Проектирование, строительство и реконструкция железных дорог
1. Выбор вариантов направлений трассирования и величины
руководящего уклона
2. Трассирование вариантов и составление схематического
профиля
3. Размещение и подбор искусственных сооружений
4. Texнико-экономические расчеты
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Проектирование железных дорог представляет собой область транспортной науки, изучающую теоретические основы и практические методы инженерных изысканий и составления комплексных проектов новых и реконструкций эксплуатируемых железных дорог. Предметом науки проектирования железных дорог является выявление и изучение закономерностей влияния различных экономических, природных и технических факторов на принимаемые проектные решения, а также разработка теоретических и практических методов обеспечивающих выборов оптимальных и надежных вариантов проектов новых и реконструкций эксплуатируемых железных дорог с учетом рационального овладения заданными грузо - и пассажиропотоками.
Основные задачи транспорта – своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках; повышение экономической эффективности его работы. Обеспечить совершенствование организации эксплуатационной работы железных дорог, ремонта и содержания пути подвижного состава, значительно повысить производительность локомотивов и вагонов, средний вес грузовых вагонов.
Цель курсового проекта закрепляет теоретические знания по капитальному трассированию, выявление и обоснование вариантов направления трассы, проектирование продольных профилей, размещение и расчет малых искусственных сооружений.
1. Выбор вариантов направлений и величины руководящего уклона
1.1. Краткая характеристика района проектирования
Площадь:97,3 тыс. км.
Восточно-Казахстанская область расположена в восточной части республики Казахстан. Территория области занимает горный рельеф. Основную часть занимают хребты Рудного Алтая и Южного Алтая.
Климат резко континентальный, средняя температура января в равнинах и предгорьях от -17 до -190С, в горах абсолютный минимум достигает -550С. Лето умеренно теплое, температура июля достигает +230С, абсолютный максимум достигает +410С. Выпадение осадков не равномерное.
Занимает выгодное экономико-географическое положение. Крупная река – Иртыш. Долина реки Иртыш является более равнинной частью области.
1.2. Категория проектируемой железной дороги
Категория железных дорог определяется из условий:
1. В зависимости от заданной грузонапряженности на расчетные годы
2. По количеству движения пассажирских поездов
3. От скорости движения по перегону грузовых и пассажирских поездов
Категорию проектируемой дороги определяем на основании исходных данных по грузонапряженности на 5 и 10 годы эксплуатации. Проектируемая железная дорога относится к II категории, так как грузонапряженность на 5 год эксплуатации более 12 млн. км/км и на 10 год – 14 млн. км/км.
1.3. Возможные варианты направлений трассирования
Трассирование железной дороги называется совокупность изыскательских процессов, выполняемых для выявления возможных вариантов трассы, определения ее положения в пространстве, инструментальной укладке трассы и геодезического закрепления ее на местности или расчерчивания на топографических картах.
Каждый вариант трассы должен обеспечить рациональное соотношение между длиной линии, объемами строительных работ, затратами на сооружение железной дороги и расходами по ее эксплуатации. При этом:
А) план и профиль каждого варианта должны соответствовать строительным нормам и правилам проектирования железных дорог данной категории;
Б) земляное полотно и все сооружения на трассе должны отвечать требованиям их устойчивости, а также условиям безопасности и бесперебойности эксплуатации проектируемой дороги.
На трассе размещаются дорогостоящие и чаще всего не поддающиеся перемещению капитальные сооружения: земляное полотно, опоры мостов, трубы, тоннели, эстакады, станции, здания. Поэтому выбор трассы должен производиться с учетом ее соответствия строительным требованиям, экономике и условиям эксплуатации, как начального этапа работы дороги, так и перспективы.
Минимальная длина проектируемой дороги была бы достигнута, если бы удалось соединить прямыми линиями ее конечные пункты, а где это требуется, и пункты обязательного захода. Однако в большинстве случаев в силу топографических и инженерно-геологических условий железную дорогу приходится отклонять от такого кратчайшего направления. И все же для предварительной ориентировки и выявления тех препятствий, которые пришлось бы преодолеть на прямом соединении, целесообразно наметить теоретически кратчайшее направление между конечными пунктами и пунктами захода проектируемой линии. Таким кратчайшим направлением является геодезическая линия – линия, определяющая на земной поверхности кратчайшее расстояние между двумя точками.
Геодезическая линия должна определяться с учетом сферичности земли. Поэтому кратчайшим расстоянием между двумя пунктами земной поверхности является дуга «большого круга», т.е. дуга, получаемая в пересечении поверхности земного шара плоскостью, проходящей через заданные точки и центр земного шара.
Если нанести геодезическую линию на карту по координатам отдельных точек, то эта кривая линия будет казаться длиннее прямой, соединяющей конечные пункты, хотя в действительности геодезическая линия короче.
На карте нанесена штрих-пунктиром геодезическая линия между опорными пунктами трассы – конечными пунктами А и Б. Длина геодезической линии составляет 11125 км.
Геодезическую линию можно использовать для предварительной общей оценки условий трассирования, выявления естественных препятствий, имеющихся на предельно спрямленном направлении.
Намечаемые варианты трассы всемерно стремятся приблизить к геодезической линии, учитывая большие эксплуатационные достоинства сокращения длины трассы. Но предварительно геодезическая линия корректируется по условиям обхода или пересечения встречающихся препятствий.
1.4. Выбор вариантов направления и величин руководящего уклона
Проектируемый участок новой железнодорожной линии имеет такие преграды, как река Иртыш, мелкие речки и т.п.
Чтобы проанализировать варианты воздушно-ломанных линий направлений трассирования, для каждого из них устанавливаем наиболее характерные показатели.
2. Трассирование вариантов и составление схематического профиля
Рекомендуемый радиус кривых в плане Rрек=4000-1500м, допустимый радиус в трудных условиях Rдоп=1200м. допустимые радиусы в особо трудных условиях при технико-экономическом обосновании при движении поездов со скоростями 120 км/ч и менее Rдоп=600?800м.
Проектируемый участок железной дороги относится к II категории. Тогда из СНиП II-39-76 уклоны по обе стороны от площади составляют:
В о л ь н ы м х о д о м называются такие участки трассы, на которых средние естественные уклоны местности менее величины уклона трассирования, т.е. iср(ест)
Для наколки линии определяют горизонтальное заложение между горизонталями (раствор циркуля или шаг трассирования) по формуле:
, см(2.2)
iтр=10-0,5=9,5
lц =20/9,5=2,1 см
Принятый шаг трассирования равно lц и последовательно откладывая между горизонталями отрезки равные lц, получаем линии нулевых работ, проложенную заданным уклонами, которая служит ориентиром для последующей укладки трассы в плане. При этом следует учитывать, что при наколке линии заданного уклона нельзя миновать хотя бы одну горизонталь, так как это приведет к увеличению объемов земляных работ на последующем участке напряженного хода. Лишь при пересечении лога возможен пропуск 1-2 горизонталей для обеспечения лучшего вписывания трассы в лог и обеспечения необходимой высоты насыпи (не менее 3 м) для размещения водопропускного сооружения.
Полученная в результате прокладки раствором циркуля линия нулевых работ на участках напряженного хода, увязанная с участками трассы вольного хода, образует магистральный ход, который служит ориентиром для последовательной укладки трассы.
2.2. Укладка трассы плане
При наличии магистрального хода укладка трассы в плане производится от начального пункта.
Таким начальным пунктом является ось заданной станции А в пределах станционной площадки положение трассы установлено заданным направлением главного пути.
Первый угол поворота может располагаться только за пределами станционной площадки. Он намечен с таким расчетом, чтобы от конца станционной площадки (lст/2) до его вершины было расстояние, достаточное для размещения переходной (lп/2) и тангенса круговой кривой, а также учитывалось возможное удлинение станционных путей (? lст/2).
Применение кривых малого радиуса должно быть обосновано технико-экономическими расчетами. При пересечении крупных водотоков для размещения мостов с безбалластной проезжей частью следует пикетировать прямые участки в плане. Мосты с устройством пути на балласте и трубы могут быть расположены на любых сочетаниях продольного профиля и плана линии.
Для определения основных элементов плана линии и положение кривых в плане измеряют углы поворота транспортиром с точностью до 0,50 и по выбранному стандартному радиусу круговых кривых определяют с помощью таблиц их длины, тангенсом, домером и биссектрисы. Линейкой измеряют расстояние между вершинами углов поворота и определяют пикетажное значение последующих вершин углов поворота по формулам:
ПК ВУ №1=ПК 0 + l1/100
ПК ВУ №2=ПК ВУ №1 + l2/100 - Д
ПК ВУ №3= ПК ВУ №2+ l3/100-(2Т2 - К2)
где Д=2Т1 - К1
НК1 =ВУ1 – Т
КК1 =НК1 + К(2.3)
где К – длина кривой, м;
Т – тангенс, м
ПК ВУ №1 = ПК 10 + 1075/100 = ПК 20+75
ПК ВУ №2 = ПК 20+75 + 2200/100 – 236,13/100 = ПК 40+39
ПК ВУ №3 = ПК 40+39 + 5829/100 – 294,80/100 = ПК 95+74
ПК ВУ №4 = ПК 95+74 + 2675/100 – 119,62/100 = ПК121+29
1. Первая кривая (право)ВУ1ПК 20+75
-
Т 07+81
НК1 ПК 12+94
+
К13+26
КК1 ПК 26+20
2. Вторая кривая (лево) ВУ2ПК 40+39
-
Т12+99
НК2 ПК 27+40
+
К23+04
КК2 ПК 50+44
3. Третья кривая (право) ВУ3 ПК 95+74
-
Т06+01
НК3 ПК 89+75
+
К10+82
КК3ПК100+55
4. Четвертая криваяВУ4 ПК121+29
-
(лево) Т06+84
НК4 ПК114+45
+
К12+83
КК4 ПК127+28
2.3. Проектирование схематического продольного профиля трассы
При проектировании продольного профиля и плана железных дорог должно быть обеспечено:
1. соблюдение всех требований, гарантирующих безопасное и бесперебойность движения поездов;
2. учет эксплуатационных требований;
3. учет строительных требований с точки зрения наиболее благоприятного применения современных средств механизации строительных работ, а также оптимальных сроков сооружения линии.
Соблюдение требований экономии, т.е. достижение оптимального соотношения между затратами на строительство железной дороги и расходами на ее эксплуатацию.
Горизонтальный масштаб схематического продольного профиля должен соответствовать масштабу карты (М 1:25000), а вертикальный М 1:1000.отметки земли берут на пересечениях трассой горизонталей и на всех характерных промежуточных точках изменения рельефа местности. Для наколки отметок земли на схематическом профиле сносят отметки земли по трассе на полоску бумаги с одновременным фиксированием километровых знаков на карте и на профиле.
После наколки отметок земли наносят проектную линию. Продольный профиль линии следует проектировать элементами возможно большей длины при напряжении алгебраической разности сопрягаемых уклонов.
Э л е м е н т о м профиля называются участок профиля с однородным действительным уклоном. Длина элемента профиля должна быть не менее половины полезной длины ПОП. Рекомендуется проектировать продольный профиль в виде насыпи. В районах подверженных снежным заносам, следует избегать выемок и нулевых мест, минимальная высота насыпи должна быть не менее 2,5 м.
Началом продольного профиля является ось станции А, поэтому элемент профиля должен быть запроектирован горизонтальной площадкой длиной не менее половины длины станционной площадки плюс тангенс вертикальной кривой. Станционные площадки рекомендуется проектировать в виде насыпи высотой 0,7-1 м. первая отметка проектной линии по оси ст. А определяется графически, остальные – в результате аналитических расчетов по формуле:
Нпр=Нзем+il(2.4)
где Нпр – проектная отметка последующей точки, м;
Нзем – предыдущая проектная отметка земли, м;
i – уклон проектной линии между рассматриваемыми точками, 0/00;
l – горизонтальное расстояние между точками, м
Таблица 2.1
Наименьшие длины раздельных площадок и элементов переходной крутизны
Категория линии
Рекомендуемые длины
Минимально-допустимые
Полезная длина ПОП – 850 м
II
250
200
Таблица 2.2
Величина алгебраической разности смежных уклонов профиля, 0/00
Категория линии
Полезная длина ПОП - 850м
Рекомендуемые нормы
Минимально-допустимые
II
8
13
Точка перелома проектной линиипродольного профиля должна быть за пределами переходной кривой в плане на расстоянии от ее концов не меньше, чем тангенс вертикальной сопрягающей кривой – Тв.
Расстояние от концов круговой кривой до переломов профиля должно быть меньше lтiп, которое равно:
lтiп=lп/2 + Тв, (2.5)
где lп – длина переходной кривой, принимаемой по СНиП II-39-76, равная 100м;
Тв=7,5·?i,(2.6)
На основе всех расчетов составляем ведомость плана кривой
ПК Ктр=(2.7)
где - сумма длины кривых;
- сумма расстояний между смежными кривыми
3. Размещение и подбор искусственных сооружений
3.1. Принятая методика расчета маневрового потока
Вода, образовавшаяся на поверхности земли в результате ливня или снеготаяния, собирается и стекает к пониженным местам с определенной территории. Территория, с которой происходит сток поверхности вод к данному пониженному месту, называется бассейном, или водосбором.
Границами между двумя смежными бассейнами являются водоразделы. Водоразделом называется линия, соединяющая повышенные точки местности и являющаяся естественной границей, от которой вода стекает в пределы различных бассейнов.
Линия, соединяющая наиболее пониженные точки бассейна, называется руслом, или тальвегом. Поверхности, ограниченные водоразделом и руслом, называются склонами бассейна.
При трассировании железной дороги необходимо выявить все пониженные места земляной поверхности вдоль трассы, в которых можно ожидать скопление воды, протекающему к земляному полотну по постоянным и периодическим водостокам, определить количество воды, протекающей к этим местам и запроектировать комплекс водоотводных сооружений, обеспечивающих нормальную, бесперебойную работу железной дороги.
На карте обозначены по двум вариантам бассейны всех водотоков, определим их площадь F км2/Jл, длину главного лога Lл и уклон главного лога Jл, а затем по номограмме определим для каждого из них расход от ливневого стока необходимо еще знать глубину слоя водоотдачи hв (см).=
Выбираемые типы сооружений должны быть экономичными и давать возможность применения передовых индустриальных методов строительства. Желательно иметь минимальное число малых искусственных сооружений.
3.2. Размещение и подбор отверстий малых искусственных сооружений
На основании полученных расходов воды с бассейнов и запроектированных по профилю высот насыпей, подбирают для всех бассейнов малые типовые искусственные сооружения.
Все результаты подсчета и выбора типов искусственных сооружений сведены в табл. 3.1.
4. Технико-экономические решения
4.1. Стоимость земляных работ
Кз.р.=(1,1·Vг.п.+ Vстн)·Rз.р.·i, тыс. тг(4.1.)
где Vг.п. – профильный объем земляных работ по главному пути, тыс.м3;
Vстн – профильный объем земляных работ по путям станции и разъездов, тыс.м3 .
Vстн =5,3·п·10-3, тыс.м3(4.2.)
где п –количество ПОП на раздельном пункте, кроме главного;
- средняя рабочая отметка массива, м;
- длина массива, м;
5,3 – расстояние между осями смежных путей на раздельном пункте
Vг.п.= , тыс.м3(4.3.)
где - покилометровый объем насыпи или выемки (тыс.м3) зависящей от ширины земляного полотна и средней рабочей отметки;
- длина i-го массива насыпи или выемки, км
Т.к. раздельные пункты не проектируются, то нет необходимости считать Vстн .
Кз.р=(1,1· 3658,34+0)·1,9=7645,93 тыс. тг
Таблица 4.1
Основные технико–экономические показатели
№ пп
технико–экономические
показатели
Измер
Количество
1. Технические показатели
1
Протяженность трассы
Км
14,5
2
Коэффициент развития трассы
-
1,0
3
Величина руководящего уклона
0/00
10
4
Протяженность и удельный вес напряженных ходов
км/0/00
-
5
Минимальный радиус кривой
М
1000
6
Средний радиус кривой Rср
М
1358
7
Объем земляных работ
тыс.м3
3658,34
2. Экономические показатели
8
Приведенное число пар грузовых поездов в сутки
пар/сут
15
9
Капитальные вложения
тыс. тг
13299,6
10
Эксплуатационные расходы
тыс. тг/год
310,33
11
Приведенные затраты
тыс. тг/год
1640,29
4.2. Определение размеров капитальных вложений
Строительная стоимость линии определяется по формуле:
К=1,4(Кз.р.+Ки.с.+Кк.м.·L+Rр ·Пр.п.+Кп.р.)(4.4.)
гдеКз.р. – стоимость земленых работ, тыс.тг;
Ки.с. – стоимость искусственных сооружений, тыс.тг;
Кк.м – покилометровая стоимость устройства пропорциональная
длине линии, тыс.тг;
L – строительная длина линии, км; длине линии, тыс.тг;
Rр - стоимость одного разъезда, тыс.тг;
Кп .р . – стоимость прочих устройств и сооружений, тыс.тг;
1,4 – коэффициент на неучтенные затраты
Таблица 4.2.
Ведомость объема работы по стоимости земляных работ
Граница
Массива
Длина массива
l, км
Средняя рабочая отметка hср
Объем работ, тыс.м3
4.2.1. Стоимость устройств, пропорциональная длине линии, будет слагаться из покилометровой стоимости верхнего строения пути Квсп, устройств СЦБ и связи, путевых зданий, принадлежностей пути и устройств снеговой защиты Кп.р.:
Ккм=(Кв.с.п. + Кп.р.+Кэ), тыс.тг(4.5.)
Квсп=71тыс. тг/км для Р-65;
Кпр=27 тыс. тг/км при АБ
Кэ=42 тыс. тг на переменный ток
L·Км1=(71+27+42) ·11,125=1557,5 тыс.тг
4.2.2. Стоимость строительства малых искусственных сооружений Ки.с., в зависимости от их типа, отверстия и высоты насыпи может быть принята по таблице 3.1
В соответствии с таблицей Ки.с=70,3 тыс. тг;.
4.2.3. Стоимость строительства одного разъезда Кр в зависимости от вида тяги, длины и числа ПОП, а также типа рельсов на ПОП может быть принято по данным таблицы 5.4.[1 cтр.24]
Кр=199 стоимость разъезда с одним ПОП.
К1=1,4(7645,9+70,3+1557,5+27+199)=13299,6 тыс. тг
Таблица 4.3.
Результаты подсчета строительной стоимости вариантов
№ пп
Слагаемые строительные стоимости
Вариант 1
L=14,5, i=100/00
1
Стоимость земляных работ Кз.р., тыс. тг
7645,9
2
Стоимость искусственных сооружений Ки.с., тыс. тг
70,3
3
Стоимость устройств, пропорциональных длин L·Км, тыс. тг
1557,5
4
Строительная стоимость суммарное К, тыс. тг
13299,6
5
Строительная стоимость отнесенная на 1 км длины линии, тыс. тг
917,2
4.3. Определение эксплуатационных расходов
4.3.1. Общее положение
Эксплуатационные расходы при разработке курсового проекта определяется по укрупненным измерителям на расчетный – 10 год эксплуатации.
Расход топлива может быть определен по таблицам 1 и 2 (методического указания). Соотношение между затратами механической работы (ткм) и потреблением топлива определяется:
Rм=1,117В, т км.(4.6)
Эксплуатационные расходы могут быть определены по формуле:
Э=Эдв+Эпу, тыс. тг/год(4.7)
где Эдв – расходы пропорциональные размерам движения 10-го года эксплуатации;
Эпу – расходы по содержанию постоянных устройств.
4.3.2. Расходы пропорциональные размерам движения определяется по формуле:
Эдв=0,365(Rм·Р+q/? ·tх)·Пгр(4.8)
где Rм – механическая работа локомотива на 1 пару поездов, ткм;
tх – время хода поезда туда и обратно по участку, ч (таблица 4.4);
Р – стоимость одного ткм механической работы локомотива, тг/ткм, принимается 0,0806;
q – стоимость 1 лок-час в тг/лок-час, принимается 5,13;
? – коэффициент участковой скорости;
Пгр – приведенное число пар грузовых поездов в сутки на 10-й год эксплуатации.
Коэффициент участковой скорости при оборудовании лини АБ можно определить по формуле:
?=1-0,009(пгр+2ппас),(4.9)
где пгр – число грузовых поездов в сутки в грузовом направлении на расчетный год;
ппас - число пассажирских поездов в сутки в том же направлении на расчетный год.
?=1-0,009(14+2·2)=0,848
Общее, приведенное число пар грузовых поездов определяется по формуле:
Пгр=Пгр+?·П пасс,(4.10)
Коэффициент ? определяется взависимости от соотношения веса брутто пассажирского (Р+Q) пасс. и грузового (Р+Q) гр. поездов по таблице 5.7 метод. указания.[1] При этом вес пассажирского поезда принимается стандартным (Р+Q)пасс.=1000 т.
(Р+Q)пасс/ (Р+Q)гр=1000/2000=0,5; ? = 0,64
Пгр=14+0,64·2=15 пар
Подставим найденные значения в формулу 4.7, получим
Э=89,95+53,215=143,165 тыс.тг
Общая сумма эксплуатационных расходов с учетом топлива:
Эобщ=143,165+167,52=310,33 тыс.тг в год
Приведенные затраты:
П=К·Ен+Э, тыс. тг/год(4.12)
где Ен - нормативный коэффициент капиталовложений, Ен =0,1
П=13299,6·0,1+310,33=1640,29 тыс. тг/год
Список использованной литературы
1. Методические указания по выполнению курсового проекта.
Алма – Ата 1983г
2. Генплан и танспорт промышленных предприятий.
Под ред Н.И. Костина