3.1. Основы проектирования и постройки железных дорог

Железнодорожные линии сооружаются для освоения новых районов, разгрузки грузонапряженных направлений, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов. Новые линии сооружаются в соот-ветствии со строительными нормами и правилами (СНиП П-39-76), согласно которым при проектировании предусматривается деление новых железных дорог и подъездных путей колеи 1520 мм на несколько категорий. От категории линии зависят основные параметры и технические условия ее проектирования, мощность всех устройств линии. К I категории относятся магистрали, обеспечивающие общегосударственные связи внутри страны или в сообщениях с другими странами (с числом пар пассажирских поездов на 5-й год эксплуатации линии 12 и более); ко II - магистрали, обеспечивающие межрайонные перевозки внутри страны или в сообщениях с другими странами (с числом пар пассажирских поездов 5-12); к III - линии, обеспечивающие перевозки местного значения: к IV - подъездные пути и соединительные пути на станциях с максимальной скоростью движения не более 40 км/час. От категории линии зависят основные параметры и технические условия ее проектирования, допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии.

Пространственное положение продольной оси пути, проходящей на уровне бровки земляного полотна, называется трассой железнодорожной линии. Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии.

Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом (рис. 3.1), а вертикальный разрез по трассе -продольным профилем линии (рис.3.2). Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути, других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, называется полосой отвода.

Рис. 3.1. План железнодорожной линии:

НК - начало кривой: ВУ - вершина угла поворота;

КК - конец кривой; R - радиус кривой; - угол поворота

Рис. 3.2. Продольный профиль железнодорожной линии:

l - длина элемента профиля,

h - высота элемента профиля;

 - угол наклона элемента профиля к горизонту

План железнодорожной линии проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а профиль - в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами. Основными параметрами кривой являются: угол поворота  . зависящий от условий местности, радиус R, обусловленный категорией линии, длина кривой К = R / 180⁰ и тангенс, т.е. расстояние от начала или конца кривой до вершины угла поворота: Т = R*tg/2. Рис. 3.3.

Рис.3.3. Элементы круговой линии:

НК- начало кривой; ВУ- вершина угла поворота;

КК-конец кривой

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения (наибольшая скорость движения в кривой в зависимости от радиуса R может быть приближенно вычислена по формуле V =4,6 R км/час), повышенный боковой износ рельсов и колес подвижного состава, удлинение линии, повышают сопротивление движению и ухудшают видимость.

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые они сопрягаются с прямыми участками с помощью переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от  до радиуса круговой кривой R. Между смежными кривыми предусматриваются прямые вставки от 30 до 150 м в зависимости от категории линии и направления кривых (в одну или разные стороны).

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов элементов h и их длиной l. Крутизна измеряется в тысячных долях промиллях –⁰/₀₀ и равна частному от деления разности отметок конечных точек элемента профиля на его длину (рис. 1.4). Так, если h = 5 м, a

l = 5000 м, то i ⁼ 5/5000 = 0,001 ⁼ 1⁰/₀₀ .

Из рис.3.4. видно, что крутизна уклона создает движению поезда дополнительное сопротивление от подъема:

W_i = Q * sin  = Q *tg  = Q i 10^-3 ,

где Q - масса поезда;

I - число тысячных подъема.

От крутизны подъема на руководящем уклоне зависит масса состава поезда. Руководящим уклоном I_р называется наибольший затяжной уклон, на котором при движении на подъем грузового поезда расчетной массы с принятым на данной линии типом локомотива, скорость поезда установится равной расчетной для данного типа локомотива.

Величина этого уклона зависит от категории линии, топографических условий и устанавливается технико-экономическими расчетами с учетом унификации весовых норм по участкам направления.

Постройке железных дорог предшествуют изыскания и их проек-тирование. Целью изысканий является изучение условий строительства и эксплуатации будущей дороги, сбор и подготовка необходимых материалов для проектирования. Основная задача проектирования заключается в разработке наиболее рационального проекта новой железной дороги, которая бы полностью удовлетворяла потребности в перевозках с учетом их роста в перспективе.

Основным методом определения рационального решения при проектировании железных дорог является разработка нескольких конкурентноспособных вариантов и выбор наилучшего из них в результате технико-экономического сравнения. Все сравниваемые варианты должны разрабатываться на основе общих исходных данных - при одинаковых размерах движения, единых технических условиях и нормативах. одинаковых эксплуатационных требованиях.

Строительство железной дороги включает комплекс различных по назначению, но взаимосвязанных строительных и монтажных работ, в результате которых создаются железнодорожные пути и сооружения, необходимые для обеспечения перевозочного процесса. В основе организации железнодорожного строительства лежат общие для строительной индустрии принципы: плановость (строгое подчинение деятельности строительных организаций заданиям), индустриальность, комплексная механизация и автоматизация производства, поточность строительства, специализация строительно-монтажных организаций, круглогодичность производства работ.