Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности реконструкции и проектирования железных дорог под скоростное и высокоскоростное движение. Учебное пособие
.pdf
Отсюда, при увеличении радиуса вертикальной кривой R
в два раза (с 20000 до 42000 м) во столько же раз повышается
плавность траектории движения. Поэтому в любом случае следует стремиться к R
= 42000 м.
В
Проведенные на кафедре «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС исследования показали, что замена вертикальной кривой сопряжением в виде биклотоиды уменьшает
продольные силы в движущемся поезде на 2–4 ‰, а вертикальные до 45 ‰. Возникающий при этом излишек мощности расходуется на увеличение скорости, т.е. уменьшение времени хода,
что важно для ВСМ. Крайне важно, что при движении через
перелом профиля колебания экипажа заканчивались в пределах
вертикальной биклотоиды, чего не наблюдалось при сопряжении элементов профиля круговой кривой [12].
Желательно, чтобы очертания продольного профиля обеспечивали бы такую траекторию, при движении по которой время
хода было бы минимальным.
Имеем вариационную задачу, критерием которой является
минимальное значение функционала:
В
S
2
T
1
S
1
h
()
VS
()
2
dS
min,
(2.36)
где h – разница высот между точками пути с линейными координатами S
и S2;
1
V(S) – скорость в точке S;
T – время.
В [13] задача решена по критерию минимума расхода энергии на тягу, определяется так называемый энергооптимальный
профиль. Изменение проектных отметок энергооптимального
профиля описывается полиномом (n + 1)-й степени, n – степень
полиномов, аппроксимирующих зависимость равнодействующих удельных сил и скорости от пути.
Экономия энергии достигает 15 % и более и идет на увеличение средней скорости, следовательно, уменьшается время
хода.
31
Проектирование профиля, как показали наши исследова-
22 2
xS
Sa
ния, прямолинейными элементами оптимально тогда, когда поезд движется равномерно. Однако в около 70 % случаев поезд
движется неравномерно. Поэтому продольный профиль ВСМ,
как правило, желательно проектировать криволинейными элементами.
СТУ [2] выдвигают требования о недопустимости совпадения кривой в вертикальной плоскости с переходной кривой
в плане. Это объясняется трудностью разбивки при строительстве и содержании пространственной кривой, у которой кривизна в вертикальной плоскости совпадает с изменяющейся
кривизной в плане. Сейчас существуют технологии, которые
с необходимой точностью позволяют избежать сложности этого
процесса. При этом необходимо учитывать суммарное ускорение, действующее на экипаж
здесь а
и продольные ускорения (см. табл. 2.2).
Если начало координат совместить с началом переходной
кривой (кубической параболы), часть которой (или вся переходная кривая) совпадет с круговой кривой в вертикальной плоскости, то параметрическое уравнение «объединенной» пространственной кривой будет иметь вид:
(2.39)
(2.40)
где x, y, z – оси координат;
S – текущая линейная координата (расстояние от начала переходной кривой (НПК) до рассматриваемой точки)
0 ≤ S ≤ l
32
В
, а
поп
(2.37)
a aa a=++
B поп прод
, а
– соответственно вертикальное, поперечное
прод
=
y
3
S
=
6
Rl
пк
= −
B
1 cos
пк
zR
,
(2.38)
,
±
R
B
; (2.41)
R – радиус круговой кривой, сопрягаемой с прямым участ-
Sa
±
( )
ком пути переходной кривой;
R
– радиус вертикальной кривой;
B
a – расстояние от НПК до начала вертикальной кривой
(рис. 2.7).
«a» в (2.40) принимается с плюсом, если начало кривой
в вертикальной плоскости (НК
) расположено до НПК, и с ми-
ВП
нусом, если после (см. рис 2.7).
Z
(a, RВ)
a°
a
0
НПК
Рис. 2.7. Расстояние от НПК до начала вертикальной кривой
S
НК
В
R
В
X
Уравнение (2.39) – уравнение кубической параболы.
Уравнение (2.40) получено из условия
Z
но угол есть длина дуги, делённая на R
Уравнение (2.40) упростим, приравняв Z
= RB(1 – cosa), (2.42)
i
, т. е.
B
α=
.
(2.43)
R
B
к эвольвенте в этой
i
точке. Согласно [6], длина эвольвенты
2
±
Sa
= =
Ze
i
.
(2.44)
R
2
B
При определении Z по (2.28) и (2.29) при максимальном пе-
реломе профиля Di = 48 ‰ [2] результаты совпали с точностью
до 1 см.
33
Уравнение (2.44) справедливо при:
0
1() .
1
3
Sx
(S ± a) ≤ 0,001R
При Di = 48 ‰ и R
= 20000 правая часть уравнения (2.45)
B
Di. (2.45)
B
равна 960 м.
В уравнении (2.38) определим разницу между координатной
x и длиной дуги S.
Длина дуги S в системе XOY, т. е. на плоскости, определится:
x
S y dx= +
∫
2
′
(2.46)
Из (2.39):
2
3
x
′
yRl=
18
,
(2.47)
пк
тогда
x
= +
S dx
∫
0
18
2
3
Rl
x
пк
(2.48)
или
X
= +
18
Rl
пк
(2.49)
,
То есть S больше x на величину
Чем больше l
личается S от X (см. пример табл. 2.7).
Из примера видно, что максимальное расхождение между
длиной дуги S и координатой X равняется 0,68 м, но практически равны y(S) и y(x), т. е. приравнивание ординаты длине дуги
практически не влияет на точность.
34
3
x
(2.50)
SRlD=
18
и R и чем меньше Х, тем незначительнее от-
пк
.
пк
Таблица 2.7
Значения DS и Y при l
X, м
DS, м
y(S)
x(S)
50 100 200 300 350
0,002 0,016 0,13 0,14 0,68
= 350 м и R = 10000 м
пк
0,38 1,29 2,05
0,38 1,29 2,04
Таким образом, пространственная кривая при совпадении
переходной кривой с вертикальной кривой определяется системой параметрических уравнений:
xS
=
y
=
z
=
3
S
6
Rl
пк
Sa
±
( )
2
R
(2.51)
,
2
B
Уравнения системы (2.51) известны практическим работникам, поэтому разбивка рассматриваемой пространственной кривой не должна быть затруднительной.
В системе (2.51) координата z относится к головке внутреннего рельса. Для наружного рельса (z
возвышения с уклоном i
.
от
Sa
±
2
R
B
2
()
z Si
= +×
нр отв
) следует учесть отвод
нр
(2.52)
.
35
3. РАЗДЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ ВСМ
Раздельные пункты на ВСМ размещаются согласно спросу:
1) на пассажирские перевозки;
2) ремонт и обслуживание инфраструктуры ВСМ.
В зависимости от длины ВСМ и населенности района тяготения, нуждающегося в высокоскоростном движении, раздельные пункты с путевым развитием на ВСМ могут делиться на:
– пассажирские станции, среди которых в зависимости от
длины ВСМ и положения пассажирообразующих пунктов можно выделить конечные и промежуточные;
– технические станции, на которых осуществляется техническое обслуживание подвижных составов ВСМ. Эти станции
могут совмещаться с конечными и крупными промежуточными
пассажирскими станциями.
Если на технической станции расположена база ремонта
и отстоя машин и механизмов для диагностики, текущего содержания и ремонта инфраструктуры ВСМ, то такие станции называют опорными.
Если на линии осуществляется кроме пассажирского и скорое грузовое движение (в Германии и России), то некоторые из
этих станций могут служить пунктами обгона.
Для перехода поездов с одного главного пути на другой
устраиваются диспетчерские съезды.
Примеры: на ВСМ Японии и Западной Европы расстояние
между раздельными пунктами ввиду большой плотности населения колеблются от 20 до 50 км.
На проектируемой ВСМ Москва – Владимир – Казань раздельные пункты размещены неравномерно на более заселенном
участке Москва – Владимир, в среднем через 38 км (рис. 3.1).
Зона тяготения ВСМ Москва – Казань охватывает 1,5 % территории РФ и почти 30 млн человек (≈ 21 % населения РФ).
36
Рис. 3.1. Участок ВСМ Москва – Казань
//км ч
мс
Время, затраченное на остановку поезда ВСМ, складывается
из времени торможения, разгона и стоянки (≈1 мин). Время на
торможение – см. табл. 3.1.
Таблица 3.1
Время на торможение
Скорость,
200/55,6 1680 6
250/69,6 2600 8
300/83,5 3950 10
360/100 6150 14
400/111 8120 15
Тормозной
путь, м
Время
на торможение, с
Согласно рис. 2.6 увеличение скорости до 400 км/ч после
остановки на площадке требует ≈6 мин. Так, при времени стоянки всего 1 мин и с учетом торможения (см. табл. 3.1) и разгона
на одну остановку поезд ВСМ потратит 7,25 мин. За это время
он мог бы проехать 43 км.
Поэтому СТУ рекомендуют располагать раздельные пункты
с путевым развитием через 50–70 км, а технические станции
равномерно через 200–250 км.
Главные и приёмоотправочные пути раздельных пунктов
должны располагаться в профиле на i = 0 ‰, в трудных условиях i = 1,5 ‰ в плане на прямой, в трудных условиях на кривой
R ≥ 2000 м.
37
4. ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ
На ВСМ зарубежных стран применяются рельсы с погонным
весом не менее 60 кг/м. В России на участке ВСМ Москва – Владимир – Р-65. К геометрии рельсов предъявляются повышенные
требования. По разным источникам [1;10] отклонение рельсов
от прямолинейности на базе в 1,5 м составляют:
– в вертикальной плоскости 0,3 мм;
– в горизонтальной плоскости 0,3–0,45 мм.
Сварка рельсов в плети не менее 800 м выполняется на рельсосварочном поезде электроконтактным способом. Непосредственно в пути рельсовые плети свариваются передвижными
рельсосварочными машинами (ПРСМ) в плети длиной до перегона. Кроме того, непосредственно на месте может применяться
алюмотермитная сварка. Желательная длина рельса – 100 м, но
могут использоваться и двадцатипятиметровые.
В качестве промежуточных рельсовых скреплений применяются скрепления с упругими клеммами.
На скоростной магистрали Санкт-Петербург – Москва установлено упругое анкерное скрепление АРС [1]. Рекорд скорости
574,8 км/ч в 2007 г. во Франции был установлен на пути со скреплениями «Pandrol – Fastklip»[1].
Верхнее строение пути на ВСМ может быть балластное
и безбалластное. Последнее применяется на мостах, путепроводах и в тоннелях. В местах сопряжения верхнего строения балластного и безбалластного должны предусматриваться участки
переменной жесткости.
При езде на балласте эпюра шпал – 2000 шт./км, ширина
плеча балластной призмы более или равна 50 см, крутизна откосов 1:1,5. Толщина щебня под шпалой не менее 40 см.
38
5. СТРЕЛОЧНЫЕ ПЕРЕВОДЫ
Стрелочные переводы диспетчерских съездов должны обеспечивать скорости движения поездов по прямому направлению
400 км/ч, при отклонении на боковой путь – более 220 км/ч.
На главных путях ВСМ предлагается использовать стрелочные переводы с непрерывной поверхностью катания в крестовине.
Марки стрелочных переводов при скоростях более 180 км/ч
1/18, 1/22, во всех остальных случаях преимущественно – 1/11.
39
6. ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО
ВСМ на перегонах проектируется под два пути. Особенностью ВСМ является устройство двух защитных слоев: 1-й слой
толщиной не менее 70 см из щебенисто-гравийно-песчаных
смесей, 2-й слой 1,8 м из несвязных грунтов, исключающих пучение: крупные и средней крупности пески, крупнообломочные
грунты и т. п. [10].
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]