МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Путь и путевое хозяйство»

Курсовой проект

По дисциплине «железнодорожный путь»

«РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ»

Выполнил:

студент группы СМТ – 311

Пархомчук Г.О.

Проверил:

Глазкова Л.В.

Москва 2015

Оглавление

Введение 2

1. Выбор класса пути, конструкции, типа и характеристик верхнего строения пути на участке 3

1.1. Класс и категория группы для данных эксплуатационных показателей 3

Классы путей 5

Балласт - щебень I и II категории⁷⁾ 6

Балласт – щебень II категории 6

Толщина слоя балласта: не менее 40 см – под железобетонными шпалами; 6

2. Проектирование рельсовой колеи 8

2.1 Рельсовая колея на прямых участках 8

2.2. Особенности устройства рельсовой колеи на кривых участках 9

2.3. Определение необходимой ширины рельсовой колеи в кривых 9

2.4. Расчет возвышения наружной рельсовой нити в кривой 14

2.5. Проектирование переходных кривых 16

2.6. Увеличение междупутного расстояния 19

3. Расчеты прочности и устойчивости верхнего строения пути. 21

3.1 Общие положения 21

3.2 Расчетные характеристики пути. 24

3.3 Расчетные характеристики подвижного состава. 25

3.4 Определение вертикальных динамических сил, действующих на рельс. 25

3.5 Определение изгибающих моментов, давлений на шпалы и прогибов рельса. 29

3.6 Напряжения в элементах верхнего строения пути. 31

3.7 Расчеты прочности основной площадки земляного полотна. 32

3.8 Результаты расчетов 34

4.Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути. 35

4.1 Расчет устойчивости бесстыкового пути. 36

4.2 Расчет прочности рельсовых плетей. 38

5. Проект пойменной насыпи мостового перехода 44

5.1 Общие положения 44

5.2. Расчетная схема 45

5.3. Расчетные характеристики грунтов для каждой зоны насыпи и основания. 49

5.4. Внешние нагрузки. 51

5.5. Расчет устойчивости откосов насыпи. 52

Введение

Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей, предназначенной для движения поездов (подвижного состава). Он состоит из верхнего строения пути (рельсы, шпалы, рельсошпальные (промежуточные) скрепления, стыковые скрепления, балластный слой стрелочные переводы), нижнего строения пути (земляное полотно и искусственных сооружений – мосты, водопропускные трубы, тоннели и др.).

Этот вид транспорта наиболее приспособлен к транспортным перевозкам, функционирует днем и ночью независимо от времени года и атмосферных условий, что особенно важно для России, в связи с ее географическим положением.

По размерам грузооборота ж/д транспорт занимает в нашей стране первое место. Железные дороги имеют высокую провозную способность. На железных дорогах сравнительно небольшая себестоимость перевозок и высокая скорость доставки грузов.

Однако постройка железных дорог требует больших капитальных вложений, зависящих от топографических, климатических и экологических условий. Железные дороги по сравнению с другими видами транспорта в меньшей степени воздействуют на окружающую среду и имеют меньшую энергоемкость перевозочной работы.

Железнодорожный путь имеет множественное функциональное назначение:

• направлять движение колес подвижного состава (функция ВСП);

• обеспечивать пространственную устойчивость рельсовой колеи;

• воспринимать нагрузки от подвижного состава и передавать их наземную поверхность (функция и нижнего и верхнего строения пути);

• выравнивать земную поверхность, обеспечивать необходимый план и профиль рельсовой колее (функция нижнего строения пути).

От технического состояния железнодорожного пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава.

В свою очередь работа железнодорожного пути характеризуется весьма сложными условиями его загружения динамическими нагрузками подвижного состава и воздействиями природных факторов (суточные и годовые изменения температур и влажности, атмосферные осадки в виде дождей и снега, промерзание и оттаивание балласта и земляного полотна и др.).

1. Выбор класса пути, конструкции, типа и характеристик верхнего строения пути на участке

Верхнее строение пути – часть железнодорожного пути, предназначенная для восприятия нагрузок от подвижного состава и передачи на земляное полотно, а также для направления движения колес по рельсовой колее.

Верхнее строение включает в себя: рельсы, рельсовые скрепления, под рельсовые основания и балластную призму.

1.1. Класс и категория группы для данных эксплуатационных показателей

Главными эксплуатационными факторами, оказывающими наибольшее влияние на железнодорожный путь и определяющими тип верхнего строения пути , являются :

• Грузонапряженность То млн. Т км бр/км в год

• Нагрузки на оси подвижного состава Ро ,кН/о ;

• Скорости движения V,км/ч

Существенное влияние на путь оказывает местные условия: климатические, геологические и другие.

Грузонапряженность-показатель интенсивности работы железнодорожных участков и линий, т.е. количество грузов ,перевозимых по данному участку пути в год.

Вторым эксплуатационным фактором, оказывающим наибольшее влияние на работу железнодорожного пути, является нагрузка на оси подвижного состава, а, следовательно, и на рельсы от колес, тем вероятнее развития дефектов и повреждений в них (так же, как и в остальных элементах верхнего строение пути) и тем более мощной должна быть конструкция верхнего строения пути. На дорогах РФ установлены следующие максимальные нагрузка на оси подвижного состава для вагона Ро=250 кН/о., для локомотивов Ро=230-250 кН/о.

Третий эксплуатационный фактор, влияющий на работу пути-скорость движения поездов. Влияние скорости движения обусловлено несовершенствами пути и подвижного состава в виде неровностей. В результате при движении экипажа возникают дополнительные силы инерции, которые придаются на рельс в виде динамический добавок к статическим нагрузкам от колеса. Чем выше скорость движения, тем больше величина этой динамической добавки, а, следовательно, на рельс действуют большие по величине силы, что приводить к повышению расстройств пути, рост величины остаточных деформаций, развитию дефектов и повреждений рельсов и других элементов верхнего строения пути. На железных дрогах России установлена максимальная скорость пассажирских поездов разная 160 км/ч, на линии Москва Санкт - Петербург-250км/ч.

Система видения путевого хозяйства основана на классификации путей в зависимости от сочетания указанных эксплуатационных факторов:

Грузонапряженности, максимальных допускаемых скоростей движения пассажирских грузовых поездов, нагрузок на оси подвижного состава, с учетом других факторов оказывающих влияние нагруженность пути и продолжительность межремонтных сроков.

Класс путей устанавливаются в соответствии с классификацией принять их действующим положением о системе ведения путевого хозяйства ОАО <<Российские железные дороги>> утвержденным 2 мая 2012г. Настоящее положение распространяется на участки пути с обращением грузовых поездов (Включая поезда с повещенной массой, длиной) с осевыми нагрузками до 25 т/ось со скоростями до 140км/ч включительно. По грузонапряженности все пути разделяются на шесть групп, обозначенных буквами, а по допускаемым скоростями движения на семь категории, обозначаемых цифровыми индексами.

Согласно с исходными данными:

При заданной максимальной скорости :

• Пассажирских поездов-120 км/ч

• Грузовых поезов-60 км/ч

• Грузонапряженностью То=38 млн.км.бр.\км. год

Таблица 1.1 Классы путей на участках совмещенного движения

Получаем классификация пути по таблице 1.1:

-при заданных максимальных скоростях движения пассажирских (Vпас=120км/ч) и грузовых (Vгруз=60км/ч) поездов путь относится к 2 категории.

Следовательно, данный путь относится к 1 классу (2В2- класс, группа и категория пути).

Установив класс пути при заданных условиях эксплуатации, по таблице 1.2 установим нормативно-технические требования к конструкциям и элементам верхнего строения данного пути:

• Имеем бесстыковой путь на железобетонных шпалах

• рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории В и Т1

• скрепления новые с упругой клеммой, шпалы

• шпалы железобетонные, новые, 1-го сорта

• Эпюра шпал: в прямых -1840шт/км, в кривых радиусом 1200 м и менее- 2000шт/км

• щебеночный балласт - щебень I и II категорий с толщиной слоя 40см-под железобетонными шпалами,

• размеры балластной призмы в соответствие с типовыми поперечными профилями

Также по таблице устанавливаем другие особенности эксплуатации:

• Виды работ при замене верхнего строения пути: капитальный ремонт пути на новых материалах

• Конструкции и типы стрелочных переводов: Р65 новые, рельсовые элементы закаленные, брусья железобетонные, новые

• Виды работ по замене стрелочных переводов: Капитальный ремонт стрелочных переводов на новых материалах.

• Земляное полотно и искусственные сооружения: Земляное полотно, искусственные сооружения и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категории путей.

Классы путей
1	2	3			4	5
Конструкция верхнего строения пути
Бесстыковой путь на железобетонных шпалах1)
Типы и характеристика верхнего строения пути
Рельсы Р65, новые, термоупрочненные, категории Т1, В3)		Рельсы Р65, старо-годные I группы годности; репрофилированные4)			Рельсы Р65 старогодные II группы годности	Рельсы старогодные Р65 II группы годности
Скрепления новые с упругой клеммой		Скрепления новые и старогодные (в т.ч. отремонтированные).
Шпалы железобетонные новые I сорта		Шпалы железобетонные старогодные5)
Эпюра шпал: в прямых - 1840 шт/км, в кривых радиусом 1200 м и менее – 2000 шт/км6)				Эпюра шпал 1840 шт./км
Балласт - щебень I и II категории7)			Балласт – щебень II категории
Толщина слоя балласта: не менее 40 см – под железобетонными шпалами; не менее 35 см – под деревянными шпалами8)				Толщина слоя : не менее 30 см – под ж.б. и не менее 25см под дер. шпалами		Толщина слоя балласта не менее 20 см под шпалами
Размеры балластной призмы – в соответствии с типовыми поперечными профилями
Виды работ при замене верхнего строения пути
Капитальный ремонт пути на новых материалах		Капитальный ремонт пути на старогодных материалах
Конструкции и типы стрелочных переводов
Р65 новые, марки 1/11, 1/9, рельсовые элементы закаленные. Брусья железобетонные, новые 10)				Рельсы и металлические части старогодные. Брусья железобетонные, новые и старогодные11)
Виды работ по замене стрелочных переводов
Капитальный ремонт стрелочных переводов на новых материалах				Капитальный ремонт стрелочных переводов на старогодных материалах
Земляное полотно и искусственные сооружения
Земляное полотно, искусственные сооружения и их обустройства должны удовлетворять максимальным допускаемым осевым нагрузкам и скоростям движения поездов в зависимости от групп и категорий путей

Таблица 1.2 Нормативно-технические требования к конструкциям и элементам верхнего строения при капитальных ремонтах.

Для класса 1В1 периодичность выполнения капитального ремонта пути: 700 млн.т брутто

Ремонтные схемы:

Рисунок 1.1 Ремонтная схема выполнения капительного ремонта пути.

Рисунок 1.2 Ремонтная схема выполнения капительного ремонта стрелочных переводов.

1. К_нППСППК_н – путь

2. К_нПП(РС)ППК_н – стрелочные переводы

• К_н – капитальный ремонт на новых шпалах

• С – средний ремонт пути

• П – планово-предупредительный ремонт пути

• Р – смена рельсов или металлических частей стрелочных переводов

• РС – смена металлических частей стрелочного перевода, сопровождаемый средним ремонтом пути