

			

			1.1 Критичний аналіз технічного оснащення і стану земляного полотна, штучних споруд, верхньої будови колії, пристроїв СЦБ

			

			Згідно вихідних даних на 10-ий рік експлуатації вантажонапруженість нетто 47млн.т.км/км в рік. За Сніп 32-01-95 "Залізничні дороги колією 1520мм" розглядаєма ділянка відноситься до II категорії.

			Основні технічні параметри ділянки приведенні у таблиці 1

				

				Таблиця 1

				Основні технічні параметри 

			№ п/п

			Параметри

			Один. Вим.

			Величина

			1

			Експлуатаційна величина

			км

			3,0

			2

			Керівний ухил

			‰

			10,2

			3

			Вид тяги

			-

			тепловозна

			4

			Тип вантажного локомотива

			-

			ТЕ 3

			5

			Корисна довжина приймально-відправочних колій

			м

			850

			6

			Тип верхньої будови колії

			

			

			

			-рейки

			-

			Р50

			

			- шпали

			-

			дерево

			

			- баласт

			-

			пісок

			7

			Ширина основної площадки земляного полотна

			м

			7,0

			

			Керівний ухил визначається на основі аналізу повздовжнього профілю і прийнятий як максимальний переважаючий ухил ділянки.

			Характеристика стану штучних споруд приведена у таблиці 2.

				

				
Таблиця 2

				Характеристика стану штучних 

			№п/п

			Місце розташування

			Тип споруди

			Отвір, м

			Необхідність в реконструкції

			

			ПК

			+

			

			

			

			1

			957

			00

			М.М.

			3

			без заміни

			2

			975

			78

			З.Б.М.

			1

			без заміни

			

			

			

			

			

			

			

			Згідно СНІП ділянка що розглядається потребує заміни верхньої будови коли, оскільки для II категорії передбачено тип верхньої будови колії: рейки Р65, залізобетонні шпали, баласт щебінь з піщаною подушкою товщиною 40см та 20см відповідно

			Земляне полотно в процесі експлуатації змінило свої проектні характеристики і має значні відступи від вимог СНІП, що потребує лікування земляного полотна.

			

			1.2 Розрахунок відміток розрахункової головки рейки

			

			Поздовжній профіль кожної існуючої колії, як правило, має неправильне окреслення, яке відрізняється від того, яке він повинен був мати у первинному проекті. Це відбувається тому, що у процесі експлуатації на колію діють динамічні сили від поїздів, які проходять і ряд інших факторів. Утворені просадки та зсуви усуваються у процесі поточного утримання колії. При виробництві колійних робіт здійснюється підйомка колії, збільшується товщина баластного шару.

			Викреслювання профілю починають з нанесення даних польової зйомки. При цьому необхідно мати на увазі, що товщина баластного шару зазвичай вказується від верху земляного полотна до шпали. Далі відкладається існуюча головка рейки (ІГР) і відмітка землі.

			Розрахункова головка рейки (РГР) називається лінія, яка наноситься на утрирований профіль пунктирними лініями, паралельно лінії низу баластного шару (НБШ) і розміщується вище на величину конструктивної висоти проектної верхньої будови (hвбпр ).

			

			hвб(пр) = hпод + hщ + hшп + hрп

			

			де hпод - товщина піщаної подушки, hпод =0,2м; 

			hщ - товщина щебеню, hщ = 0,4 м;

			hшп - товщина шпали, hшп = 0,19 м;

			hрп - товщина рейки з підкладкою hрп=0,20м.

			hвб(пр) = 0,2+ 0,4+ 0,19+ 0,20 = 0,99 м

			Аналогічно визначаємо висоту існуючого ВБК:

			

			hвб(існ)= hбал +hрп +hшп,

			

			де hбал - товщина існуючого баластного шару;

			hрп - висота існуючої рейки з підкладкою, ; 

			hшп – товщина шпали, hшп = .

			Причому необхідно враховувати, що товщина баласту усюди різна. Відмітки РГР визначаються за формулою: 

			

			

			

			1.3 Нанесення проектної лінії з урахуванням вимог будівельних норм і правил. Визначення досипок і зрізок

			

			Проектна головка рейки наноситься жирною лінією, як можна ближче до РГР. При цьому необхідно усунути недоліки існуючого профілю і забезпечити виконання вимог СНіПу. Основними вимогами СНІП до поздовжнього профілю є:

				алгебраїчна різниця ухилів рекомендована ∆і = 6 ‰, мінімально допустима ∆і = 13 ‰;

				довжина елемента профілю рекомендована і допустима Lmin = 200 м.

			Невелика можлива висота розміщення головки рейки над рівнем бровки земляного полотна визначається із умов забезпечення нормального плеча земляного полотна d = 0,5м.

			

			

				ПГР max

			Рис. 1. Схема досипки баласту

			залізниця колія будова полотно

			

			

			де В - ширина земляного полотна, В=7,0м; 

			b - ширина баластного шару, b =3,85м.

			

			

			

			Оскільки мінімальна висота верхньої будови колії більше, ніж максимально можливий рівень проектної головки рейки з умов забезпечення нормального плеча земляного полотна, необхідна реконструкція земляного полотна з ціллю забезпечити нормальну ширину основної площадки достатньої для проектної верхньої будови колії.

			Також необхідно враховувати те, що у точках перелому профілю з різницею спряжених ухилів ∆i > 2,3 ‰ влаштовують вертикальні криві.

			Тоді відмітка ПГР буде нижче або вище на величину ∆h (рис. 2).

			

			

			Рис. 2 Схема спряження ухилів

			

			Значення ∆h визначаємо по формулі:

			

			

			

			де Rв – радіус вертикальної кривої, Rв = 15000 м;

			Тв – тангенс вертикальної кривої.

			

			

			

			де ∆і – різниця спряження ухилів.

			При проектуванні реконструкції поздовжнього профілю існуючої колії викривлення на профілі слід усувати підйомкою на баласт або зрізкою частини існуючого баласту при достатній його потужності. Підрізання земляного полотна можна допустити лише в виключних випадках.

			Величина досипки визначається за формулою:

			

			hдосипки = ПГР – ІГР - ∆h

			

			де: ∆h - різниця у висотах рейок і шпал проектної та існуючої верхньої головки рейки. 

			Якщо РГР > ПГР необхідна зрізка земляного полотна, але якщо величина зрізки менше або дорівнює 0,05м її можна уникнути за рахунок зменшення товщини баластного шару (неповнота баластного шару). Величина зрізки визначається за формулою:

			

			h3 = РГР - ПГР

			
2. РЕКОНСТРУКЦІЯ ПЛАНУ ІСНУЮЧОЇ ОДНЛКОЛІЙНОЇ ЗАЛІЗНИЦІ

			

			2.1 Визначення підвищення зовнішньої рейки в кривих, довжини перехідних кривих і розрахунок пікетажного положення кривих

			

			Дана ділянка має дві криві. 

			Визначення підвищення зовнішньої рейки в кривій повинно здійснюватися за умов забезпечення найменшої динамічної взаємодії колії і рухомого складу, плавності руху поїздів всіх категорій і комфортабельності їзди пасажирів. Розрахункове підвищення зовнішньої рейки визначається за умови забезпечення однакової вертикальної дії на обидві рейкові нитки від сумарного потоку поїздів за формулою:

			

			

			

			Отримане значення підвищення зовнішньої рейки слід округлити в більшу сторону до числа кратного 5 мм.

			Довжина перехідної кривої визначається з умов нормальної експлуатації кривих, тобто коли крутизна відводу підвищення не перебільшує 1мм на 1пог.м.( i = 1 ‰). Отримане значення довжини перехідної кривої слід округлити в більшу сторону до числа кратного 10 м.

			

			

			

			Для першої кривої

			Пікетажне положення кривої

			Для другої кривої

			Пікетажне положення кривої

			

			2.2 Розрахунок виправки кривих способом кутових діаграм

			

			Дані розрахунки можна застосовувати коли відомі радіуси і довжини існуючих кривих. Але при будівництві других колій, довільно часто приходиться приводити існуючі криві до стандартів СНіПа. Розглянемо на прикладі принцип переулаштування кривих.

			Існуючу криву розбивають на теодолітний хід по 100 м і вимірюють кути повороту кожної стоянки. Кожні 100 м розбивають на 20 м і вимірюють величину стріли, (табл. 5 1-4 стовпці).

			В графі 5 виражають алгебраїчну різницю стріл. В графі 6 двадцятикратні кути повороту двадцяток. В графі 7 виписують послідовну суму даних графи 6. Дана сума є площа кутової діаграми існуючої кривої (рис. 3).

			Далі по графі 6 будується кутова діаграма і визначається величина радіуса.

			

			

			

			де К' - довжина кругової кривої у метрах.

			Округлюємо R' і отримаємо R' = м, уточнюємо довжину кривої:

			

			К = R ∙ αрад

			

			Далі наносять на кутову діаграму лінії проектної кривої. Для цього необхідно найперше вирахувати координати точок середини кривої.

			


			

			

			де  - площа існуючої кривої (сума граф 4 і 7).

			У графу 8 записують пікетажне значення: ПКК, ККК, КПК, КПК2, ППК1, ППК2.

			у графі 9 виписуються відстані від НКК і ККК до даної точки.

			Графи 10, 11, 12, 13 пояснення не потребують. У графі 14 у межах кругової кривої виписуються площі кутової діаграми проектної кривої , за межами кривої - сума даних граф 12 і 13. У графі 15 виписується зсув без врахування перехідної кривої.

			

			e = Wc - Wn

			

			Якщо e має від'ємне значення, здвижка направлена на зовні і навпаки. Далі визначається пікетажне значення НПК і КПК.

			У графі 16 визначається відстані від ППК до даної точки; у графі 17 - зсув від перехідної кривої:

				-	ділянка від початку перехідної кривої до початку кругової кривої

			

			

			

			де: S - відстань від початку перехідної кривої до точки, що розглядається.

				-	ділянка від початку кругової кривої до кінця перехідної кривої

			

			

			де: р - зсув в межах кругової кривої за рахунок устрою перехідної кривої.

			

			

			

			У графі 18 виписуються кінцеві зсуви.

			Суть даного розрахунку заключається у тому, щоб здвижки існуючої колії, по можливості, були направлені у сторону другої колії. В іншому випадку доводиться робити досипку земляного полотна з обох сторін від існуючої лінії. Задача вирішується методом підбору (зменшується радіуси і довжини перехідних кривих).

			

	

	Рис. 3. Схема розташування колії

			

			
ПРОЕКТУВАННЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФІЛЮ ОДНОКОЛІЙНОЇ ЗАЛІЗНИЦІ В КРИВІЙ

			

			Проектування поперечного профілю земляного полотна виконується після того, як визначені всі напрями поздовжнього профілю.

			Також необхідно враховувати, що у кривих висота баластного шару залежить від підвищення рейки.

			Для проектування земляного полотна другої колії і реконструйованої першої колії вихідними даними являються:

				відмітка ПГР;

				тип поперечного профілю;

				напрям кривої і величина радіуса. 

				Поперечний профіль на ПК 117 + 00.

			

			Відмітки ПГР = , ІГР = , РГР = , Л3 = .

			

			

			З попередніх розрахунків видно, що при устрої проектної верхньої будови колії на існуюче земляне полотно, ширина обочини не відповідає нормам СНІП. В даному випадку роблять досипку земляного полотна зі зміщенням вісі колії.

			Для II категорії колії мінімальна ширина основної площадки земляного полотна дорівнює 7,6 м. Зміщення вісі колії визначаємо з умови: досипка земляного полотна повинна виконуватись з одного боку.

			Також необхідно враховувати що сторонність досипки повинна співпадати з сторонністю другої колії.

			
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

			

			1. Железные дороги колеи 1520 мм. СНиП 32-01-95. М., 1995г.

			2. Изыскания и проектирование железных дорог. И. В. Турбин. М.: Транспорт, 1989г.

			3. Проектирование вторых путей. Справочное и методическое руководство. М., Транспорт, 1970г.

			4. Проектирование, строительство и реконструкция железных дорог. Б. В. Яковлев -М.: Транспорт, 1989г.

			5. Экономические изыскания и основы проектирования, Б. А. Волков. - М; Транспорт, 1990.