что такое продольный профиль пути
Что такое продольный профиль пути
Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.
Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода.
Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.
Профиль железнодорожной линии
Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий выбирают радиусы кривых, в зависимости от категории железнодорожных линий.
Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l, т. е. равна тангенсу угла наклона а элемента профиля к горизонту.
От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение.
Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.
Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы
Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективность использования технических средств железных дорог.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции.
Путевое хозяйство — одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно ПТЭ все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.
Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства
Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 8. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.
В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.
Искусственные сооружения, их виды и назначение
Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селе-спуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт.
Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные — быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним — продольные балки, образующие проезжую часть.
Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего — с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях.
Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.
Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.
Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.
При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели. Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов.
Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условияхиз металла.
Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом — регуляционные сооружения, состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.
В горах, в местах возможных обвалов, сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков — селеспуски.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установленной для данного участка.
Продольный профиль железнодорожного пути
Продольный профиль железнодорожного пути – вертикальный разрез по трассе, развернутый на плоскость. Трасса ж.-д. пути в этом сечении представляется проектной линией. На существующих линиях продольный профиль пути определяется уровнем головки рельса. Продольный профиль пути состоит из горизонтальных участков (площадок) и уклонов. Площадки и уклоны различной крутизны называют элементами профиля. При значительной разности уклонов смежных элементов (более 2—3 ‰) они сопрягаются вертикальной сопрягающей кривой.
Содержание
Общие сведения
Очертание продольного профиля пути влияет на безопасность и плавность движения поездов. Чем больше длина элементов профиля и меньше разность уклонов смежных элементов, тем меньше продольные усилия и ускорения, возникающие при движении поезда. Особенно неблагоприятны значительные изменения крутизны уклонов на тех участках пути, где изменяется режим работы локомотива (включение тормозов, сброс или набор тяги). К таким участкам относятся углубления профиля или уступы на крутых спусках, где согласно нормам проектирования принимается меньшая разность уклонов смежных элементов и большая их длина (так называемые рекомендуемые нормы). На участках, где поезда движутся в стационарном режиме, например на возвышениях профиля, ограниченных затяжными уклонами, допускается большая разность уклонов смежных элементов и меньшая их длина (так называемые допускаемые нормы).
Требования
Наряду с проектной линией на продольном профиле ж. д. показывают также линию земли, инженерно-геологические условия, водопропускные сооружения (мосты, трубы, лотки и др.), тоннели, станции, переезды и т.д. Вместе с тем продольным профилем часто называют именно проектную линию ж. д. Проектная линия состоит из отдельных прямолинейных элементов, каждый из которых характеризуется протяженностью (длина l в м) и крутизной (уклон i в %о). Уклоны продольного профиля (отношение разности отметок концов элемента к его длине) на ж. д. принято измерять в тысячных долях. Величина уклона соответствует превышению одного конца элемента над другим (в м) при его длине в 1 км. Место сопряжения двух смежных элементов продольного профиля образуют перелом, характеризуемый алгебраической разностью уклонов смежных элементов (i). При этом подъемы принимают со знаком «+», а спуски со знаком «-». При заметной разности уклонов (более 2-3%о) в месте сопряжения элементов устраивают вертикальные круговые кривые.
Максимально допустимую величину уклона на проектируемом участке называют ограничивающим уклоном. Это один из наиболее важных технических параметров ж. д., устанавливаемый при разработке проектов в комплексе с другими параметрами (вид тяги и тип локомотива, полезная длина приемо-отправочных путей и др.). Величина ограничивающего уклона влияет на весовую норму поездов и провозную способность проектируемого участка ж. д., определяет сложность продольного профиля, скорости движения, затраты топлива или электроэнергии. С другой стороны, от принятого значения ограничивающего уклона зависят длина трассы, объемы и стоимости земляных работ по сооружению земляного полотна и искусственных сооружений. Использование крутых ограничивающих уклонов ухудшает эксплуатационные условия, но благоприятно для строительства ж. д.
Продольный профиль пути на перегонах
Длина элементов профиля, как правило, не должна быть менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, принятой на перспективу, а на внутристанционных соединительных и подъездных путях IV категории — половины длины поезда или состава, передаваемого маневровым порядком, но не менее 100 м.
Алгебраическая разность уклонов смежных элементов не должна превышать значений Δiн, указанных в числителе таблице. При большей разности уклонов смежные элементы следует сопрягать посредством разделительных площадок и (или) элементов переходной крутизны, длина которых при указанных значениях Δiн должна быть не менее значений Iн, приведенных в знаменателе таблицы. При алгебраической разности уклонов менее Δiн длину разделительных площадок и элементов переходной крутизны допускается пропорционально уменьшать, но не менее, чем до 25 м. Уменьшенную длину элементов следует определять по формуле:
где Δi1, Δi2 — алгебраические разности уклонов, ‰, по концам элемента профиля.
Допускаемые нормы, указанные в таблице, не следует применять:
а) в углублениях профиля (ямах), ограниченных хотя бы одним тормозным спуском;
б) на уступах, расположенных на тормозных спусках;
в) на возвышениях профиля (горбах), расположенных на расстоянии менее удвоенной полезной длины приемоотправочных путей (расчетной длины поезда) от подошвы тормозного спуска.
Примечания:
В случае, когда использование указанных норм приводит к необходимости переустройства существующего земляного полотна или искусственных сооружений, допускается при соответствующем обосновании применять нормы, указанные в таблице для линии следующей более низкой категории.
При обращении на линиях грузовых поездов удвоенной длины в особо трудных условиях, когда использование норм, указанных в таблице, приводит к значительным работам по переустройству существующего земляного полотна или искусственных сооружений, допускается, при соответствующем обосновании, проектировать сопряжение уклонов на основе расчетов, выполненных применительно к условиям движения поездов на данном участке пути.
Особенности
Продольный профиль в выемках длиной более 400 м и в выемках независимо от их длины, устраиваемых в вечномерзлых грунтах, следует проектировать уклонами одного направления, либо выпуклого очертания. При этом крутизну уклонов следует принимать не менее, соответственно, 2 и 4 ‰.
Продольный профиль железнодорожных линий в метелевых районах следует проектировать преимущественно в виде насыпей; высоту насыпи над уровнем расчетной толщины снежного покрова следует принимать не менее 0,7 м на однопутных и 1,0 м на двухпутных линиях. На участках, располагаемых на насыпях, не удовлетворяющих указанным требованиям, а также на нулевых местах и в выемках, проектом следует предусматривать средства защиты от снежных заносов.
Перед затяжными спусками, при соответствующем обосновании, следует проектировать участок пути с пологими уклонами длиной не менее 1,5 км для опробования тормозов в пути следования. Длина спусков с крутыми затяжными уклонами (более 20 ‰) не должна превышать длины, проходимой поездом без остановок по условиям нагрева тормозных колодок и колес подвижного состава и истощимости автотормозов. В случае превышения этих длин должна предусматриваться остановка поезда. В местах возможной остановки поезда, не совпадающей с площадкой раздельных пунктов, уклоны не должны превышать значений, установленных по удержанию поезда вспомогательным тормозом локомотива (локомотивов).
Продольный профиль дополнительного главного пути, располагаемого на общем земляном полотне с существующим путем на прямых участках следует проектировать из условия обеспечения одинакового уровня головок рельсов обоих путей после капитального ремонта существующего пути. На участках пути в кривых на одном уровне должны быть головки внутренних рельсов.
Временная разность уровней головок рельсов не должна превышать 10 см, а в отдельных точках — 15 см. В местах, где исключена возможность заноса пути снегом или песком, временную разность уровней головок рельсов допускается в обоснованных случаях увеличивать до 25 см. На переездах, устраиваемых на прямом участке пути, разность уровней головок рельсов не допускается.
Продольный профиль на раздельных пунктах
В пределах раздельных пунктов должно быть обеспечено беспрепятственное и безопасное проведение маневровых операций. Поэтому очертания продольного профиля пути должны исключать самопроизвольных уход с путей раздельных пунктов подвижного состава, оснащённого роликовыми подшипниками. Благоприятным является вогнутое очертание продольного профиля пути раздельных пунктов с глубиной понижения от 0,45 до 0,55 м на каждые 1000 м полезной длины приёмо-отправочных путей. В трудных условиях раздельные пункты, на которых не предусматриваются маневровые операции, размещают на уклонах не круче 10 ‰ при условии, что будут обеспечены удержание поездов вспомогательными тормозами локомотивов и трогание поездов с места.
При расположении раздельного пункта на переломном продольном профиле условия сопряжения элементов профиля должны соответствовать установленным нормам для главного пути на перегонах.
Площадки разъездов и обгонных пунктов, размещаемых в легких топографических условиях, следует, по возможности, располагать на возвышениях профиля (горбах), а участки, предшествующие входным сигналам, на протяжении, равном полезной длине приемо-отправочных путей, — на уклонах, обеспечивающих трогание поезда с места. На раздельных пунктах новых линий, проектируемых с электрической тягой на постоянном токе, где предусматривается остановка полногрузных поездов, в том числе соединенных, продольный профиль станционной площадки и участка выхода в сторону затяжного подъема с ограничивающим уклоном должен обеспечивать разгон поездов до расчетной скорости на этом подъеме.
Стрелочные горловины при невозможности их размещения на указанных уклонах допускается располагать на уклонах не круче ограничивающего, уменьшенного на 2 ‰, а в особо трудных условиях, при соответствующем обосновании в проекте, — и на ограничивающем уклоне. Диспетчерские съезды и отдельные стрелочные переводы на главных путях за пределами горловин допускается размещать на любом продольном уклоне до ограничивающего включительно.
При переустройстве существующих разъездов и обгонных пунктов, на которых не предусматривается производство маневров, в тех случаях, когда размещение приемоотправочных путей в пределах полезной длины на горизонтальной площадке связано с перетрассировкой подходов, большими объемами земляных работ, переустройством искусственных сооружений и т. п., допускается проектировать удлинение приемо-отправочных путей на уклонах до руководящего включительно; при этом должны обеспечиваться условия безопасности движения поездов. При удлинении приемо-отправочных путей существующих станций, расположенных в особо трудных условиях, по согласованию с заказчиком, допускается размещать пути на уклонах не более 10 ‰.
При переустройстве существующих станций, разъездов и обгонных пунктов допускается сохранять существующие уклоны и длины отдельных элементов продольного профиля в не переустраиваемой части. Средний уклон путей, на которых предусматривается соединение или разъединение соединенных поездов, как правило, не должен превышать 6 ‰.
Профиль сортировочных устройств
Профиль сортировочных устройств (сортировочных горок, вытяжных путей со стрелочными горловинами на уклонах либо площадках) и обслуживаемых ими сортировочных путей проектируется согласно нормам и правилам проектирования сортировочных устройств. Сортировочные пути, на которых сортировку вагонов производят с вытяжных путей, в пределах стрелочной зоны следует располагать по возможности на спуске в сторону сортировки вагонов; крутизна спуска не должна превышать 2 ‰; там, где маневровые операции выполняются преимущественно с порожними вагонами, допускается располагать стрелочные горловины на спуске до 2,5 ‰.
Вытяжные пути за пределами стрелочной горловины станции следует располагать на горизонтальной площадке или на спуске (в сторону сортировки вагонов) не круче 2 ‰, а в трудных условиях допускается располагать на подъеме не круче 2 ‰ в сторону обслуживаемых путей. На промежуточных станциях продольный профиль вытяжных путей, используемых для работы сборных и вывозных поездов, в трудных условиях допускается проектировать в соответствии с продольным профилем смежного участка главного пути.
Стрелочные переводы на главных и приемоотправочных путях следует располагать вне пределов вертикальной кривой. В трудных условиях на линиях со скоростями движения поездов до 120 км/ч допускается размещать стрелочные переводы в пределах вертикальной кривой, радиус которой должен быть не менее 10 км. На прочих путях, не предназначенных для прохода организованных поездов, а также при переустройстве существующих и строительстве новых станций, разъездов и обгонных пунктов на существующих линиях, где не предусматриваются скорости движения поездов более 120 км/ч, стрелочные переводы допускается размещать в пределах вертикальной кривой, радиус которой должен быть не менее 5 км.
При проектировании продольного профиля сортировочных горок радиусы вертикальных кривых следует определять расчетом по условию обеспечения проходимости и предотвращения саморасцепа вагонов. При этом в пределах вертикальной кривой в виде исключения допускается располагать только переводную кривую стрелочного перевода; остряки и крестовины должны размещаться вне вертикальной кривой.
Для бесперебойного движения поездов ограничивающие уклоны при совпадении их с кривыми в плане уменьшаются на такое значение, которое эквивалентно дополнительному сопротивлению от кривой; в кривых малых радиусов может потребоваться дополнительное уменьшение ограничивающих уклонов вследствие снижения силы тяги из-за уменьшения коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами (смягчение уклонов в кривых). Смягчение ограничивающих уклонов производится также в тоннелях длиной 300 м и более и на подходах к ним со стороны подъёма, что компенсирует увеличение сопротивления воздушной среды в тоннеле и уменьшение коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами. В благоприятных топографических условиях участки, предшествующие входным сигналам раздельных пунктов, размещают на уклонах, обеспечивающих трогание поездов с места.
Влияние продольного профиля пути на строительную стоимость железной дороги обусловлено высотой насыпей и глубиной выемок, определяющих объёмы земляных работ и необходимость возведения искусственных сооружений. От очертания продольного профиля пути зависят эксплуатационные расходы, поскольку продольный профиль пути влияет на скорости поездов, расход электроэнергии (топлива), а также расходы по содержанию пути, так как высота, глубина и протяжённость насыпей и выемок определяют расходы на борьбу со снежными заносами.
При реконструкции существующих железных дорог и строительстве вторых путей на однопутных железных дорогах при проектировании продольного профиля пути стремятся максимально сохранить существующее земляное полотно и обеспечить минимум срезок и досыпок балласта.
Руководящий уклон
В практике проектирования различают следующие виды ограничивающих уклонов: руководящий, инерционный, уравновешенный и уклоны усиленной тяги. Руководящий уклон – наибольший уклон неограниченного протяжения, при движении на подъем по которому поезда расчетной массы с одиночной тягой устанавливается скорость, равная расчетно-минимальной для данного локомотива. Нормативные документы (СНиП 32-01-95, СТН Ц-01-95) регламентируют максимальные значения руководящего уклона в зависимости от категории ж. д. от 9 до 40%о, при этом большие значения соответствуют более низким категориям дорог.
Инерционные уклоны
Инерционные уклоны превышают крутизну руководящего уклона и могут быть допущены на локальных участках, где поезд, используя кинетическую энергию (наряду с силой тяги), следует по всей длине элемента со скоростью не ниже ее расчетно-минимального значения. Обычно это выходы из углублений продольного профиля при сравнительно непротяженных элементах ограничивающего уклона. Поскольку фактические скорости подхода к таким элементам могут отличаться от расчетных, применение инерционных уклонов ограничено (как правило, только для переустраиваемых ж. д.). На новых линиях для повышения надежности эксплуатации инерционные уклоны не рекомендованы.
Уклоны усиленной тяги
На ж.-д. линиях, проложенных через горные хребты или высокие водоразделы, часто имеет место концентрация больших высотных препятствий на участках, примыкающих к водораздельной линии. В этих случаях рационально использовать на таких участках (длиной не менее одного перегона) уклоны усиленной тяги, которые преодолеваются за счет силы тяги нескольких локомотивов. При использовании одинаковых локомотивов или их секций эти уклоны называют уклонами кратной тяги. В СТН Ц-01-95 приведена таблица с величинами уклонов двойной и тройной тяги в соответствии с руководящими уклонами. Максимальные значения уклонов ограниченной тяги во всех случаях должны обеспечивать безопасность движения исходя из условий работы тормозных средств поезда.
Для обеспечения безопасности и плавности движения поездов при укладке проектной линии новой или переустраиваемой ж. д. необходимо учитывать нормы проектирования продольного профиля по минимальным длинам элементов и максимальной алгебраической разности смежных уклонов. Таким образом ограничивают дополнительное усилие в сцепных приборах, вызванное различным сопротивлением от уклона на смежных элементах. Процесс возникновения и распространения продольных усилий в поезде от переломов профиля зависит также от режимов и скорости движения поезда. Важной величиной является количество переломов под поездом, влияющее на длину элемента. Исследованиями выявлены радиусы допустимого очертания проектной линии, при которых обеспечивается необходимая безопасность и плавность движения поездов. При замене этого очертания описанными вокруг него прямолинейными отрезками получены нормативные значения минимальных длин элементов и максимальных алгебраических разностей уклонов, приведенные в СТН Ц-01-95. Эти нормы зависят от категории дороги, характеризующей эксплуатационные условия, в частности скорости движения, а также от полезной длины приемо-отправочных путей, определяющей протяженность поезда. Для учета режимов движения поездов и их возможного изменения приведены рекомендуемые (более строгие) и допускаемые нормы. Допускаемые нормы можно применять только на участках со сравнительно невысокими скоростями и устойчивыми режимами движения поездов (выпуклое очертание проектной линии, нетормозные участки движения поездов). Минимальные значения длин элементов продольного профиля составляют 200-400 м, а максимальные величины алгебраической разности не должны превышать 3-20%о. В проектах реконструкции линии или строительства дополнительных главных путей должны быть выполнены те же требования, что и для новых ж. д., однако в сложных условиях для сохранения существующих сооружений допускается применение норм для следующей (более низкой) категории.
Наряду с этим на переломах профиля для уменьшения вертикальных ускорений и обеспечения необходимой плавности движения устраивают вертикальные кривые. Величина радиуса этих кривых зависит от скоростей движения и рекомендована в нормативных документах в пределах 3-20 км в зависимости от категории ж. д. Вертикальные кривые для упрощения их разбивки и содержания должны размещаться вне переходных кривых и не совпадать с пролетными строениями мостов и путепроводов с безбалластной проезжей частью, а также горловинами раздельных пунктов. Расстояние от перелома продольного профиля до конца переходной кривой или до пролетного строения должно быть не менее тангенса вертикальной кривой, равного T=(RвΔi)/2000, где Rв – радиус вертикальной кривой, м.
Особое внимание при проектировании продольного профиля уделяют обеспечению благоприятного водоотвода, исключающего затопление или размыв земляного полотна паводковыми водами. На участках подхода к водопропускным сооружениям через большие водные препятствия в пределах паводковых разливов бровка земляного полотна (проектная линия для новой ж. д.) должна возвышаться над наибольшим расчетным уровнем с учетом подпора, наката волны на насыпь, ветрового нагона, приливных и ледовых явлений не менее чем на 0,5 м. Аналогичным образом ограничивают положение дна лотка тоннеля с запасом в 1 м. В местах расположения малых водопропускных сооружений (труб, мостов и др.) бровка земляного полотна должна быть выше уровня подпертых вод с учетом аккумуляции при наименьшей вероятности превышения расходов воды на 0,5 м, а для труб, работающих в полунапорном режиме,- на 1,0 м.
Для обеспечения бесперебойности движения поездов должны быть выполнены расчетные условия по определению максимальной массы составов, в которых учитывают только дополнительное сопротивление от ограничивающего уклона. Поэтому при расположении руководящего или другого ограничивающего уклона на кривой его следует уменьшить (смягчить) на величину дополнительного сопротивления от кривой. Смягчение выполняют на протяжении всей кривой. Кроме этого, в кривых радиусом менее 500 м (при электрической тяге) и менее 800 м (при тепловозной тяге) уменьшается сцепление колес с рельсами, что также может потребовать смягчения ограничивающего уклона. При расположении тоннелей длиной более 300 м на ограничивающих уклонах следует выполнять смягчение уклона вследствие увеличения сопротивления движению и повышенной влажности, из-за которой уменьшается сцепление колес с рельсами. Это смягчение должно быть выполнено не только в пределах кривой, но и перед ней (на расчетном протяжении).
При проектировании продольного профиля ж. д. в условиях снегозаносимости проектную линию укладывают так, чтобы земляное полотно было в виде насыпи, высота которой превышала расчетную толщину снежного покрова на 0,7-1,0 м. Чтобы избежать заноса ж.-д. линии песком в районах распространения подвижных песков, рекомендуется укладывать проектную линию также в виде насыпи, высота которой была бы не менее 0,9 м.
Особые требования предъявляют к продольному профилю в пределах станций, разъездов и обгонных пунктов. Продольный профиль на дополнительных главных путях, располагаемых на общем земляном полотне с существующим, проектируют в одном уровне. Допускается лишь временная разность уровней (до производства капитального ремонта верхнего строения пути), величина которой не должна превышать 0,1-0,25 м.
Для разработки проекта продольного профиля в современных условиях используют новые информационные технологии, позволяющие не только автоматизировать расчетно-графические операции, необходимые в этой работе, но и оптимизировать положение проектной линии с учетом различных критериев и технических ограничений. Такие технологии разработаны в ЦНИИС и МИИТ.
Меры против самопроизвольного ухода вагонов
Во всех случаях расположения приемо-отправочных путей в пределах полезной длины на уклонах следует предусматривать меры против самопроизвольного ухода вагонов (составов) за пределы полезной длины путей, а величина среднего уклона в пределах полезной длины путей должна обеспечивать условия удержания поездов вспомогательными тормозами локомотивов, а также условия трогания поездов с места.
Развязки подходов в железнодорожных узлах и соединительные пути, предусматриваемые исключительно для движения поездов в одном направлении, допускается располагать в трудных условиях на спусках круче ограничивающего уклона, но не более наибольшего значения уклона, установленного для линий данной категории.
Пассажирские остановочные пункты разрешается располагать на уклонах, допускающих трогание с места пассажирских поездов, в том числе повышенной длины и соединенных.
Пути у погрузочно-выгрузочных платформ и площадок, пути, предназначенные для стоянки составов или вагонов без локомотивов, а также пути экипировки и стоянки локомотивов следует располагать на горизонтальных площадках. В трудных условиях допускается располагать указанные пути на уклонах до 2,5 ‰.
Пути для стоянки пассажирских составов и отдельных вагонов на пассажирских и пассажирских технических станциях и пути в зданиях следует располагать на горизонтальных площадках.
Во всех случаях надлежит предусматривать меры против самопроизвольного ухода вагонов, проектируя при возможности профиль вогнутого очертания.
Величину уклонов внутристанционных соединительных путей, а также путей для перестановки составов, подачи вагонов к бункерам и складам следует принимать с учетом массы обращающихся по этим путям составов и силы тяги локомотивов, но не более величины уклонов, установленных для данной категории линии.
Уклоны путей, предназначенных для передвижения только локомотивов и моторвагонных секций, следует принимать не более 40 ‰.
При проектировании продольного профиля внутристанционных соединительных и ходовых путей разрешается применять допускаемые нормы, указанные для линий IV категории.
Расстояние от ворот здания или начала грузового фронта до начала вертикальной кривой в профиле, а также до начала круговой кривой в плане должно быть не менее длины наиболее длинного вагона (секции локомотива), подаваемого под погрузку, выгрузку или в ремонт. В трудных условиях для переустраиваемых путей это расстояние допускается уменьшать до 2 м.