707

УДК 625.11(075.3) М338

Матвиенко В.С., Лукъянович Т.В., Скрипников В.М. Проектирование участка новой железной дороги: Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию по специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство». – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2007. – 273 с.

ISBN 5-93461-314-6

Изложен порядок и технология разработки курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог» и изыскательских разделов комплексных дипломных проектов. Пособие снабжено необходимым справочным и информационным аппаратом для принятия технических решений и сравнения вариантов на основе определения чистой текущей стоимости инвестиционного проекта.

Пособие предназначено для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство».

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия.

О тв е тс тв е нны й р е д а к то р канд. техн. наук, доц. В.С. Матвиенко

Р е ц е н з е н т ы:

завкафедрой «Железнодорожный путь и строительство» Уральского государственного университета путей сообщения д-р техн. наук, проф. Г.Л. Аккерман

завкафедрой «Путь и путевое хозяйство» Сибирского государственного университета путей сообщения д-р техн. наук, проф. Н.И. Карпущенко

главный инженер ОАО «Сибгипротранс» В.А. Минаев проф. кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» Московского государственного универ-

ситета путей сообщения В.С. Миронов

© Матвиенко В.С., Лукъянович Т.В.,

ISBN 5-93461-314-6 Скрипников В.М., 2007

© Сибирский государственный университет путей сообщения, 2007

4

8.Расчетный процент вагонов по количеству в составе: четырехосных_______ %, восьмиосных________ %

9.Коэффициент использования грузоподъемности вагонов____

10.Установленная пропускная способность для размещения раздельных пунктов _______пар поездов в сутки.

6

11.Время хода пары поездов от предыдущего раздельного пункта до точки начала трассирования ____________ мин.

12.Тип СЦБ_____________

13.Вид грунтов по впитыванию___________

14.Расчетная толщина снежного покрова_______ см.

15.Длина локомотивного плеча ___________ км.

16.Длина вагонного плеча ____________ км.

17.Количество пунктов смены локомотивных бригад ________

18.Общая длина строящейся магистрали ___________км.

19.Срок строительства ________ года.

20.Процент амортизационных отчислений _______%

21.Процент дисконтирования ___________%

22.Тариф грузовых перевозок _______р.

23.Тариф пассажирских перевозок _______ р.

24.Показатели индексации:

–для капитальных затрат______________

–для эксплуатационных расходов_________

–для тарифа грузоперевозок__________

–для тарифа пассажирских перевозок_________

Пункты 1–3 задания являются исходными для трассирования вариантов. По расчетным размерам перевозок (пп. 4–6) определяется вначале категория проектируемой линии, а в последующем, после обоснования длины приемо-отправочных путей на раздельных пунктах, устанавливаются нормы проектирования плана и продольного профиля и выполняются технико-экономические расчеты.

Данные пп. 7–9 служат для определения расчетной массы состава, длины поезда и обоснования длины приемо-отправочных путей.

Пункты 10, 11 и 12 служат для расчетов времени хода и нахождения места расположения промежуточного раздельного пункта.

Данные пп. 2 и 13 используются для расчетов ливневого и снегового стока и подбора водопропускных сооружений.

С учетом расчетной толщины снежного покрова (п. 14) определяют минимальную высоту насыпи по условиям незаносимости их снегом.

Для определения потребности в подвижном составе используются данные пп. 15–18.

Пункты 19–24 содержат исходную информацию для расчетов чистой текущей стоимости инвестиционного проекта и выбора более эффективного варианта.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ ПРОЕКТА

2.1. Общие указания

При разработке проекта обязательно соблюдение следующих требований:

1)выполнению каждого раздела проекта должно предшествовать изучение соответствующей рекомендуемой литературы;

2)в расчетах должны использоваться только те технические нормы, инструкции, нормативные данные, которые действуют в период работы над проектом;

3)расчеты по технико-экономическому сравнению вариантов можно производить только после того, как варианты трассы и схематические профили согласованы с руководителем проектирования;

4)участок для улучшения трассы задается по принятому варианту руководителем проектирования;

5)пояснительная записка пишется одновременно с выполнением каждого раздела проекта.

2.2.Тяговые расчеты

2.2.1.Определение массы состава

Для проектируемых железных дорог масса брутто состава поезда Q, т, определяется из условия установившегося равномерного движения поезда по руководящему подъему с расчетной скоростью. Формула для расчета массы брутто состава, выведенная из этого условия, имеет вид:

7

где Fкр — сила тяги при расчетной скорости, Н; Р — расчетная масса локомотива, т; w′0 — основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН; w′′0 — основное удельное сопротивление вагонов, Н/кН; iр

—руководящий уклон проектируемой линии, ‰; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Для определения массы состава поезда удельные сопротивления w′0 и w′′0 рассчитываются при расчетной скорости локомотива vP.

Характеристики локомотивов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Расчетные характеристики грузовых локомотивов

* Приведены значения по часовому режиму. **Ограничение по прочности автосцепки.

Примечания: 1. В знаменателе приведены значения, применяемые на эксплуатируемых дорогах при необходимости увеличить массу состава. 2. В правилах тяговых расчетов (ПТР) значение силы тяги локомотива приведены в кгс, в табл. они пересчитаны в соотношении 1 кгс = 9,81 Н.

Основное удельное сопротивление движению локомотива:

– в режиме тяги

8

Расчеты средневзвешенного основного удельного сопротивления движению вагонного состава выполняются в следующем порядке.

1. Определяем массу брутто вагонов как сумму массы тары вагона qт и грузоподъемность qгр, умноженной на коэффициент использования грузоподъемности вагонов βгр (указывается в задании на проект):

где m — число осей вагона.

3. Основное удельное сопротивление движению вагона определяется по формуле

Значения коэффициентов a, b, c и d приведены в табл. 2.4.

4. Долю вагонов i-й категории в составе по массе определяем по формуле

i=1

Количество вагонов i-й категории γi в составе, %, задается заданием на курсовой (дипломный) проект.

Проверка правильности вычисления αi:

k

∑ αi =1. i =1

5. Определяют удельное средневзвешенное сопротивление вагонного состава, включающего k категорий вагонов:

i=1

где ω′0′(i) — основное удельное сопротивление данной группы вагонов, Н/кН; αi — доля массы состава, приходящаяся на данную группу вагонов.

2.2.2. Определение длины поезда

Если в задании на курсовой проект задана расчетная длина приемо-отправочных путей lпо на станциях и разъездах, следует проверить возможность размещения полученного состава и локомотива в пределах этой расчетной длины. Длину поезда определяем по формуле

i=1

где К — число групп однотипных вагонов в составе; li — длина вагонов данной группы, м; Ni — число вагонов данной группы в составе; L лок — длина локомотива, м;

Проверка удовлетворяется при условии

9

Таблица 2.4

Коэффициенты формул основного удельного сопротивления движению грузовых вагонов [2]

Таблица 2.5

где Q — масса брутто состава, т; αi — доля массы состава, приходящаяся на данную группу вагонов; qбрi — масса брутто вагона данной группы, т.

При этом расчете число вагонов Ni получается дробным, поэтому необходимо округлять полученные значения до ближайших целых значений. После округления числа вагонов снова находим массу поезда брутто:

i=1

Полученное значение Qфакт не должно отличаться от теоретического больше чем на +50 т.

В зависимости от результатов расчета по формуле (2.9) принимаем длину приемо-отправочных путей — 850 м или 1050 м (если Lп + 10 ≤ 1050). Если величина Lп + 10 > 1050 м, принимается полезная длина приемо-отправочных путей — 2 · 850 = 1700 м или 2 · 1050 = 2100 м [4].

2.2.3. Проверка массы состава по условию трогания с места

Если в задании указан уклон профиля в пределах путей остановочных пунктов iрп, следует проверить возможность трогания с места найденной массы поезда Qтр на этом подъеме. Масса состава по условию трогания с места определяется по формуле

где Fктр — расчетная тяговая характеристика при скорости трогания с места, Н; wтр — дополнительное сопротивление вагонов при трогании с места, Н/кН; iрп — уклон профиля в пределах путей остановочных пунктов, ‰.

При трогании с места поезд испытывает дополнительное сопротивление; для площадки оно составляет:

– при роликовых подшипниках

10

Проверка выполняется при условии Qтр ≥ Qфакт.

Если все проверки выполняются, в дальнейших расчетах принимаем массу состава брутто Qфакт. В дальнейших расчетах требуется знать массу состава нетто. Она рассчитывается по формуле

K

Qíåò = Qôàêò − ∑qòi Ni . (2.15) i=1

где qòi — масса тары i-го вагона (табл. 2.10).

2.2.4. Тяговые расчеты на ЭВМ

При выполнении дипломной работы, в целях экономии времени, тяговые расчеты рекомендуется выполнять, используя программное обеспечение кафедры (программы «TIGA» и «TR-2»). Для этого необходимо заполнить табл. 2.6–2.9.

Таблица 2.6

Исходные данные по продольному профилю

n

Примечания: 1. Длина элемента продольного профиля принимается кратной 25.

2.Уклон элемента берется со своим знаком в зависимости от направления движения (подъем — со знаком «+»; спуск

—со знаком «–»).

11

Примечания: 1. Перед заполнением таблицы необходимо определить пикетное положение начала/конца кривой на плане.

2. Радиус круговой кривой принимается в зависимости от принятой в работе категории железной дороги.

Таблица 2.8

Ограничения скорости

Примечания: 1. Допускаемая скорость на входных стрелках принимается vдоп =

=40–60 км/ч (в зависимости от принятой в работе марки стрелочного перевода).

2.Данные о допускаемых скоростях в пределах кривых малых радиусов. Для грузовых поездов они рассчитываются

по формуле vдоп = 4,3 R км/ч: для пассажирских — vдоп = 4,6 R км/ч; где R — радиус кривой, м.

3.Значение конструкционной скорости для заданного локомотива принимается по данным табл. 2.1.

4.На спусках допускаемая скорость принимается по результатам решения тормозной задачи (по результатам расчета программы «TR-2»).

5.Учитывать при вводе ограничения скорости случай перехода с большей скорости на меньшую.

Таблица 2.9

Размещение осей раздельных пунктов

Примечания: 1. В дипломном проекте ПК 0 + 0.00 соответствует положению оси начального раздельного пункта — промежуточной станции. В проекте предусматривается остановочное скрещение поездов.

2. В курсовом проекте ПК 0 + 00 соответствует начальной точке трассирования, для которой указано время хода пары поездов tA от предыдущего раздельного пункта. Положение промежуточного раздельного пункта (разъезда) опреде-

ляется при условии tA + Σti = tрасч, где Σti — сумма поэлементных времен хода поездов прямого и обратного направлений; tрасч — расчетное время хода пары поездов для размещения раздельного пункта.

Примечания: 1. Число осей и тип подшипников, которыми оборудованы вагоны, определяются заданием на проект.

2.Тара вагона и его грузоподъемность принимается по данным табл. 2.3 в зависимости от принятого в работе типа вагонов.

3.Коэффициент использования грузоподъемности вагона зависит от рода грузов, перевозимых в выбранном типе ва-

гона.

4.Доля вагонов в составе (по количеству) определяется заданием на проект.

2.3. Трассирование вариантов и составление схематических профилей

Трассирование — это определение положения трассы дороги в пространстве. Камеральное (кабинетное) трассирование — укладка плана трассы на топографической карте, топографическом плане в горизонталях, стереомодели или цифровой модели местности с одновременным проектированием продольного профиля.

Трасса железной дороги определяет размещение дорогостоящих и, как правило, не поддающихся перемещению капитальных сооружений: земляного полотна, водопропускных труб, мостов, тоннелей, станций и др. Поэтому выбор положения трассы — одна из важнейших задач проектирования железной дороги. Она должна решаться с учетом соответствия трассы условиям будущей эксплуатации дороги и строительным требованиям.

12