K003644 Дипломная работа Проект новой железной дороги

Введение

Проект новой железной дороги – это комплекс экономических и технических документов, содержащий описание, расчеты, чертежи и обоснование принятых решений по всем железнодорожным сооружениям и устройствам, предназначенным к постройке.

Составление проекта новой линии – ответственное дело, так как транспортное строительство – это капитальное строительство, которое требует огромных затрат средств, материалов, механизмов и рабочего труда. Здесь возможны различные технические решения одной и той же проектной задачи, которые могут отличаться друг от друга объемом работ, размером капиталовложений, эксплуатационными расходами и так далее. Однако все они должны разрабатываться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами, в полной мере отвечать требованиям задания, которое выдано на проектирование данной железной дороги, и обеспечивать высокое качество проекта при минимальных строительных затратах. Необходимо найти такое проектное решение, которое давало бы наибольший прирост продукции на каждый рубль вложений и способствовало сокращению сроков окупаемости этих вложений. Разработка вариантов, технико-экономическое обоснование и детальное проектирование трассы, плана и профиля линии по выбранному направлению составляют основное содержание проекта участка новой железной дороги.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к проектам железных дорог, необходимо предварительное тщательное изучение условий строительства, а также особенностей предстоящей эксплуатационной работы железной дороги.

1 Общая характеристика об объекте строительства

1.1 Географическое положение, рельеф

Республика Карелия — республика, субъект Российской Федерации, входящий в состав Северо-Западного федерального округа.

Западная граница Карелии совпадает с государственной границей Российской Федерации и Финляндии, имеет протяжённость 798,3 км, одновременно являясь границей с Европейским Союзом. На востоке Карелия граничит с Архангельской областью, на юге — с Вологодской и Ленинградской областями, на севере — с Мурманской областью.

Столица Республики Карелия — город Петрозаводск.

Республика расположена в Северной Европе, в северо-западной части России, омывается Белым морем на северо-востоке.

Основной рельеф республики — холмистая равнина, переходящая на западе в Западно-Карельскую возвышенность. Ледник, отступая на север, сильно изменил рельеф Карелии — появились во множестве моренные гряды, озы, камы, озёрные котловины.

Высочайшая точка Республики Карелия — гора Нуорунен.

1.2 Характеристика климатических условий

Погода изменчива. Климат мягкий с обилием осадков, меняется на территории Карелии от морского к умеренно — континентальному. Зима снежная, прохладная, но обычно без сильных морозов, если морозы наступают, то только на несколько дней. Лето непродолжительное и тёплое, с большим количеством осадков. Даже в июне в республике иногда бывают заморозки (крайне редко). Жара бывает редко и наступает на две-три недели по южным районам, но из-за высокой влажности она ощутима и при 20°С. В северных районах жара бывает крайне редко, и длится не более нескольких дней.

1.3 Инженерно-геологические условия

Ресурсы недр Карелии включают:489 разведанных месторождений,31 вид твёрдых полезных ископаемых,386 торфяных месторождений,14 месторождений подземных вод хозяйственно-питьевого назначения,2 месторождения минеральных вод,10 официально признанных и свыше 200 учтенных геологических памятников.

Основные полезные ископаемые: железная руда, титан, ванадий, молибден, благородные металлы, алмазы, слюда, строительные материалы (граниты, диабазы, мраморы), керамическое сырье (пегматиты, шпат), аппатит-карбонатные руды, щелочной амфиболасбест.

В Карелии насчитывается около 27 000 рек, из которых самые крупные: Водла (протяженность 149 км), Кемь (191 км), Онда (197 км), Унга,

Чирка-Кемь (221 км), Ковда, Шуя, Суна с водопадами Кивач и Выг.

В республике около 60 000 озёр. В совокупности с болотами они насчитывают около 2000 км³ качественной свежей воды.Ладожское и Онежское являются самыми большими озёрами в Европе. Так как территория Карелии располагается на Балтийском кристаллическом щите, то многие реки порожисты и нередко одеты в каменные берега.

1.4 Исходные данные для проектирования

Руководящий уклон   –    ip=12%; район проектируемой линии – Республика Карелия; число главных путей – 1 шт; локомотив – 2ТЭ10; вид тяги – тепловозная; длина приёмоотправочных путейlп.о.=1050м; категория линии – II; грузовые перевозки – 15,3млн.т в год;  пассажирское движение –2пп/сутки; сборные поезда – 2 пп/сутки.

2 Проект полосы отвода

2.1 Варианты плана линий

Трассой называется пространственная ось железной дороги в уровне бровки земляного полотна.

Трассирование - это поиск рационального положения плана и про-дольного профиля трассы. Оно осуществляется путем проектирования плана линии по картам в горизонталях с одновременным составлением продольного профиля трассы.

Детальное трассирование осуществляется вдоль намеченных конку-рентоспособных кратчайших направлений, соединяющих опорные пункты и имеющиеся фиксированные точки. При этом исследуется возможность использования попутных долин водотоков или водоразделов.

Отход от площадки раздельного пункта или подход к ней должен осуществляться с учетом перспективы развития этого пункта.

На участках вольных ходов, где топографические условия легкие и средний естественный уклон местности по направлению трассирования меньше руководящего, трасса проектируется по прямой между опорными пунктами и фиксированными точками. Каждый угол поворота на участках вольных ходов должен быть обоснован.

Основным принципом трассирования на участках напряженных хо¬дов, где уклон местности по направлению трассирования больше руково¬дящего, является наиболее полное использование заданного значения ру¬ководящего уклона, именно вэтом случае длина линии на участке преодо¬ления значительного подъема или спуска будет кратчайшей.

Для поиска положения трассы на участках напряженных ходов ис-пользуется расчетное значение расстояния между горизонталями (заложе¬ние) d, см, которое соответствует заданной величине руководящего уклона и определяется по формуле 1.1.

     , (2.1)

где   – масштаб карты в горизонталях;

h–  сечение горизонталей, м;

  – руководящий уклон, %;

  – среднее значение уклона, эквивалентного дополни¬тельному сопротивлению от кривых, % (обычно при¬нимается равным 0,5 %).

Опорные пункты – места обязательного захода трассы (населённые пункты).Фиксированные точки – наиболее благоприятные точки для проложения трассы.Линия нулевых работ – направление на карте, вдоль которого уклон поверхности земли равен руководящему уклону.

Магистральный ход – линия включающая в себя площадки раздельных пунктов, а также следующие друг за другом участки вольных и напряжённых ходов.

Планом железнодорожной линии называется проекция трассы на горизонтальную плоскость. Составляющие плана: прямые участки пути, круговые и переходные кривые.

План с вариантами трассы представлен на плакате лист 1.

Ведомость кривых по первому варианту представлена в таблице 2.1, а по второму варианту – таблица 2.2.

Тангенс кривой определяется по формуле 2.2.

      , (2.2)

Длина кривой определяется по формуле 2.3.

      ,  (2.3)

Таблица 2.1 – Ведомость кривых, вариант 1

№ Угол Элементы круговой и переходных кривых, м Вершина Длина прямой, м

Лево Право R T Kполн ВУ начало конец

НТ   0°0'0"       0+0.00      

                  9786,99

ВУ1 75°42'24"   2000 1604,50 2742,7 113+91,50 97+86,99 125+29,65

            1311,76

ВУ2  48°41'29"  2500 1171,24 2204,6 150+12,66 138+41,42 160+45,98

            5334,92

ВУ3   61°50'9" 4000 2415,66 4357 237+96,56 213+80,90 257+37,86

            1212,82

ВУ4 106°36'30"   2000 2733,90 3821,3 296+84,58 269+50,68 307+72,02

            15021,85

ВУ5  36°42'12" 2000 713,51 1381,2 465+7,38 457+93,87 471+75,06

            2350,48

ВУ6  62°30'26"  2000 1263,93 2281,9 507+89,47 495+25,54 518+7,46

                 5917,42

КТ   0°0'0"       577+24,88      

∑α= 244°49'20" 147°13'50"  ∑K= 16788,7  ∑Lпр= 40936,24

∑α= 392°3'10"  ∑L= 57724,88

Таблица 2.2 – Ведомость кривых, вариант  2

№ Угол Элементы круговой и переходных кривых, м Вершина Длина прямой, м

Лево Право R T Kполн ВУ начало конец

НТ  0°0'0"       0+0,00      

               10848,07

ВУ1  14°54'37" 4000 543,43 1080,9 113+91,50 108+48,07 119+29,00

          7636,08

ВУ2 53°32'1"  2000 1058,9 1968,7 206+24,01 195+65,09 215+33,76

          900,28

ВУ3  35°54'11" 2500 850 1646,6 232+84,04 224+34,04 240+80,61

          1663,34

ВУ4 73°3'23"  2500 1891,9 3267,7 276+35,85 257+43,96 290+11,65

          20891,87

ВУ5  31°51'13" 2000 620,79 1211,9 505+24,30 499+3,51 511+15,42

          1401,78

ВУ6 53°40'7"  2000 1061,9 1973,4 535+79,07 525+17,19 544+90,58

               6119,47

КТ  0°0'0"       606+10,05      

∑α= 180°15'31" 82°40'1"  ∑K= 11149,2  ∑Lпр= 49460,89

∑α= 262°55'32"  ∑L= 60610,05

2.2 Варианты продольного профиля

Продольным профилем называется проекция развертки трассы на вертикальную плоскость.

Продольный профиль новой железной дороги может быть схематическим (сокращенным), и подробным. Продольный профиль новой железной дороги представляет собой проектное положение оси железной дороги в уровне земляного полотна и включает в себя отдельные элементы, каждый из которых характеризуется своими уклоном, длиной и направлением (подъем или спуск).

Продольный профиль первого и второго варианта представлен на плакате лист 2.

Наиболее распространенным ограничивающим (максимальным) уклоном продольного профиля является руководящий уклон. Он входит в состав основных технических параметров и выбирается по результатам технико-экономических обоснований.

При соответствующем обосновании допускается применять различные значения руководящего уклона по направлениям.

На новых железных дорогах руководящий уклон в грузовом направлении не должен превышать 12 ‰ .

Крутизну руководящего уклона на затяжных подъемах, когда скорость поезда становится близкой к расчетно-минимальной, в кривых участках пути следует уменьшать на величину iдоп, эквивалентную дополнительному сопротивлению от кривой, которая определяется по формулам 2.4, 2.5, 2.6, 2.7.

при К>lп или ΔК >lп

(2.4)

при К = lсм, если lсм

(2.5)

при К>lсм если lсм

(2.6)

(2.7)

К – длина круговой кривой, м

Lп – длина поезда, м

Lсм – длина участка смягчения руководящего уклона, м

– уклон эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривой

– угол поворота кривой

 , - части угла поворота и длины кривой соответствующие участку смягчения.

Смежные элементы продольного профиля в вертикальной плоскости сопрягаются вертикальными кривыми, радиус которых RB, км, составляет на линиях I и II категорий – 15 км.

Вертикальные кривые разрешается не устраивать при алгебраиче¬ской разности сопрягаемых уклонов менее 2,3 ‰.

Вертикальные кривые следует размещать вне переходных кривых, а также вне пролетных строений мостов и путепроводов с безбалластной проезжей частью, а наименьшее расстояние Тв м, от переломов продольного профиля до начала или конца переходных кривых или до на¬чала и конца пролетных строений определять по формуле 2.8.

(2.8)

При этом минимальное расстояние от перелома профиля до начала круго¬вой кривой не должно быть менее величины определенной по формуле 2.9.

(2.9)

Размещение раздельных пунктов

Раздельные пункты на однопутных железных дорогах размещаются на расстоянии, время хода по которому равно расчетному времени хода пары поездов, соответствующему расчетной пропускной способности проектируемого участка, мин. Определяется по формуле (2.10)

〖 t〗_p=t_Т+t_0=((1440-t_техн )*α_н)/n_p -(τ_1+τ_2 )-t_(р.з.)                        (2.10)

где tт и to – время хода поездов соответственно «туда» и «обратно»;

tтехн– средний резерв времени на производство ремонтов пути;

для однопутных железных дорог tтех = 60 мин;

н – коэффициент, учитывающий надежность работы железнойдороги; при автоблокировке и тепловозной тяге н=0,88

np - расчетная пропускная способность линии на 10-й годэксплуатации, пар поездов в сутки;

(1+2)  - интервал времени для скрещения поездов на раздельномпункте;  при  автоблокировке  и  тепловозной  тяге(1+2) = 5 мин;

tр.з. – время на разгон и замедление поезда; при тепловозной тяге tр.з. = 4 мин.

Расчетная пропускная способность nр на 10-й год эксплуатации определяется по формуле (2.11)

np = nгр + ncб сб + nпспс(2.11)

где nгр – число пар грузовых поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

ncб – число пар сборных поездов в сутки на 10-й год  эксплуатации;

сб – коэффициент съема грузовых поездов сборным поездом; сб =1,2;

nпс – число пар пассажирских поездов в сутки на 10-й год  эксплуатации;

пс – коэффициент съема грузовых поездов пассажирских поездом;

пс =1,5;

Число пар грузовых поездов nгр на 10-й год эксплуатации определяется по формуле (2.12)

n_гр=(Г*γ*〖10〗^6)/(365*Q_ср*η),                                               (2.12)

где Г – объем грузовых перевозок на 10-й год эксплуатации, млн. т

        в год;

 - коэффициент неравномерности перевозок в течение года;  принимаем  =1,05;

Qср – средняя масса состава поезда брутто.

Здесь Q принимается в зависимости от мощности локомотива ируководящего уклона; для локомотива 2ТЭ10 и руководящего уклона 12 ‰

Q=3550 т; при

αср- коэффициент, учитывающий неполногрузность подвижного состава; принимается 0,8;

η -  коэффициент, учитывающий отношение массы поезда нетто к брутто; принимается 0,73.

Расчет фактического времени хода пары поездов по перегонам для первого варианта приведен в таблице 2.3, а для второго варианта приведен в таблице 2.4.