Варфоломеев В.В. Устройство пути и станций
.pdfВ.В. ВАРФОЛОМЕЕВ Л. П. КОЛОДИЙ
УСТРОЙСТВО ПУТИ И СТАНЦИЙ
Утверждено Управлением кадров
и учебных заведений МПС
в качестве учебника для учащихся техникумов железнодорожного транспорта
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1992
УДК 625ДЩ656.21
Варфоломеев В. |
В., Колодий J1. П. Устройство пути и станций: Учеб. |
для техникумов ж.-д. |
транспорта. М., Транспорт, 1992.— 303 с. |
Рассматриваю тся |
конструкции железнодорожного пути, станций и узлов, |
требования, предъявляемые к ним, организация путевого и станционного хозяйства, содержание и ремонт пути. П риводятся краткая характеристика работы уст ройств, порядок н основные нормы их проектирования, необходимый справочный материал, примеры расчетов отдельных элементов пути и станций.
Д л я учащ ихся |
техникумов специальности «Организация перевозок и управле |
||||
ние движением на |
железнодорожном |
транспорте». |
• |
||
Ил. 234, |
табл. |
11. |
|
|
|
К н и г у |
н а п и с а л и : введение, |
главы 1— 9, |
19 — В. В. Варфоломеев; |
||
главы |
10— 12, 14— 18, приложения — Л . П. Колодий; глава 13 — В. В. Варфоло |
||||
меев, |
Л . П. Колодий |
|
|
Р е ц е н з е н т ы - И. П. Старшов, И. Я. Павлова
Р е д а к т о р А. Н. Пономарева
3202050000-2Z-4 |
91-92 |
|
В |
|
|
049{01)-92 |
© В арф олом еев В |
В , |
|
Колодий Л |
П ; |
ISB N 5-277-00677-Х |
1992 |
В В Е Д Е Н И Е
В |
единой |
транспортной |
системе |
димое путевое развитие и другие уст |
||||||||||||||||
страны, |
обеспечивающей |
потребнос |
ройства в зависимости от назначения |
|||||||||||||||||
ти народного хозяйства и населения |
той |
или иной станции. |
|
|
|
|
||||||||||||||
в перевозках, |
важ ная |
роль принад |
Одним из оснрвных элементов ж е |
|||||||||||||||||
лежит железнодорожному транспор |
лезнодорожного транспорта |
являет |
||||||||||||||||||
ту. Часто железные дороги сравни |
ся путь. Его конструкция представ |
|||||||||||||||||||
вают с кровеносной системой, без |
ляет |
собой |
комплекс |
инженерных |
||||||||||||||||
которой |
невозможна жизнедеятель |
сооружений |
и устройств, |
предназна |
||||||||||||||||
ность нашей страны. |
|
|
|
|
ченных для перемещения подвижного |
|||||||||||||||
На железные |
дороги |
приходится |
состава |
и отвечающих |
требованиям |
|||||||||||||||
около половины грузооборота и трети |
долговременной и безопасной рабо |
|||||||||||||||||||
пассажирооборога всех видов транс |
ты. Путь состоит из нижнего и |
|||||||||||||||||||
порта. Ведущее положение железно |
верхнего строения. К нижнему отно |
|||||||||||||||||||
дорожного транспорта |
объясняется |
сят земляное полотно и искусствен |
||||||||||||||||||
такими |
качествами, как |
обеспечение |
ные |
сооружения. |
Зем ляное |
полот |
||||||||||||||
массовых перевозок любых грузов на |
но — это сооружение из грунта. И с |
|||||||||||||||||||
дальние |
расстояния, |
возможность |
кусственные |
сооружения |
(мосты, |
|||||||||||||||
работы независимо от времени года и |
трубы, тоннели) сооружают в местах |
|||||||||||||||||||
климатических |
условий, |
невысокая |
пересечения железнодорожного пути |
|||||||||||||||||
себестоимость |
перевозок |
и |
высокая |
с реками, оврагами. Д ля преодоления |
||||||||||||||||
скорость доставки |
груза. |
|
|
|
горных хребтов прокладывают тонне |
|||||||||||||||
Ж елезн од орож н ы й |
|
тр ан сп орт |
ли. |
Н а |
земляное |
полотно |
уклады |
|||||||||||||
представляет собой в настоящее вре |
вают верхнее строение. К нему отно |
|||||||||||||||||||
мя |
огромную |
разветвленную |
сеть, |
сят балласт, шпалы и другие под- |
||||||||||||||||
составляющую более 150 тыс. км, |
рельсовые опоры, рельсы, скрепления |
|||||||||||||||||||
имеющую |
сложные |
инженерные со |
рельсов со шпалами и между собой, |
|||||||||||||||||
оружения |
и |
технические |
средства. |
стрелочные переводы. |
|
|
|
|
||||||||||||
Ж елезнодорожные линии соединяют |
Работа техника-эксплуатационни |
|||||||||||||||||||
все жизненно важные районы стра |
ка требует глубокого знания всего |
|||||||||||||||||||
ны, что способствует их ускоренному |
железнодорожного |
хозяйства. |
Так, |
|||||||||||||||||
развитию. |
|
|
|
|
|
|
|
|
начальники станций возглавляют ко |
|||||||||||
К аж дая линия делится на перего |
миссии |
по ежемесячному |
контролю |
|||||||||||||||||
ны, по которым осуществляется толь |
за состоянием путей и стрелочных |
|||||||||||||||||||
ко перемещение поездов. В зависи |
переводов, устройств С Ц Б на |
стан |
||||||||||||||||||
мости от количества поездов пере |
ции. Дежурные по станции управля |
|||||||||||||||||||
гоны могут быть однопутными или |
ют |
поездной |
и маневровой |
работой |
||||||||||||||||
двухпутными, а в пригородных зонах |
в |
условиях |
постоянно |
меняющейся |
||||||||||||||||
крупнейших городов — трех- и четы |
оперативной |
обстановки |
и |
должны |
||||||||||||||||
рехпутными. |
Д ля |
обеспечения |
без |
знать |
возможности |
технических |
||||||||||||||
опасного пропуска требуемого коли |
средств для правильного планирова |
|||||||||||||||||||
чества |
поездов |
перегоны |
оборудуют |
ния работы-. Знание схем различных |
||||||||||||||||
устройствами сигнализации и блоки |
станций позволяет быстро знако |
|||||||||||||||||||
ровки, |
а |
на |
электрифицированных |
миться с особенностями работы той |
||||||||||||||||
линиях и устройствами электроснаб |
или иной станции, видеть ее резервы |
|||||||||||||||||||
жения. Все операции с поездами и |
и узкие места, возможности приме |
|||||||||||||||||||
вагонами, а также пассажирские и |
нения передовых технологий |
работы |
||||||||||||||||||
грузовые |
операции |
выполняются на |
и необходимые конструктивные изме |
|||||||||||||||||
станциях, имеющих для этого необхо |
нения для этого. |
|
|
|
|
|
3
Ч а с т ь I
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО
1. ПЛАН, ТРАССА И ПРОФИЛЬ ПУТИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.1. План местности |
Балтийского моря (в этом случае |
|||||||
в горизонталях |
отметки |
называют |
|
абсолютными), |
||||
Изыскания железных дорог начи |
так и от горизонта, зафиксирован |
|||||||
ного 'н а |
местности |
специальными |
||||||
наются с масштабной съемки мест |
знаками — реперами |
(в |
этом слу |
|||||
ности в полосе предполагаемой трас |
чае отметки |
называют |
у с л о в н ы |
|||||
сы, называемой планом. Неровности |
м и ) . План |
местности в горизонта |
||||||
поверхности земли изображают на |
лях дает представление о рельефе |
|||||||
плане местности горизонталями (рис. |
местности. Чем дальш е друг от друга |
|||||||
1.1). Горизонт али— это контуры во |
располагаются горизонтали, тем по- |
|||||||
ображаемого пересечения земной по |
ложе местность. В гористой мест |
|||||||
верхности горизонтальными плоскос |
ности горизонтали |
находятся близко |
||||||
тями через равные по высоте про |
■друг от |
друга |
и |
даж е |
сливаются, |
|||
межутки (в зависимости от масш та |
что говорит о крутых склонах. Такие |
|||||||
ба карты через 1; 5; 10; 20 м и более). |
сведения |
необходимы |
проектиров |
|||||
Отсчеты высоты (отметки) до вооб |
щикам |
для |
|
правильного |
выбора |
|||
ражаемой плоскости сечения могут |
расположения |
станционных |
площ а |
|||||
определяться как от среднего уровня |
док и направления железнодорожных |
Рис. 1.1. П лан местности в горизонталях
4
линий. Планы в горизонталях со ставляют в масш табах 1:10 000; 1:5000; 1:2000; 1:1000 с помощью геодезических инструментов.
1.2.Геодезические работы
иинструменты
Геодезия — наука о производстве
измерений на местности для отобра жения земной поверхности, а также дорог, населенных пунктов и других
сооружений |
на |
планах и |
картах. |
Д ля измерения |
на местности углов |
||
пользуются |
гониометрами, |
буссоля |
ми, теодолитами. Более современные приборы — это светодальномеры СМ-5, СТ-5, электронные тахеометры
и др. |
Д ля |
измерения расстояний |
|
используют |
также мерные |
ленты, |
|
рулетки. |
|
|
|
Инструментом для измерения раз |
|||
ности |
отметок на местности |
служит |
нивелир (рис. 1.2, а) с нивелирными рейками (рис. 1.2, б). Основными частями нивелира являются: зри тельная труба 1, устанавливаемая при измерениях с помощью уровня 2 в строго горизонтальное положение. Д ля определения превышения точки В над точкой А (рис. 1.2, в) в этих точках отвесно ставят рейки нулевой отметкой вниз. Нивелир ставят меж ду ними посередине. Н аправляя ви зирную ось нивелира последователь но на обе рейки, делают по ним
отсчеты а и b и находят превышение: h = a — b.
Зная отметку Н\ (абсолютную или условную), точки А и превышение h,
получают |
отметку |
Нч |
точки |
В: |
Нч = H \-\-h. |
Если |
по оси |
проекти |
|
руемой железнодорожной |
линии |
от |
ложить в масштабе все горизонталь ные отрезки и их вертикальные отметки и эти «тметки соединить друг с другом, то полученная ломаная
линия будет |
представлять собой |
продольный |
профиль направления |
А — В. |
|
1.3. Трасса и план железнодорожных линий
Положение оси железнодорожной линии в плане и профиле назы вают трассой, а ее проектирование —
трассированием. Трасса дороги должна проходить как можно ближе к населенным пунктам. При этом выбирают наиболее удобные места пересечения рек и легкие рельефы местности, что вызывает неизбежные отклонения трассы от кратчайшего направления. Если отклонения будут наименьшими, то расстояние сокра тится, а. следовательно, уменьшатся расходы на перевозку грузов и пас сажиров. Трассу железнодорожной линии, изображенную на плане местности в определенном масштабе
8)
Рис I 2 Нивелир (а) и нивелирная рейка (б), нивелирование из середины (в)
5
с указанием километров, пикетов, начала и конца кривых, положения искусственных сооружений и ситуа ции прилегающей местности, назы вают планом железнодорожной ли нии.
Ж елезнодорожные линии в зависи мости от необходимой точности про ектирования изображаю т в масш та бах, указанных в § 1.1. В плане линия состоит из прямых и криволинейных участков, которые неизбежно возни кают при обходе препятствий (воз вышенностей, болот, озер и т. п.). При проектировании кривых возника'ет необходимость расчетов их гео-
ч) т
|
нпк |
|
|
т |
|
|
Рис. |
1 4 |
С хема сопряжения прямого участ |
||||
ка с переходной кривой- |
|
|
||||
а — план, |
б — возвы ш ение наруж ной рельсовой |
|||||
нити |
над |
внутренней, / — прям ой |
участок, |
I I — |
||
переходная кри вая, |
I I I — круговая |
кри вая, |
н, — |
|||
н аруж н ая |
рельсовая |
нить, в — внутренняя |
рель |
|||
совая |
нить, |
Н П К — н ачало переходной кривой, |
||||
К П К — конец |
переходной кривой |
|
|
метрических характеристик. На рис. 1.3 приведена схема круговой кривой, которая характеризуется углом пово
рота, а, |
радиусом R, тангенсом Т и |
длиной |
К. |
У г о л |
п о в о р о т а — это внешний |
угол между первоначальным и откло ненным направлениями оси линии. Т а н г е н с о м называют расстояние от вершины угла поворота до начала или конца кривой. И з прямоуголь ного треугольника СОН (см. рис. 1.3)
следует, |
что; |
7’ = |
/?tg(a/2); '1\ = 2яУ?а/360 = |
|
= 0,01745i?a. |
Если прямой участок пути сопря жен непосредственно с круговой кри вой, то при входе на нее подвиж ного состава мгновенно возникают центробежные силы /, прямо про порциональные скорости движения и обратно пропорциональные радиусу кривой:
l = m v 2/ R , |
(1.1) |
где m — масса подвижного состава; v — скорость движения; R — радиус круговой кривой.
.Отсюда следует: чем меньше R, тем больше центробежная сила /. Это создает удары колес о рельсы при входе в кривую, что вызывает интенсивный износ пути, подвижного состава, а такж е при значительных скоростях движения создает угрозу безопасности движения. Чтобы обес печить плановое движение, между прямым участком пути и круговой кривой радиусом R укладывают
переходную кривую (рис. 1.4) пере менного радиуса, где радиус меняет ся ojоо до R круговой кривой. В последнем случае при плавном из менении радиуса происходит столь ж е плавное нарастание центробеж ной силы, что частично устраняет вредные последствия. Из формулы ( 1.1) следует также, что на линиях с высокими скоростями движения для уменьшения центробежной силы не обходимо укладывать кривые воз можно больших радиусов.
6
В Зависи м ости от гр у зо н а п р я ж е н ности ж ел е зн о д о р о ж н о й линии и скорости д в и ж е н и я п о езд о в н а д а н -' ном у ч астк е дороги р азл и ч аю т линии
I — V категорий . |
|
|
|
|
|
|
|||
П о д |
гр узо н а п р яж ен н о ст ью |
|
пони |
||||||
м аю т |
к оли чество |
м иллионов |
тонн |
||||||
г р у за, |
п еревози м ы х |
з а |
год, |
прихо |
|||||
д я щ и х с я |
н а |
1 км |
пути. Н а у частк ах |
||||||
линий |
I |
к атего р и и |
(м аги с тр а л и |
п ер |
|||||
востепен ного |
зн а ч е н и я ), |
на главны х |
|||||||
п у тях |
р азд ел ьн ы х |
пунктов |
р ади у с |
||||||
и ск р и в л ен и я |
р еко м ен д у ется |
п роек |
|||||||
т и р о в ат ь |
4000 — 1500 |
м. Н а ли н и ях |
с |
||||||
м еньш ей |
гр у зо н ап р яж ен н о стью , |
а |
|||||||
т а к ж е |
в |
зави си м о сти |
от |
то п о гр аф и |
|||||
ческих |
услови й р ади у с |
м о ж ет |
бы ть |
ум еньш ен .
1,4. Продольный профиль пути
Н ер о вн о сти |
зем ной поверхности |
при п р о к л а д к е |
ж ел езн о й дороги |
вы р ав н и ваю т срезкой или подсы пкой зем ли . П о это м у п р о д о ль н ы й п р о ф и ль
линии |
(рис. 1 .5 ), |
п р ед ставл яю щ и й |
|
собой |
и зо б р аж е н и е |
в 'вер ти к ал ьн о й |
|
п лоскости оси |
пр о екти р у ем о го з е м |
||
л я н о го |
п олотна |
ж ел е зн о й дороги и |
зем ной поверхности, состоит из го р и
зо н тал ьн ы х |
и |
н аклонны х у частк о в . |
||
В зави си м о сти |
от |
н а п р а в л е н и я д в и |
||
ж ен и я один |
и тот ж е у часто к |
м о ж ет |
||
бы ть под ъ ем о м |
и |
спуском . |
О б щ ее |
н а зв а н и е н аклон н ы х у |
частк о в — ук - |
ло н б 1. К р у ти зн а уклона |
i определяет- |
ся отношением i = h /l, т. е. tg a угла наклона. З а основание берется рас стояние 100.0 м; высота h измеряется такж е в метрах, поэтому крутизну уклона принято измерять не граду сами угла наклона, а т ы с я ч н ы м и . Так, если h = 5 м, то (= 5 м/1000 м = = 0,005. Тысячные можно обозна чать как десятичной дробью, так и целым числом с добавлением к этому числу знака %0. Так, для данного примера i — 5/1000 = 0,005 = 5 %d.
При проектировании линии крутиз на уклонов может быть разной. Ее стремятся проектировать такой, что бы объем земляных работ был на именьшим. Но поскольку от крутизны уклона зависит допускаемая масса поезда, за предельную крутизну на проектируемом участке принимают р у к о в о д я щ и й у к л о н линии, крутизна которого устанавливается в зависимости от объема перевозок, топографических условий, массы по ездов, скорости, т. е. от категории линии. Так, для линий I и II катего рий устанавливают руководящий ук лон не более 15 %о, для линий III категории — 20 %о.
Длина отдельного элемента про дольного профиля должна быть не менее половины длины обычного гру зового поезда, во всех случаях не менее 200 м. Элементы продольного профиля сопрягаются между собой при алгебраической разности укло нов более 3 %о вертикальными кривы ми радиусом не менее 15 000 м на линиях I категории, 10 000 м— на линиях II и III категорий и не менее 5000 м — на линиях IV категории.
Тангенс вертикальной кривой
где R — радиус вертикальной кривой, м; О и г2 — уклоны сопрягаемых элемен тов, %0.
Различаю т |
два |
вида Цродольного |
профиля линии; |
н о р м а л ь н ы й |
|
(подробный) |
и |
с о к р а щ е н н ы й , |
отличающиеся масштабами, в кото рых их вычерчивают, и полнотой
сведений. Нормальный продольный профиль (см. рис. 1.5) выполняют по установленной форме в масштабе для горизонтальных расстояний 1:10000, а вертикальных— 1:1000. Н ижняя его часть называется сеткой, а верхняя представляет собой собст венно профиль. Внизу сетки распо ложена линия плана. Прямые участ ки показаны горизонтальными от резками, длина участков дается в метрах, а под ними направление прямой (румбы). Криволинейные участки изображаю тся дугами. При чем, если линия поворачивает впра во, дугу располагают справа по счету километража ц наоборот. Внутри ду ги дана ее геометрическая харак теристика (углы поворота, радиусы, тангенсы, общ ая длина кривой и дли на переходной кривой). Ниже линии плана располагают километровые от метки, а выше .— пикетаж. Между пикетами располагают также в точ ках перелома профиля или рельефа черточки (плюсы) с указанием рас стояний до ближайших пикетов. Еще выше расположены отметки земли или ч е р н ы е отметки, которые оп ределяются при съемке трассы спосо бами, указанными в § 1.2.
В графе „Проектные уклоны” пло щадки показывают горизонтальными линиями, уклоны — наклонными ли ниями с направлением уклона. Над линией указывают уклоны в тысяч ных, под линией — длину участка в метрах. Цифры у вертикальных ли ний указывают расстояния до бли жайших пикетов в метрах.
Отметки проектной бровки зем ля ного полотна называют часто к р а с н ы м и отметками. Они отсчитаны от того же уровня, что и черные отметки.
Графа «Ординаты» повторяет пи кеты и плюсы для облегчения по строения продольного профиля.
В следующей графе изображена ситуация прилегающей местности на 100 м в обе стороны от оси пути (овраги, дороги, лес, река, схемы путевого развития раздельных пунк тов, населенные пункты и т. п.). В
•8
Рис. 1.6. Характеристика местности в заданном направлении А — В:
а — план местности; б — профиль местности
верхней графе даны сведения о грун тах.
Профиль земли |
представляет |
со |
|||
бой ломаную |
линию, соединяющую |
||||
отметки |
земли |
по |
каждому |
пикету |
|
и плюсу. |
З а начало отсчета |
по |
оси |
||
абсцисс |
(крайняя |
вертикальная |
ли |
ния) |
принимают произвольную |
от |
|
метку, |
расположенную на |
5— 10 |
м |
ниже |
самой минимальной |
отметки. |
В точках перелома проектного про филя откладывают красные отметки и соединяют их линиями. Таким об разом получают проектный продоль ный профиль. Разность между черны ми* и- красными отметками называют р а б о ч и м и отметками. Они указы вают высоту насыпей (цифры над линией профиля) и глубину выемок (под линией профиля). На линии профиля указывают такж е оси раз дельных пунктов, искусственных со оружений, путевых зданий и других объектов. В учебных целях количест во данных может быть сокращено. Подробно разработка профиля дана в инструктивных указаниях.
Рассмотрим порядок построения продольного профиля (рис. 1.6 ) по линии трассы А — В. Сначала линию
А — В разбивают |
на |
пикеты (100 м) |
в масштабе плана |
(карты 1). Н аме |
|
ченное на плане |
направление пути |
в точках а, в, г пересекает горизон тали. Отметки земли в точках пересе чения с горизонталями соответствуют номерам горизонталей. Отметки то чек (пикетов, точек перелома про филя) , 'расположенных между гори-
1При разработке профилей необходимо научиться реш ать масштабные задачи по переводу фактического расстояния (м в мм масш таба и наоборот).
Пример 1. |
Отрезок 100 |
>м |
(пикет) |
|
следует отложить в М |
1:10 000. |
|
|
|
Р е ш е н и е . |
Такой |
масштаб |
показывает, |
|
что масштабное |
изображение в |
10 000 раз |
||
меньше натурального, |
следовательно, |
длину |
отрезка (в м) следует перевести в мм и
разделить |
на масш таб: |
100 м = 100 000 мм: |
1 0 0 0 0 = 1 0 |
мм, т. е. пикет в М 1:10000 равен |
|
10 мм. |
|
|
Пример |
2. На |
масш табном плане |
(М 1:2000) отрезок при измерении линейкой соответствует 25 мм. Какова длина отрезка
вметрах фактической длины?
Ре ш е н и е . Отрезок изображен в умень шенном масштабе, следовательно, его факти ческая длина больше изображаемой. Сте
пень увеличения |
соответствует масштабу. |
25 мм-2000 = 50 000 |
мм = 50 м. |
9