Ведение

Земляное полотно – это один из важнейших элементов железнодорожного пути. Его техническая надежность определяет скорость движения подвижного состава и максимально возможную статическую нагрузку на рельсы и, следовательно, пропускную и провозную способность линии. От устойчивости конструкции земляного полотна и прочности материалов, его слагаемых, зависит безопасность движения поездов. 

Эксплуатация земляного полотна происходит в сложных условиях. Оно постоянно находится под воздействием различных нагрузок. Наиболее существенными являются динамические нагрузки появляющиеся в результате воздействия на земляное полотно проходящего подвижного состава. Одновременно с этими нагрузками на земляное полотно действуют статические нагрузки от собственного веса и веса верхнего строения пути, и хотя они и значительно меньше, но они носят постоянный характер. Кроме этого, при строительстве и эксплуатации железнодорожной линии необходимо учитывать то что, по сравнению, с другими элементами железнодорожного пути земляное полотно более всего подвержено негативному влиянию окружающей природной среды. Это происходит, потому что, материалом для сооружения земляного полотна служит естественный грунт. Причем, в большинстве случаев это недренирующий грунт, т. е. накапливающий в себе влагу, и следовательно, наиболее остро реагирующий на появление различных видов осадков, изменений температуры и т. п. Поэтому, хотя земляное полотно и не является самым материалоемким элементом железнодорожного пути, тем не менее, затраты на его возведение и содержание достаточно высоки.

Предлагаемые расчетно-графические задачи должны дать студентам представление о таком сложном комплексе инженерных сооружений и устройств каковым является земляное полотно железнодорожного пути.

Полученные знания помогут студентам при изучении учебных дисциплин «Планирование на предприятии», «Организация и нормирование труда», «Экономика транспорта», «Экономика линейных предприятий», и в дальнейшей  профессиональной деятельности.

Общая часть

Земляное полотно как элемент железнодорожного пути, придающий трассе линии требуемое очертание в профиле и плане, появилось на железных дорогах довольно поздно. Первоначально путь укладывали непосредственно на поверхность земли, повторяя очертания рельефа местности, и лишь в некоторых случаях, там, где не было возможности этого сделать, выполняли земляные работы или возводили искусственные сооружения. При этом земляные работы заключались чаще всего, в небольшой предварительной подготовке грунтового основания и лишь в исключительных случаях производилось его выравнивание. Эксплуатация такого железнодорожного пути, где в качестве основания использовался естественный грунт приводило к сезонным ограничениям в перевозочном процессе, а так же к значительным затратам по ликвидации негативных результатов погодных явлений.

 

Рис. 1. Земляное полотно новой железной дороги

Первое специально созданное земляное полотно было выполнено в виде непрерывной насыпи до 3 м с целью защиты пути от снежных заносов. В дальнейшем, с целью сокращения времени доставки груза трассу железнодорожного пути приближают к воздушной линии, в связи с чем в комплексе нижнего строения пути появляется большое количество искусственных сооружений, а земляное полотно представляет собой различное сочетание насыпей и выемок. Однако при таком подходе не всегда получался наилучший результат, так как затяжные спуски и крутые подъемы требовали увеличения силы тяги. Поэтому следующим этапом проектирования земляного полотна являлось нахождение оптимального уклона трассы, исходя из условий местности, позволяющего увеличить тяговую силу, и соответственно и массу состава. В дальнейшем, с расширением географии железнодорожного строительства, и особенно с освоением высокоширотных районов потребовало включения в структуру комплекса земляного полотна укрепительных и защитных сооружений и т. д.

Исходя из выше изложенного с учетом того что, в современных условиях все возрастающих объемов перевозок, увеличении скорости движения поездов, к земляному полотну, как к своеобразному фундаменту железной дороги предъявляются следующие основные требования:

– оно должно быть прочным и устойчивым и не разрушаться под действием поездных нагрузок;

– работать без отказов, т. е. быть надёжным;

– иметь неопределённо долгий срок службы, а значит быть долговечным;

– все поверхности земляного полотна, устройств при нём и полосы отвода, должны быть спланированы изащищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась, и был бы обеспечен максимальный её сток в стороны или в специальные водоотводные сооружения при минимальной впитываемости в грунт, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;

– конструкции земляного полотна должны обеспечивать минимальные расходы на их устройство, ремонты и содержание при максимальной возможности механизации и автоматизации работ.

Кроме этого, к земляному полотну предъявляются следующие эксплуатационные требования:

• оно должно обеспечивать длительную эксплуатацию с минимальными отказами при пропуске современных и перспективных типов подвижного состава, при максимальных скоростях движения поездов и расчётной грузонапряжённости проектируемой железной дороги;

• быть ремонтопригодным;

• быть равнонадёжным по протяжению независимо от вида применяемых грунтов и естественного состояния основания;

• быть взаимосвязанным с притрассовой автодорогой.