Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Уклоны продольного профиля

Проектная линия продольного профиля железной дороги состоит из отдельных элементов - площадок (горизонтальных элементов), спусков и подъемов различной крутизны и протяжения, плавно сопряженных в местах их пересечения. Границу смежных элементов называют переломом профиля, расстояние между смежными переломами — длиной элемента. Значение уклона в тысячных (%о) представляет отношение разности отметок по концам элемента профиля в метрах к горизонтальной проекции его длины в километрах.

Наиболее крутые уклоны на железных дорогах России и стран СНГ не превышают 40%о; только на линии Риони — Кутаиси - Ткибули (Грузия) имеются уклоны до 47%с. На горных железных дорогах мира применены уклоны до 90%о (Альпы в окрестностях Монблана на востоке Франции, а также в Гватемале), а на зубчатых дорогах (Швейцария, Западные Пиренеи во Франции) - до 250%о.

При проектировании железных дорог различают ограничивающие уклоны, определяющие наибольшую допускаемую крутизну элементов профиля: руководящий уклон /р, уравновешенный уклон /ур, уклон усиленной тяги /у, инерционный уклон Спуски подразделяют на вредные /в и безвредные /б„. Кроме того, в расчетах используют средний уклон /ср; уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривой /э; приведенный уклон /к.

Руководящий уклон /р. Это наибольший уклон неограниченной протяженности, на котором при движении на подъем одиночной тягой грузового поезда расчетной массы скорость его устанавливается равной расчетной для данного типа локомотива. Из тяговых расчетов известно, что руководящий уклон при данном типе локомотива и при данном вагонном составе определяет расчетную массу состава [см. формулы (2.28) и (2.29)]. Напротив, если необходимо обеспечить на проектируемой линии определенную массу состава (например, по условиям унификации массы состава на про-

ектируемои железной дороге и существующей линии, к которой новая дорога примыкает), то в зависимости от руководящего уклона определяют потребную мощность локомотива Во взаимосвязи массы состава, мощности локомотива и руководящего уклона проектируемой линии заключается большое эксплуатационное значение последнего (рис 3 7) Руководящий уклон влияет также на выбор направления линии на местности, ее длину и объемы строительных работ При проектировании железной дороги крутизну руководящего уклона выбирают в зависимости от топографических условий района проек-тирования, назначения железной дороги и ожидаемых на ней размеров перевозок, а также с учетом массы поездов и уклонов примыкающих железных дорог

Хотя современные электровозы и тепловозы можно использовать в количестве нескольких секций с целью

увеличения массы состава на линии с крутым руководящим уклоном, число секций ограничивается величиной допускаемых продольных усилий в поезде Поэтому чтобы обеспечить необходимый урбвень массы грузовых поездов на проектируемых тиниях, а также приемлемые скорости движения на спуск с учетом тормозных средств поездов, нормы проектирования СТН Ц-01-95 [17] ограничивают наибольшую крутизну руководящего уклона на особогрузонапряженных линиях значением 9%с, на линиях I категории — 12%о, II категории — 15%с, III категории — 20%о и на железных дорогах IV категории — 30%о В трудных и особо трудных условиях на подъездных путях IV категории допускается применять руководящий уклон до 40%о

На новых скоростных магистральных линиях руководящий уклон не должен превышать 20 %с На скоростных линиях со смешанным (грузовым и пассажирским) движением поездов при грузонапряженности нетто в грузовом направлении на десятый год эксплуатации свыше 15 млн т км/км руководящий уклон должен быть не более 15%о, а при грузонапряженности свыше 30 млн т км/км — не ботее 12%с На международных магистральных линиях руководящий уклон следует принимать не более 12,5%о независимо от грузонапряженности Это требование Строительных норм и правил [16] соответствует Европейскому соглашению о международных магистральных железнодорожных линиях, к которому СССР присоединился в 1986 г

Только в трудных условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается на проектируемых железных дорогах применять ботее крутые руководящие уклоны

Уравновешенный уклон /,р. Так называют руководящий подъем негрузового (обратного) направления, т е напраатения, в котором следует меньший грузопоток и часть вагонов возвращается порожними. Вследствие меньшего грузопотока в обратном направлении можно водить поезда меньшей массы и увеличить в этом направлении крутизну руководящего подъема (т.е. меньшую массу состава уравновешивают более крутым подъемом).

В соответствии с нормами проектирования железных дорог уравновешенный уклон допускается применять при соответствующем обосновании на линиях с резко выраженным и устойчивым в перспективе различием размеров или структуры грузопотоков по направлениям движения.

Применение в негрузовом направлении более крутого уравновешенного подъема позволяет во многих случаях существенно уменьшить строительную стоимость линии. Эффективность уравновешенного уклона в строительном отношении особенно велика, если по топографическим условиям местности в негрузовом направлении преобладают более крутые подъемы. С такими условиями встретились проектировщики магистрали Петербург — Москва, на которой в грузовом направлении к Петербургу был принят ру-ководящий подъем 2,5%о, а в обратном - 5%с.

При установлении различных руководящих подъемов по направлениям следует учитывать, что наибольшая крутизна спусков должна обеспечивать по условиям торможения безопасное движение поездов с достаточно высокими скоростями. Поэтому крутизна руководящих подъемов в обоих направлениях, как правило, не должна превышать значений, установленных Строительно-техническими нормами для дорог соответствующих категорий.

Уклон усиленной тяги ir Это уклон круче руководящего, преодолеваемый поездом расчетной массы с дополнительными локомотивами, размещаемыми в голове или хвосте состава. Такой уклон целесообразен на участках, где на значительном протяжении (обычно не менее длины перегона) уклон местности существенно превышает крутизну руководящего уклона линии. Если типы дополнительных локомотивов те же, что основных локомотивов в поезде, то в этом случае уклоны усиленной тяги называют ук-лонами кратной тяги. Соответствующие этому случаю уклоны при двойной и тройной усиленной тяге приведены в СТН Ц-01-95 в зависимости от крутизны руководящего уклона проектируемой линии (приложение 6).

По тем же причинам, по которым установлены наибольшие значения руководящего уклона на железных дорогах различных категорий, нормы проектирования [17] ограничивают наибольшую крутизну уклонов усиленной тяги, которая, как правило, не должна превышать: 18%о — на линиях особогрузонапряженных и I категории, 20%о - на линиях II категории, 30%с — на линиях III категории и 40%о — на железных дорогах IV категории.

Применение уклонов кратной тяги в ряде случаев значительно сокращает длину трассы и уменьшает объем строительных работ. Это может компенсировать увеличение эксплуатационных расходов, вызванных работой дополнительных локомотивов.

Однако следует учитывать, что для предотвращения разрыва поездов наибольшая суммарная сила тяги локомотивов, размещенных в голове поезда, при трогании поезда с места в соответствии с Правилами тяговых расчетов [50] определяется исходя из максимально допустимого продольного усилия на автосцепке, равного 930 кН, а при движении по ограничивающему подъему — 1275 кН. Для обеспечения устойчивости вагонов от выжимания продольными силами при подталкивании наибольшие значения силы тяги локомотивов, размещенных в хвосте поезда, определяются исходя из максимально допустимых продольных сжимающих сил от 490 до 2450 кН (в зависимости от числа осей вагонов в составе и наименьшей нагрузки от оси колесной пары на рельсы).

Вследствие указанных ограничений может быть недопустимой постановка дополнительных локомотивов ни в голову, ни в хвост поезда. В этом случае уклоны усиленной тяги не могут быть применены на проектируемой линии.

Инерционный уклон Такое наименование получил уклон круче руководящего, преодолеваемый при движении на подъем за счет работы силы тяги локомотива и использования кинетической энергии поезда. Инерционный уклон может быть эффективно применен в том случае, когда участок, предшествующий подъему iJt представляет спуск, на котором поезд достигает большой скорости, накапливая при этом значительную кинетическую энергию (рис. 3.8).

В отличие от других ограничивающих уклонов инерционный уклон не может быть применен на участке неограниченного протяжения. Так как

поезд движется по инерционному подъему замедленно, то длина и крутизна инерционного уклона взаимосвязаны: чем круче уклон элемента профиля, тем короче должна быть его длина. Обычно при проектировании инерционного уклона задаются крутизной уклона iи, исходя из скорости поезда в начале подъема vH, а кже назначая скорость в конце подъема vK, расчетом определяют наибольшую возможную длину элемента lt.

Вредный и безвредный спуски. При движении поезда по достаточно крутому и длинному спуску скорость его может достичь максимального значения, после чего во избежание дальнейшего ее увеличения необходимо прибегнуть к регулировочному торможению. В процессе торможения (за исключением рекуперативного торможения при электрической тяге) часть механической энергии поезда переходит в работу трения тормозных колодок о колеса поезда или в тепловую энергию реостатов. Спуски, на кото-рых применяется механическое или реостатное торможение, называются вредными спусками. Спуски, при движении по которым не применяется указанное торможение, называются безвредными.

Является ли спуск вредным или безвредным зависит от крутизны уклона, протяженности спуска, а также скорости подхода поездов к спуску и определяется расчетом скорости движения поезда на данном участке. Из рис. 3.9, где изображена кривая скорости поезда v(5) на участке пути с различными уклонами профиля, следует, что более крутой спуск 8%о является безвредным, потому что он относительно короткий и скорость подхода к нему невелика, а более пологий, но большей протяженности спуск 5 %с является вредным, начиная с того места, где поезд достигает максимальной скорости и необходимо торможение (знак Гна рис. 3.9).

Наибольшая крутизна спусков, являющихся безвредными на всем протяжении, независимо от их длины и скорости подхода поездов к этим спускам.

Средний уклон /ср — уклон, определяемый между двумя точками на профиле без учета отметок промежуточных точек.

Уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривой, и приведенный уклон /к рассмотрены в п. 2.1.

Изыскания и проектирование железных дорог. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 288 с..

Экспертиза

на главную