В.И. БЕЛЫХ

ОСНОВЫ ИЗЫСКАНИЙ

И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Рекомендовано

Департаментом кадров и учебных заведений МПС России

в качестве учебного иллюстрированного пособия

для студентов техникумов и колледжей

железнодорожного транспорта

Москва

2003 УДК 625.11(084) ББК 39.211 Б439 Б439 Белых В.И.

Основы изысканий и проектирования железных дорог: Учебное иллюстрированное пособие. — М.:

Маршрут, 2003. — 41 с.

ISBN 5-89035-117-6 В альбоме приведены принципиальные требования к выполнению и оформлению таких основных изыскательских работ, как трассирование с одновременным проектированием плана и профиля, проведение тяговых расчетов, расчет стоков и подбор типов и размеров малых искусственных сооружений, сравнение конкурентоспособных вариантов и выбор оптимального варианта. Рассмотрены основные вопросы проектирования новых высокоскоростных магистралей и реконструкции существующих железных дорог под высокоскоростное движение.

Альбом предназначен для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта.

УДК 625.11(084) ББК 39. Рецензенты: зам. руководителя Департамента капитального строительства и эксплуатации объектов железнодорожного транспорта МГТС России ВТ. Андреев;

главный специалист отдела изысканий и проектирования железных дорог ОАО «Мосгипротранс» В.Г. Пичугин;

преподаватель Пермского техникума железнодорожного транспорта О.В. Лиханова.

ISBN 5-89035-117-6 О Белых В.И., © Издательство «Маршрут», Нормативная база проектирования железПоказатели работы железных дорог Обоснование инвестиций в строительство Составлению проектно-сметной документации на строительство ных дорог предшествует разработка и утверждение "Обоснований инвестиций в Грузовые перевозки — строительство», порядок разработки, состав которых установлен одним Пассажирские перевозки из основных строительных нормативных документов — Сводом правил В систему общероссийских нормативных докуменСП 11-101-95. Проектная документация подлежит разработке на основе Грузооборот т к м, — сумма произведений массы тов в строительстве входят Строительные нормы и праутвержденных заказчиком «Обоснований», технического задания на перевезенных грузов на расстояние (дальность) перевозки проектирование, выдаваемого заказчиком проектной организации, и вила Российской Федерации (СНиП), Государственные материалов инженерных изысканий.

стандарты (ГОСТ) и Своды правил (СП) по проектироСтадии проектирования ванию и строительству.

Пассажирооборот ипссажиро-км, — сумма проПроектирование может быть двухстадийным и одностадийным, но изведений числа перевезенных пассажиров на расстоя- СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм», основным проектным документом на строительство является, как правило, технико-экономическое обоснование — ТЭО (Проект) строитель- ние перевозки /: СНиП 32-04-97 «Тоннели железнодорожные и автодоства (первая стадия), на основании которою, после его утверждения, на рожные» и др.

второй стадии разрабатывается рабочая документация.

Для технически несложных объектов, а также объектов, сооружае- Приведенная продукции транспорта, т-км, В соответствии со СНиП 32-01-95 разработаны и утмых по проектам массового и повторного применения, проектирование верждены руководством МПС России Строительноможет быть проведено в одну стадию — разрабатывается Рабочий проект, содержащий утверждаемую часть, в принципе представляющую собой технические нормы МПС РФ СТН Ц-01-95 «Железные Грузонапряженность нетто -- количество выполнензначительно сокращенные «Основные положения» ТЭО и рабочую докудороги колеи 1520 мм».

ментацию, а в отдельных случаях может быть даже допущен выпуск ных тонно-километров, приходящихся на 1 км эксплуатолько рабочей документации.

тационной длины, т.е.

Состав проектной документации Состав Рабочей документации на строительство железных дорог определяется соответствующими государственными стандартами СисСредняя густота перевозок пассажиров темы проектной документации для строительства и уточняется заказчиком и проектировщиком в договоре на проектирование. Обычно в состав Рабочей документации входят: рабочие чертежи, сметная документация, ведомости объемов строительных и монтажных работ, потребности в материалах, сборники спецификаций оборудования и некоторые другие материалы.

Деление проектируемых железных дорог на категории При одностадийном проектировании Рабочий проект разрабатывают применительно к составу и содержанию Проекта, но в сокращенном объеме, определяемом в зависимости от вида строительства и функционального назначения объекта. В состав Рабочего проекта включается рабочая документация.

Согласно СНиП 11-01-95 Проект на строительство предприятий, зданий и сооружений должен состоять из следующих разделов: общая пояснительная записка; технологические и архитектурно-строительные решения; организация строительства; организация и условия труда работников; управление производством; жилищное-гражданское строительство; мероприятия по охране окружающей среды; инженерно-технические мероприятия гражданской обороны, а также мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций; сметная документация и анализ эффективности инвестиций.

Виды изысканий железных дорог Экономические, цель которых — обосновать необходимость и целесообразность строительства новой железной дороги или реконструкции существующей, Инженерные, включающие топографо-геодезические, инженерногеологические и гидрологические работы, сбор данных для проектирования, различные согласования, аэрофотосъемку, аэрогидрометрию, аэрологические обследования.

Тяговые характеристики Тяговые характеристики Тяговые характеристики электровозов ВЛ80 с, ВЛ80 т тепловозов электровоза ВЛ10 у 2ТЭ10В, 2ТЭ10М U3 — напряжение на токоприемнике электровоза;

Р — сцепная масса электровоза;

D — диаметр колес;

и. — передаточное отношение зубчатой передачи от вала электродвигателя к оси колесной пары

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ПОЕЗД

Полные силы (Н или кН): F— сила тяги; W— силы сопротивления движению поезда; В — тормозная сила.

где Р — расчетная масса локомотива, т; Q — масса состава вагонов, т; g — ускорение свободного падения, Примечание. В ведущих проектно-изыскательских институтах бывшего Минтранстроя уже давно не выполняют тяговые расчеты вручную, хотя единый для всех проектных организаций программных материалов нет. В Мосгипротрансе применяется комплекс программ по тяговым расчетам TRACT Сибгипротранса (разработчик Никитенко В.Л.; Новосибирск, 1991г.I ) Разработаны и вводятся собственные программы.

СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ПОЕЗДА

Дополнительное сопротивление движению от уклона:

Цельное дополнительное сопротивление движению от уклона, Н/кН:

Дополнительное сопротивление в кривых:

Эквивалентным подъемом называется подъем сопротивление от которого равно веденный уклон Суммарное (общее) сопротивление движению

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИЛ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕННЫХ К ПОЕЗДУ И ВРЕМЕНИ ХОДА ПОЕЗДА

Режим тяги — двигатели локомотива включены;

равнодействующая сила равна разности сил тяги и сумСкорость движения и время хода поезда на перегоне марного сопротивления движению Режим холостого хода — двигатели вы кл ючен ы;

равнодействующая сила равна суммарному сопротиа!ению при холостом ходе Режим торможения — двигатели выключены, включекм/ч км/ч мин ны тормоза; равнодействующая сила равна сумме сопротивления движению при холостом ходе и тормозной силы

РАСЧЕТЫ МАССЫ СОСТАВА И ДЛИНЫ ПОЕЗДА

Сила тяги локомотива равна суммарному сопротивлению движению поезда, Н:

откуда масса состава, т:

— расчетная сила тяги локомотива, Н, при скорости — руководящий (равен дополнительному удельному сопротивлению от уклона, Н/кП);

и — основные удельные сопротивления движению соответственно локомотина При средневзвешенном сопротивлении поезда масса состава: поездов должны соответствовать полезной длине приемо-отправочных путей на станциях. При этом согласно ПТР учитывается допуск 10 м на установку поезда в пределах

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

КРУГОВЫЕ КРИВЫЕ В ПЛАНЕ

ЭЛЕМЕНТЫ ТРАСС ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Трасса железной дороги — это продольная ось железнодорожного пути на уровне Удлинение линии при уменьшении радиуса кривой бровок основной площадки земляного полотна. На двухпутных и многопутных дорогах различают трассу каждого из путей.

План трассы — это проекция ее на горизонтальную плоскость. План состоит из отрезков прямых, пересекающихся под различными углами и сопрягаемых криволинейными участками пути.

Продольный профиль железной дороги представляет собой развернутую на плоскость вертикальную цилиндрическую поверхность, проходящую через трассу. Изображение трассы на этой развертке называется проектной линией продольного профиля. Кроме того, на продольном профиле изображается линия поверхности земли, указываются характеристики грунтов, искусственные и другие линейные сооружения. На продольных профилях, составляемых при проектировании путей на застроенной территории, в качестве проектной линии принимается вместо бровки земляного полотна уровень Удлинение трассы:

головки рельса проектируемого пути (на криволинейных участках — внутреннего рельса). При проектировании дополнительных главных путей или усиления (реконструкции) существующих железных дорог на продольном профиле наносится линия в уровне головки рельса существующего пути и проектная линия в уровне головки рельдомеры кривых; — радиусы кривых.

са проектируемого пути.

Проектная линия состоит из прямолинейных элементов, горизонтальных либо наклоненных под различным углом к горизонту и сопряженных в местах их пересечения кривыми. Элементы проектной линии продольного профиля кратко называют элементами профиля.

Элементы плана и профиля (включая прямолинейные и криволинейные участки) иногда называют элементами трассы.

ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Размеры основной площадки земляного полотна принимаются для линий I, II категорий — 7,6 м; III категории — 7,3 м; IV категории — 7,1 м; для двухпутных линий — 11,7 м.

ПЕРЕХОДНЫЕ КРИВЫЕ

кривой, На железных дорогах стран СНГ принят линейный отвод возвышения наружного рельса в кривой. Поэтому длину переходной кривой /, м, определяют в зависимости от возвышения наружного рельса h, мм, и уклона отвода возвышения г.

Значение принимают в пределах 28...35 мм/с (1/10...1/8 км/ч). В зависимости в размере Длина переходной кривой

УКЛОНЫ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

СМЕЖНЫЕ (ЗАВИСИМЫЕ) КРИВЫЕ

Фиктивная прямая вставка:

где — приращения тангенсов смежных круговых кривых радиусов — элементы переходных кривых, сопрягающих смежные кривые с прямой вставкой, м.

Категория линии и подъездного пути в разные стороны в одну сторону

ДЛИНА ЭЛЕМЕНТОВ ПРОФИЛЯ И ИХ СОПРЯЖЕНИЕ

Сопряжение уклонов профиля 1Л и / / — элементы переходной крутизны; 2 — разделительная площадка

ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Смягчение руководящего уклона в кривых На участке с затяжным руководящим уклоном выделены элементы профиля 7Ф 7, 3 и 5, расположенные в пределах кривых различных радиусов. РуководяВЗАИМНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ щий уклон на этих элементах уменьшен на величину При смежных кривых одного радиуса элемент со смягченным уклоном может охватывать несколько кривых

ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

с короткой прямой вставкой между ними (элемент № 7). В этом случае — сумма углов поворота кривых, расположенных в пределах элемента профиля где длиной Для снижения силы тяги руководящий уклон дополнительно смягчают на величину — основное средневзвешенное сопротивление движению поезда при расчетной скорости, Н/кН; — коэффициент, учитывающий уменьшение расчетной силы тяги ния, м; — коэффициент, учитывающий увеличение скорости поезда на подходе к кривой и зависящий от отношения К/'см

ПЛАН И ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ПУТЕЙ НА РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТАХ

Схемы разъездов с различным расположением полупродольным Схемы промежуточных станций однопутных железных дорог с различным расположением приемо-отправочных путей Крутизна противоуклонов в пределах 1,5—2,5 % — коэффициент, характеризующий углубление профиля, равный 0,45...0,55.

Нормы сопряжения смежных элементов профиля линии, подъездного

ЭКОНОМИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ТРАССЫ

Подбор уклонов и переломов продольного профиля Проектирование профиля, обеспечивающее повышение скорости первом прфиле вызовет уменьшение объема земляных работ; на втором профиле вызовет увеличение объема земляных работ, но обеспечит повышение эксплуатационных расходов.

ПЛАН И ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ТРАССЫ В ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Пример оформления плана и продольного профиля новой однопутной железной дороги (совмещенный чертеж) Условные обозначения на продольных профилях Сторона заливки знаков раздельных пунктов показывает местоположение здания но отношению к оси пути по счету километров.

4. ТРАССИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Трассирование — это определение положения трассы дороги в пространстве. Камеральное (кабинетное) трассирование — укладка плана трассы на топографической карте с одновременным проектированием продольного профиля. Полевое трассирование — инструментальная укладка проекции трассы на поверхность земли.

ОСНОВЫ ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЯ ДОРОГИ

Варианты направления проектируемой железной дороги В — опорный пункт; а, б, в, г — фиксированные точки трассы; / — геодезическая линия;

2— Северный вариант; 3 ~ Южный вариант; 4 — подвариант с ветвью к пункту В Принципы трассирования на вольных ходах Вариант 2 — правильный, обеспечивающий обход препятствия при меньших углах поворота, что и приводит к меньшему удлинению трассы.

Потеря высоты и удлинение участка сенным ко всему протяжению напряженного хода) уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению ОТ кривых, в зависимости от сложности рельефа принимается 0,3...1,0 %о.

Развитие трассы укладкой обратных кривых где — коэффициент, который в зависимости от норм размещения раздельных пунктов и длины станционных площадок составляет 0,06...0,10.

ТРАССИРОВАНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Участок трассы железной дороги Новокузнецк — Абакан в долине р. Томи Участок сложного развития трассы на высокогорной узкоколейной железной дороге Септември — Доброниште в Болгарии Полувыемка на скальном косогорном участке БАМа

ПРОКЛАДКА МАГИСТРАЛЬНОГО ХОДА

Магистральный ход представляет собой первое приближение трассы, соответствующее определенному значению руководящего (или другого ограничивающего) уклона. На карту наносят линию нулевых работ, то есть линию, имеющую уклон трассироваДля этого необходимо вычислить заложение км.

Примеры прокладки линии нулевых работ Правильно

ТЕХНОЛОГИЯ КАМЕРАЛЬНОГО ТРАССИРОВАНИЯ

План Продольный профиль (вертикальный масштаб 1:1000; горизонтальный — масштаб карты) при кратной тяге

. РАЗМЕЩЕНИЕ, ВЫБОР ТИПОВ И ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

ТИПЫ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

И ИХ РАЗМЕЩЕНИЕ ПО ТРАССЕ

— отверстие моста Положение водопропускных сооружений на продольном профиле трассы Группа климатических районов Карта-схема районов дождевых паводков (ливневых районов) Карта-схема изолиний элементарного модуля стока Номограмма для определения расходов весеннего половодья вероятности весеннего половодья вероятности превышения 1 %

ВОДОПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТРУБ И МАЛЫХ МОСТОВ

Водопропускная способность круглых — в прямоугольных трубах не менее 1/6 высоты трубы в свету при высоте ее до 3 м железобетонных труб диаметром 1...2 м и не менее 0,5 м при высоте трубы более 3 м.

Водопропускная способность круглых металлических гофрированных труб диаметром 1,5...3,0 м Водопропускная способность прямоугольных бетонных труб отверстием 1,5...6 м с повышенным входным звеном Водопропускная способность эстакадных мостов Схемы разбивки отверстия моста на пролеты

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Варианты должны соответствовать требованиям СНиГТ и СН, должны быть в одинаковой степени обследованы, технически проработаны и сопоставимы, а количеСтоимость строительства, тыс. руб/км ство вариантов не ограничивается двумя-тремя, а зависит от сложности условий прочислитель — полная стоимость, знаменатель — в том числе объектов

I III IV

Длина геодезической линии Максимальный радиус кривых Минимальный радиус кривых Число водоотводных сооружений Максимальная глубина выемки Максимальная высота насыпи

I II III IV

Длина кривых участков пути Эксплуатационные расходы земляного полотна в зависимости от класса пути, см Класс пути Примечание. В числителе — для деревянных шпал; в знаменателе — для железо- однопутном участке Верх балластной призмы должен располагаться: при деревянных шпалах — ниже верха шпалы на 3 см; при железобетонных шпалах — в одном уровне с верхом средней части шпал.

Загрязненный щебеночный балластный слой необходимо своевременно (не допуская образования выплесков) очищать от загрязнителей, а загрязненный асбестовый и песчаный балласт — заменять. Поверхность балластной призмы должна периодически Для отвода ливневой и образовавшейся при таянии снега воды с путей и междупутий на перегонах и станциях должны устраиваться и содержаться в исправности проИз карьерного гравия,

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ (РЕКОНСТРУКЦИИ) СУЩЕСТВУЮЩИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Нанесение проектной линии на утрированном продольном профиле /—ПГР; 2— СГР; J —РГР; 4— НБС; 5—линия земли;

ПГР — проектная головка рельса; РГР — расчетная головка рельса; НБС — низ баластного слоя подкладками и прокладками, м не требующей уширения существующего земляного полотна — ширина основной площадки существующего земляного полотна;

УТРИРОВАННЫЙ ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИЗЫСКАНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

2. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

4. ТРАССИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

5. РАЗМЕЩЕНИЕ, ВЫБОР ТИПОВ И ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ (РЕКОНСТРУКЦИИ) СУЩЕСТВУЮЩИХ

Белых Валентина Ипполитовна

ОСНОВЫ ИЗЫСКАНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Учебное иллюстрированное пособие для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта Ком п ьютерное оформление О. И. Колотова Изд. лиц. ИД № 04598 от 24.04.2001 г.

Формат 60 х 84/4. Усл. печ. л. 10. Тираж 3000 экз.

107078, Москва, Басманный пер., д. Отпечатано в ООО "Немчиновская типография" тел. 795-0299 (производственный отдел)