2. Основы выбора направления проектируемой жд и руководящего уклона.

На выбор направления проектируемой жд оказывают влияние экономические и природные условия

Экономические условия определяют опорные пункты трассы, т.е. те экономические центры района, через которые или вблизи которых должна пройти проектируемая жд.

Природные условия определяют фиксированные точки, т.е. точки на местности, через которые целесообразно провести трассу по топографическим и другим природным условиям.

Опорные пункты и фиксированные точки могут быть сформированы в возможные варианты направления

Количественные характеристики направления:

1. Геодезическая (воздушная) линия L₀, км

2. Длина по прямой отдельных участков l₀, км

3. Уклон естественный (средний) i_ест(ср) = h/l₀

4. Сумма преодолеваемых высот (туда и обратно) ∑h_т(о)

5. Количество пересекаемых крупных водотоков.

Руководящий (расчётный) уклон - iр – это уклон неограниченной протяжённости, преодолеваемый поездом расчётной массы с расчётной скоростью с одним локомотивом.

i_p = (F_к(р) - P*₀’*g - Q*₀’’*g) / ((P+Q)*g)

F_к(р) – расчётная сила тяги;

P – масса локомотива;

Q – масса состава вагонов:

(P+Q) – масса поезда

g=9.81

₀’ и ₀’’ – основные удельные сопротивления соответственно локомотива и вагонного состава

Для особо грузонапряжённых линий i_p ≤ 9 ‰; на линиях I категории i_p ≤ 12 ‰, II категории - i_p ≤ 15 ‰

3. Элементы продольного профиля трассы. Классификация уклонов. Сопряжение элементов продольного профиля.

Продольный профиль жд характеризуется крутизной, длинной и способами сопряжения смежных (соседних) элементов в точках их пересечения.

Крутизна элемента определяется его уклоном i, т.е. тангенсом угла наклона  элемента к горизонту. tg = 0.009 –> i = 9 ‰ –> 9 м на 1 км.

Точку сопряжения двух смежных элементов продольного профиля называют «перелом профиля». Перелом характеризуется алгебраической разностью сопрягаемых уклонов Δi = i₂-i₁ – разность уклонов.

Длину элемента профиля отождествляют с её проекцией на горизонтальную плоскость; при относительно малой крутизне уклонов продольного профиля, применяемых на жд, допускаемая при этом погрешность незначительна.

Классификация уклонов:

1. Ограничивающий уклон – это уклон, который ограничивает max крутизну элементов продольного профиля

2. Уклоны проектирования – это уклоны, которые оказывают влияние на баланс энергии движущегося поезда (режим движения поезда)

Ограничивающие уклоны:

Руководящий (расчётный) уклон - iр – это уклон неограниченной протяжённости, преодолеваемый поездом расчётной массы с расчётной скоростью с одним локомотивом.

i_p = (F_к(р) - P*₀’*g - Q*₀’’*g) / ((P+Q)*g)

F_к(р) – расчётная сила тяги;

P – масса локомотива;

Q – масса состава вагонов:

(P+Q) – масса поезда

g=9.81

₀’ и ₀’’ – основные удельные сопротивления соответственно локомотива и вагонного состава

Для особо грузонапряжённых линий i_p ≤ 9 ‰; на линиях I категории i_p ≤ 12 ‰, II категории - i_p ≤ 15 ‰

Уклон усиленной тяги – iус (уклон кратной тяги – iкр) – это уклон крче руководящего, в общем случае неограниченной протяжённости, преодолеваемый поездом расчётной массы с расчётной скоростью с 2-мя или несколькими локомотивами.

i_p = (n*F_к(р) – n*P*₀’*g - Q*₀’’*g) / ((n*P+Q)*g)

n – число локомотивов

max усиленный уклон ~ в 2 раза больше руководящего

Уравновешенный уклон – iур – это уклон круче руководящего в общем случае неограниченной протяжённости, применяемый в «негрузовом» направлении при ярковыраженной неравномерности перевозок по направлениям

i_p = (F_к(р) - P*₀’*g - Q_обр*₀’’*g) / ((P+Q_обр)*g)

Qобр – масса поезда в обратном направлении

Инерционный уклон – i_j – это уклон круче руководящего ограниченной протяжённостью, преодолеваемой поездом расчётной массы не только за счёт силы тяги, но и за счёт запаса кинетической энергии, накопленной поездом на предыдущем участке

Уклоны проектирования:

Вредные уклоны – это уклоны, требующие торможения (что бы не превысить max допустимую скорость на спуске)

Предельный безвредный уклон примерно равен основному сопротивлению поезда в режиме холостого хода (_ох) ≈ 1,5 – 2,5 ‰

Средний уклон – iср – уклон, определяемый между двумя точками на профиле без учёта отметок промежуточных точек (в тяговых расчётах он называется спрямлённым уклоном)

Эквивалентный уклон – iэк – уклон, численно равный сопротивлению от кривой

i_эк = _r; _r = 700/R Н/кН

Приведенный уклон – iк – представляет собой алгебраическую сумму действительного и эквивалентного уклонов

i _к = ±i_д + i_эк

Сопряжение элементов продольного профиля

Тв = Rв * Δi / 2000