Изыскания и проектирование железных дорог 2010

стрелочные переводы управляются дистанционно с главного диспетчерского пульта при помощи устройств телеуправления.

Способы организации и управления движением поездов зависят от числа главных путей и способа скрещения поездов.

При одинаковом числе поездов в нечетном и четном направлениях движение поездов называется парным, при неодинаковом – непарным.

При проектировании новой железной дороги необходимо обеспечить провозную способность не менее заданной. Для этого требуется не только надлежащим образом разместить вдоль линии раздельные пункты, на которых будет происходить скрещение поездов, но и выбрать наиболее целесообразные в данных конкретных условиях эксплуатации способы организации движения поездов. От принимаемых решений зависят не только первоначальная строительная стоимость линии, но и капитальные затраты на реконструкцию, когда рост размеров перевозок продиктует необходимость ее усиления [3].

Рисунок 1.3 - Графики движения поездов

11

Межпоездной интервал I – минимальное время, которым разграничиваются поезда при следовании по участкам, оборудованным автоматической блокировкой или полуавтоматической блокировкой с блокпостами.

Минимальная длина межпоездного пространственного интервала по условиям безопасности движения при езде «под зеленый свет» равна трем блок–участкам.

Проходные светофоры при проектировании железной дороги размещаются таким образом, чтобы с учетом профиля дороги получить заданный межпоездной интервал (от 6 до 10 мин) – временной межпоездной интервал.

Станционный интервал τ – минимальный промежуток времени между прибытием одного поезда на раздельный пункт и прибытием другого.

Периодом графика Т – называют время занятия перегона группой поездов, которое различается при различных способах организации движения поездов. Графики движения поездов называются так же, как и способы организации движения поездов.

Период графика - Т (мин.) и максимальная пропускная способность – N (поездов/сутки) определяются в зависимости от способа организации движения поездов и их графиков движения [3].

где t' и t" - время движения по перегону в нечетном и четном направлениях τа и τб - станционные интервалы на ограничивающих перегон

раздельных пунктах

в) однопутная линия, частично - пакетный график:

Тчп = t' + t" +τа + τб + 2(к-1) I +2( t' + t" +τа + τб ), (1.5)

Преобразовав формулу 1.5 получим:

12

Максимальная пропускная способность определяется в предположении, что движение поездов на железной дороге в течение суток происходит непрерывно. В реальных условиях в работе железной дороги в течение суток необходимы перерывы: плановые и внеплановые.

Плановые перерывы обусловлены необходимостью проведения плановых ремонтов железнодорожного пути, для чего в графике движения поездов предусматриваются «окна».

Внеплановые перерывы обусловлены отказами элементов технических устройств железной дороги – рельсов, вагонов, локомотивов, что приводит к остановкам поездов.

Максимальная пропускная способность определяется в предположении, что движение поездов на железной дороге в течении суток происходит непрерывно. В реальных условиях в работе железной дороги в течение суток необходимы перерывы: плановые и внеплановые.

Плановые перерывы обусловлены необходимостью проведения плановых ремонтов железнодорожного пути, для чего в графике движения поездов предусматриваются «окна».

Внеплановые перерывы обусловлены отказами элементов технических устройств железной дороги – рельсов, вагонов, локомотивов, что приводит к остановкам поездов.

Пропускная способность с учетом этих перерывов определяется по формуле:

Коэффициент использования пропускной способности к1тс определяет-ся по формуле:

устройств, мин; αн - коэффициент надежности, учитывающий влияние на пропускную способность железной дороги отказом технических устройств; -γ - коэффициент заполнения пропускной способности.

До сих пор предполагалось, что все поезда, движущиеся в нечетном направлении, имеют одинаковую скорость ϑнч , а в четном - ϑч . При этом на графикедвижения линии хода в каждом направлении параллельны между собой. Поэтому рассмотренные графики называются параллельными и идеализируют движение поездов. В действительности поезда движутся с разными скоростями, например, пассажирские быстрее грузовых. На реальном графике линии движениянепараллельны, и поэтому онназывается непараллельным.

Для определения пропускной способности при непараллельном графике введем понятие коэффициента съема пассажирским поездом грузовых. Например (рис. 1.4, где тонкими и пунктирными линиями показаны графики движения

14

грузовых поездов и утолщенной линией - пассажирского поезда), для того чтобы пропустить один пассажирский поезд, необходимо «снять» 5 (в общем случае) грузовых (снимаемые поезда показаны пунктиром) Число снимаемых поездов равно числу интервалов І между моментами отправления грузового поезда, предшествующего пассажирскому, и пассажирского поезда.

Рисунок 1.4 - К определению коэффициента съема

Из графика движения следует, что:

Здесь = vrp / vnc определяет отношение скоростей грузового и пассажирского поездов.

Физически коэффициент съема равен числу снимаемых грузовых поездов для пропуска одного пассажирского. Аналогично ε пс вводятся коэффициенты съема при других графиках и для других категорий поездов, скоростиε которых отличаются от скорости грузовых: ускоренных (рефрижераторных) уск сборных

(местных) ε сб и др.

Приведенное число поездов nпр линии равно сумме поездов всех категорий, пропускаемых линией в сутки. При суммировании число поездов всех категорий, кроме грузовых, следует умножать на соответствующий коэффициент съема:

Обычно суточные размеры негрузового движения nпс, nуск и nсб задаются. Величину пропускной способности в грузовом движении найдем, приравняв правые части формул (1.19) и (1.20):

Провозная способность (млн. т/г) равна произведению годовой пропускной способности в грузовом движении 365 пгр на среднюю массу состава нетто

Коэффициент γ учитывает неравномерность перевозок грузов, имеющих сезонный характер, например сельскохозяйственных.

Пропускная способность железной дороги зависит не только от пропускной способности перегонов, но и от пропускной способности других ее подсистем и элементов: станций, локомотивного парика и т. д.

Пропускная способность станции зависит от числа приемо-отправочных путей. Если время обслуживания поезда в минутах, например, технический

Пропускная способность по локомотивному хозяйству определяется числом и мощностью рабочих локомотивов. Если оборот локомотива (время рейса в обоих направлениях плюс время пребывания в основном и оборотном депо в минутах) θобор, то один локомотив за сутки может обслужить 1440/ θобор поездов, а М локомотивов -1440 М/ θобор поездов, т. е. пропускная способность по локомотивному парку

θобор

Формулы (1.22) и (1.23) отражают главные связи» между пропускной способностью и численностью элементов - станционных путей и локомотивов; в них умышленно, чтобы не усложнять существа, опущены некоторые коэффициенты, например, учитывающие резервные пути и локомотивы.

16

Аналогично определяется пропускная и перерабатывающая способность других подсистем и элементов железной дороги.

На действующих линиях расчетная пропускная способность железной дороги устанавливается по наименьшей пропускной способности подсистем и элементов. При проектировании новых железных дорог определяющей является пропускная способность перегонов, которая задается или рассчитывается в зависимости от размеров перевозок. Другие подсистемы и элементы проектируются такими, чтобы их пропускная способность была равна пропускной способности перегонов nпер, определяемой по приведенным выше формулам. Так, если в формулу (1.22) вместо пст подставить nmax , то число станционных путей

Аналогично из формулы (1.23)

Такое решение задачи обеспечивает равнозначность подсистем и элементов железной дороги по пропускной способности. Отметим, что подобное решение характерно для системного подхода к проектированию железной дороги, применяемого при определении показателей ее мощности.

17

2 Проектирование плана железных дорог

2.1Трасса, план и профиль. Элементы плана. Прямые и круговые кривые

Пространственная линия, состоящая из отрезков прямых, дуг окружностей и спиралей, сопряженных между собой, называется трассой (продольной осью) железной дороги. Трасса проектируется в двух проекциях – в профиле и плане. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом; проекция развернутой в плане трассы на вертикальную плоскость – профилем. Элементы плана: прямые, круговые кривые, переходные кривые [5].

Прямые. Прямую характеризуют два параметра: длина L и направление, определяемое дирекционным углом β. Длина прямой измеряется между концами переходных или круговых кривых.

Целесообразность длинных прямых очевидна – обеспечивается кратчайшее расстояние, а следовательно, минимальный пробег грузов и эксплуатационные расходы; конструкции и устройства дороги менее сложные, чем в кривых, - проще содержание пути. Однако в сложных топографических условиях обход препятствий вынуждает отклоняться от кратчайшего направления. На обходах препятствий приходится «ломать» прямые и устраивать между ними круговые кривые.

Круговые кривые. Для плавного сопряжения соседних прямолинейных участков пути устраиваются круговые кривые (рис. 2.1). кривые разбиваются на местности по параметрам: α – угол поворота; R – радиус; К – длина кривой; Т – тангенс; Б – биссектриса; Д – домер; ВУ – вершина угла поворота.

Рисунок 2.1 - Круговая кривая

18

Основные параметры кривой – угол поворота α и радиус R – назначаются при проектировании плана исходя их целесообразности и экономичности плана, диктуемыми топографическими формами рельефа и плановой ситуацией. Параметры α и R могут изменяться в определенных диапазонах. Минимальный угол поворота αmin ограничивается в зависимости от условий, а максимальный – теоретический не ограничивается. Так, при спиральном развитии линии угол α может быть больше 3600. От радиуса значительной степени зависит положение дороги в пределах кривой. Минимальный радиус определяется комфортабельностью движения пассажиров. Остальные параметры измеряются в километрах и определяются по формулам:

Тангенс кривой:

Рассмотрим движение вагона по круговой кривой.

На вагон массой m (т), движущийся по кривой радиусом R (м) со скоростью υ0 (км/ч), действует центробежная сила (Н) F1, направленная от центра кривой (рис. 2.2а)

Это сила пропорционально квадрату скорости и при больших значениях υ0 может опрокинуть вагон. Чтобы этого не произошло, наружный рельс в кривой располагают выше внутреннего на величину h – устраивают возвышение наружного рельса, в результате чего возникает сила F2, направленная к центру кривой, т.е. в сторону, противоположную F1 (рис. 2, б). Сила F2 возникает при разложении веса вагона gбр по правилу параллелограмма на две составляющие, она равна F2 = gбрtgα.

19

Вес вагона gбр равен произведению ее массы m на ускорение силы тяжести g, поэтому

Из треугольника abc (см. рис. 2.2, б) sinα = h /s, где s – ширина колеи между осями головок рельсов.

Угол α мал, поэтому можно принять

Рисунок 2.2 - Движение вагона в кривой

2.2 Переходные кривые

При входе в кривую в точке сопряжения круговой кривой с прямой каждый вагон испытывает боковой удар, происхождение которого связано с внезапным появлением центробежной силы [5].

Центробежная сила обратно пропорциональна радиусу кривизны ρ железнодорожного пути:

20