Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ВВЕДЕНИЕ

Содержанием предмета «Изыскания и проектирование железных дорог» являются теоретические основы и практические методы инженерных изысканий и составления проектов новых железнодорожных линий и усиления (реконструкции) существующих дорог.

Железнодорожный транспорт России представляет собой крупнейшую транспортную систему мира. Российские железные дороги занимают первое место в мире по протяженности электрифицированных магистралей (более 40 тыс. км), второе место после США по эксплуатационной длине (более 85 тыс. км), третье после США и Китая по объемам перевозок грузов и четвертое после Китая, Индии и Японии по перевозке пассажиров. Внутри страны железные дороги являются основой транспортного комплекса России, выполняя около 40% пассажирооборота и более 80% грузооборота всех видов транспорта общего пользования, за исключением трубопроводного.

Первые железные дороги. Мировая история железных дорог ведет свое начало от колесных дорог Древнего Египта, Греции, Рима, выложенных камнем с глубокими параллельными бороздами для колес повозок. В средневековых рудниках сооружались пути из деревянных рельсов, по которым двигались деревянные вагоны. Примерно в 40х годах XVIII в. деревянные рудничные дороги стали заменять чугунными плитами с желобами для колес.

В 1767 г. Ричард Рейнольдс уложил на подъездных путях к шахтам и рудникам Колбрука (Англия) металлические рельсы, по форме сечения похожие на букву U, которые прикреплялись к деревянному брусу. Примерно в то же время русский гидротехник Козьма Дмитриевич Фролов на КолываноВоскресенских заводах на Алтае проложил лежневые пути из брусьев, по которым перемещались вагонетки, приводимые в движение канатным приводом от водяного колеса. В 1778 г. на Семеновском руднике на Алтае была проложена подземная лежневая дорога механиком Ф.С. Вагановым.

В 1788 г. на Александровском чугуноплавильном и пушечном заводе в Петрозаводске под руководством Ани киты Сергеевича Ярцова были отлиты чугунные рельсы и проложен внутризаводской рельсовый путь для перевозки грузов в вагонетках с канатной тягой.

В 1806—1809 гг. в г. Змеиногорске на Алтае сын К.Д. Фролова горный инженер Петр Козьмич Фролов построил железную дорогу длиной около 2 км с конной тягой от рудника до завода, содержащую почти все элементы современных железных дорог: земляное полотно, на значительной части сооруженное в виде достаточно глубокой (до 5 м) выемки, виадук на деревянных сваях, мост на каменных опорах высотой до 11 м через реку Кор балиху, поворотные круги для вагонеток и др. Эта дорога просуществовала до 1949 г. В 1812 г. П.К. Фролов провел изыскания (нивелирование) и разработал в двух вариантах проект чугунной дороги протяженностью около 150 км между озером Эльтон и Николаевской пристанью на Волге.

В 1803 г. англичанин Ричард Тревитик создал первый паровоз, который работал короткое время на одной из рудничных дорог. В 1814—1815 гг. свои паровозы построил Джордж Стефенсон. Несколькими годами позднее на Урале крепостной мастер Ефим Алексеевич Черепанов начал создавать первые русские паровозы. В 1834 г. вместе с сыном Мироном он построил паровоз оригинальной конструкции, и в Нижнем Тагиле на Выйском заводе была проложена чугунная дорога длиной около 1 км. В 1836 г. эту дорогу продлили от Выи до медного рудника, и протяженность ее составила не менее 3,5 км.

В 1825 г. была открыта первая в мире железнодорожная линия общего пользования Стоктон — Дарлингтон (Англия) протяженностью 21 км. С 1830 г. началось движение на 50километровой дороге Ливерпуль — Манчестер. Поезда на этой линии водили паровозы Джорджа Стефенсона и его сына Роберта.

Первой в России железной дорогой общего пользования стала Царскосельская железная дорога с паровой тягой Петербург — Царское Село — Павловск длиной 27 км, которая сооружалась под руководством чешского инженера и предпринимателя Франтишека Антонина Герстнера, организовавшего акционерное общество Царскосельской железной дороги. Официальное открытие движения на участке Петербург — Царское Село состоялось 30 октября (11 ноября по новому стилю) 1837 г. На всем протяжении от Петербурга до Павловска дорога была открыта в мае 1838 г.

В 1809 г. в Петербурге был основан Институт корпуса инженеров путей сообщения (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения). К 40м годам XIX в. проблема железнодорожного строительства в России получила достаточное развитие. К этому времени сформировались отечественные кадры инженеровпутейцев из числа выпускников Петербургского института. Талантливые русские инженеры П.П. Мельников, Н.О. Крафт, Д.И. Журавский, Н.И. Липин, А.И. Штукенберг и другие в 1842—1851 гг. возглавили проектирование и строительство железной дороги Петербург — Москва, которая была в то время самой протяженной в мире (650 км) двухпутной магистралью. При проектировании этой дороги были удачно решены многие важные вопросы выбора направления трассы, проектирования профиля и плана пути и другие, заложившие фундамент дальнейшего развития в России науки и практики проектирования железных дорог.

Развитие сети железных дорог России и Советского Союза. После реформы 1861 г. (отмена крепостного права) и вступления России на путь капиталистического развития началось интенсивное строительство железных дорог. Были выполнены изыскания и проектирование железнодорожных линий в самых разнообразных природных условиях. При проектировании железной дороги Поти Тифлис (18661872 гг.) впервые в России решались вопросы укладки трассы в горной местности. Закаспийская дорога Красноводск Самарканд (1880—1888 гг ) впервые в мире была проложена среди подвижных песков пустыни «Величайшим сооружением нашего века» называла мировая печать проектирование и строительство (1891 —1903 гг.)

Транссибирской магистрали от Челябинска до Владивостока протяженностью 7,5 тыс. км, которая пролегала через районы вечной мерзлоты, пересекала полноводные сибирские реки. На Всемирной Парижской выставке в 1900 г. экспонаты Транссиба были удостоены высших наград «Гранпри», а проект моста через Енисей (автор — проф. Л.Д. Проскуряков, руководитель строительных работ — Е.К. Кнорре) награжден золотой медалью.

К началу Первой мировой войны в России была создана железнодорожная сеть, занимавшая по протяженности первое место в Европе. После окончания Гражданской войны продолжалось развитие железнодорожной сети. За период 1918—1940 гг. было построено свыше 35 тыс. км новых железных дорог, в том числе Казань — Екатеринбург, Нижний Новгород Котельнич, ТуркестаноСибирская магистраль (Луговая — Семипалатинск), Петропавловск — КурортБоровое — Акмолинск (Астана) Караганда Балхаш, Волочаевка — КомсомольскнаАмуре и др. Наряду со строительством новых железных дорог осуществлялась реконструкция существующих линий и прокладка вторых путей. Так, в результате переустройства существующих и постройки ряда новых участков была создана железнодорожная магистраль Москва — Донбасс (Ожерелье — Узловая — Валуйки — Кондрашевская).

В период Великой Отечественной войны 19411945 гг. высокими темпами велось строительство железных дорог, обеспечивших успешное ведение военных действий и решение важнейших задач усиления экономики страны. Была построена линия Астрахань Кизляр, снабжавшая войска, защищавшие Сталинград, нефтепродуктами Баку и Грозного, сооружена Волжская рокада: Свияжск — Ульяновск — Сызрань — Саратов — Иловля. Построенная за три месяца в 1942 г. линия Саратов — Иловля (свыше 330 км) позволила более чем в два раза ускорить продвижение поездов к Сталинграду и сыграла важную роль во время исторической битвы на Волге. Для обеспечения бесперебойной связи с незамерзающим портом Мурманск, куда прибывали союзнические транспорты, в кратчайшие сроки была построена железная дорога Сорокская (Беломорск) — Обозерская (более 350 км). Немногим более месяца потребовалось на изыскания, проектирование и строительство железной дороги Старый Оскол — Сараевка протяженностью около 95 км, способствовавшей победоносному завершению Курской битвы 1943 г. Во время войны завершено строительство дороги Карталы — Акмолинск, части СевероПечорской магистрали (Вельск — Котлас — Кожва), построена линия КомсомольскнаАмуре Советская Гавань, начато сооружение дороги Новокузнецк — Абакан и примыкающих к ней рудовозных ветвей.

В годы войны немецкофашистские захватчики нанесли огромный ущерб железнодорожному транспорту нашей страны. Были выведены из строя 26 и частично повреждены 8 железных дорог, разрушены 65 тыс. км пути, 13 тыс. железнодорожных мостов, более 4 тыс. станций. Уже во время войны были выполнены многие восстановительные работы, но основной объем этих работ был осуществлен после ее окончания.

В послевоенный период наряду с восстановлением разрушенных дорог продолжалось развитие железнодорожной сети. Завершено создание ЮжноСибирской магистрали Тайшет — Абакан — Новокузнецк — Акмолинск — Карталы — Магнитогорск — Карламан. Построена Средне Сибирская магистраль: Алтайская — Карасук — Иртышское — Кокчетав — Кустанай. Сооружены железные дороги Тайшет — Лена и новый выход из Средней Азии: Чарджоу Кунград Бейнеу Макат. СевероПечорская магистраль продолжена до Воркуты, а от ст. Чум этой магистрали построена 200километровая линия к г. Лабытнанги на Оби. Сейчас от этой линии прокладывается железная дорога на север полуострова Ямал к газовым месторождениям в районе Харасавэя (ст. Бованенково).

Построены железные дороги Тюмень — Сургут — Нижневартовск и Сургут — Уренгой (Коротчаево). Проложены трассы Коротчаево — Новый Уренгой — Надым и Новый Уренгой — Ямбург. Эти линии обеспечили развитие ЗападноСибирского территориальнопроизводственного комплекса (ТПК), а линия Сыня — Усинск сооружена в составе ТиманоПечорского ТПК. Проложены железные дороги к крупным гидроэлектростанциям: Красноярской, УстьИлимской, СаяноШушенской.

Сооружен ряд железнодорожных линий, значительно сокративших маршруты следования поездов. К таким линиям относятся Малиновое Озеро — Локоть, Мурапталово — Оренбург, Погромное — Пугачевск, До линская — Помошная, Батайск — Староминская, Краснодар — Туапсе, Анжерская — Барзас, Благодарное — Буденновск, Самарканд — Карши в Узбекистане, Саяк — Актогай в Казахстане, Иджеван Раздан в Армении и др.

Крупнейшим сооружением XX в. в России явилась БайкалоАмурская магистраль (БАМ) от Лены до КомсомольсканаАмуре протяженностью 3100 км с 400километровой линией Бамовская — Тында — Беркакит. 1 ноября 1989 г. после завершения строительства обхода СевероМуйского тоннеля БАМ был принят в постоянную эксплуатацию по пусковому комплексу. В конце 2001 г. по 15километровому СевероМуйскому тоннелю прошел первый поезд.

Богатейший район зоны БАМа продолжает осваиваться. Сооружается АмуроЯкутская магистраль (АЯМ) Беркакит — Томмот Якутск длиной около 800 км. От ст. Новая Чара на БАМе проложена 72километровая ветка к Чинейскому месторождению полиметаллических руд, а от разъезда Улак сооружается железная дорога протяженностью 320 км к Эльгинскому месторождению коксующихся углей

В рекордно короткий срок сооружена 80километровая железная дорога Кизляр — КарланЮрт, соединившая кратчайшим путем Дагестан с Поволжьем. Открыто движение поездов по железной дороге протяженностью около 160 км от ст. Чиньяворык СевероПечорской магистрали к Средне Тиманскому бокситовому руднику в республике Коми.

Наряду со строительством новых железных дорог и сооружением дополнительных главных путей на существующих линиях выполняется большой объем работ по электрификации железных дорог. Впервые электрическая тяга в СССР была применена в 1926 г. на участке Баку Сабунчи — Сураханы, затем электрифицировали пригородный участок Москва — Мытищи, участки горных дорог в Закавказье, на Урале, часть Мурманской магистрали. В 1956 г. был принят Генеральный план электрификации железных дорог, в соответствии с которым протяженность электрифицированных линий возрастала за пятилетие на 9—11 тыс. км. Были созданы мощные электрифицированные магистрали: самая длинная в мире Брест — Москва — Куйбышев (Самара) — Омск Новосибирск Иркутск — Чита — Хабаровск — Владивосток протяженностью 10,5 тыс. км, вторая широтная магистраль Москва — Казань — Свердловск — Тюмень — Омск — Карасук — Новокузнецк — Абакан — Тайшет — Лена — Таксимо на БАМе (более 6 тыс. км), с севера на юг Ленинград (СанктПетербург) — Москва — РостовнаДону — Тбилиси — Ереван (3,6 тыс. км), из центра на запад Москва — Киев — Львов — Чоп (1,7 тыс. км). Электрифицировано также направление Москва — Горький — Киров — Пермь — Свердловск, продолжается электрификация направления СанктПетербург — Мурманск, участков Приволжской, ЮгоВосточной, ЮжноУральской, Забайкальской и других железных дорог.

Развитие теории проектирования железных дорог. Основоположником отечественной транспортной науки является питомец Института Корпуса инженеров путей сообщения, один из авторов проекта и строитель первой магистральной железной дороги в нашей стране Павел Петрович Мельников (1804—1880), будущий первый министр путей сообщения России. В 1835 г. была издана книга профессора Мельникова «О железных дорогах» первый в России научный труд по железнодорожному делу. В ней рассмотрены вопросы выбора основных параметров железных дорог и подвижного состава, а также элементы тяговых расчетов, включая сопротивление движению поездов. Книга П.П. Мельникова показала экономическую целесообразность и техническую возможность строительства в России железных дорог с паровой тягой. В том же году в курс построений, преподаваемый в институте, был включен раздел «О построении железных дорог». Лекции по нему читал помощник профессора Н.И. Липин. Профессор И.О. Крафт вел в институте предмет «Курс составления проектов» [7].

В статьях, опубликованных в 1842 г. в «Журнале путей сообщения», П.П. Мельников привел обоснования ширины колеи для российских железных дорог, теоретические основы выбора предельного (руководящего) уклона пути. Для обоснования наивыгоднейшего уклона Петербурго Московской железной дороги Мельников разработал методику определения эксплуатационных расходов.

В 1842 г. под руководством П.П. Мельникова были разработаны первые в России «Некоторые условия при производстве подробных изысканий». В 1891 г. вышла книга инженера А. Штукенберга «Производство железнодорожных изысканий», а в 1902 г. — четырехтомный труд Генриха Краев ского «Железнодорожные изыскания и составление проекта железной дороги».

В 1896 г. было основано Московское инженерное училище (ныне Московский государственный университет путей сообщения — МИИТ). Одним из предметов в нем был «Курс железных дорог». В 1904 г.. затем в 1913 г. профессором К.Ю. Цеглинским были изданы учебники по этому предмету, в которых рассматривалось проектирование плана трассы, обосновывались нормы проектирования продольного профиля пути, излагались задачи и методы экономических (как их тогда называли — коммерческих) изысканий. Этим же вопросам посвящены изданные в 1915 г. и в 1925 г. книги профессора Е.А. Гибшмана.

В 1913 г. Инженерное училише было преобразовано в Московский институт инженеров путей сообщения — МИИПС. В VIII выпуске Известий МИИПСа опубликована статья почетного члена института профессора Н.Е. Жуковского «О снежных заносах», излагающая математическую теорию снеговых отложений и работы снегозащитных устройств.

В 1918 г. был основан Экспериментальный институт путей сообщения, в работе которого приняли участие Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, В.Н. Образцов и другие крупные ученые. В Бюллетене № 9 Института опубликованы работы Жуковского, посвященные механике движения поезда в увязке с проблемами профиля железных дорог. Они положили начало изучению в России вопросов проектирования профиля пути, обеспечивающего безопасность и плавность движения поездов.

Возрастающий объем железнодорожного строительства вызвал необходимость централизации проектных работ, и в 1935 г. было создано Всесоюзное проектноизыскательское объединение — Союзтранспроект с отделениями в Москве, Ленинграде, Харькове и других городах. Позже эти отделения получили статус проектных институтов и сыграли важную роль в развитии проектноизыскательского дела в стране.

Для более широкой подготовки квалифицированных кадров изыскателейпроектировщиков в вузах страны были созданы кафедры проектирования железных дорог. В 1919 г. на инженерностроительном факультете МВТУ под руководством профессора К.А. Оппенгейма организуется отделение железных дорог с первой в мире кафедрой проектирования. В 1924 г. при слиянии железнодорожного отделения МВТУ, Высших технических курсов НКПС и МИИПСа в один вуз — МИИТ, в этом институте создается кафедра проектирования железных дорог. В 1924—1926 гг. издается первый объемный (в трех томах) учебник по проектированию железных дорог профессора Оппенгейма. Преподаватели кафедры профессора Е.А. Гибшман, Б.Н. Веденисов, М.М. Протодьяконов активно ведут научные исследования. В 1925 г. комиссией во главе с профессором Гибшманом при участии профессоров Веденисова и Оппенгейма подготовлены Технические условия (ТУ) проектирования железных дорог, заменившие устаревшие ТУ 1899 г.

В Научноисследовательском институте транспортного строительства (ЦИС НКПС), созданном в 1930 г. под руководством профессора А.В. Горинова, были выполнены исследования по вопросам выбора руководящего уклона трасс, расчетам стока поверхностных вод, определению эксплуатационных расходов проектируемых железных дорог для целей сравнения вариантов; разрабатывались проблемы внедрения новых видов тяги, совершенствовались методы аэрофотосъемки на изысканиях.

Дальнейшие научные работы в области проектирования железных дорог, проводимые в НИИ транспортного строительства, Академии наук, вузах, были посвящены особенностям проектирования железных дорог при электрической и тепловозной тяге, проектированию дорог в сложных природных условиях Севера и Востока, разработке методов этапного наращивания мощности дорог по мере роста перевозок, применению современной вычислительной техники при проектировании железных дорог, особенностям проектирования высокоскоростных магистралей.

Перспективы развития железных дорог России. Наша страна, занимая почти треть евроазиатского континента, призвана сыграть решающую роль в обеспечении транспортного сообщения между странами Запада и Востока. В связи с этим возрастает значение транспортных коридоров на территории России.

Еще в 1994 г. проходившая на острове Крит Общеевропейская конференция по транспорту приняла решение о развитии ряда паневропейских транспортных коридоров, два из которых проходят по территории нашей страны: коридор № 2 Берлин — Варшава — Минск — Москва и коридор № 9 Хельсинки — СанктПетербург — Москва и далее на юг в направлении Украины, Молдавии, Румынии и Болгарии.

Выход из Европы на страны АзиатскоТихоокеанского региона (АТР) можно осуществить продолжением 2го Критского коридора по направлению Москва — Горький — Свердловск и далее Транссиб и его дублер БАМ, а продолжение 9го коридора позволит создать транспортную связь северной Европы со странами АТР по направлению Хельсинки — Санкт Петербург — Петрозаводск — Архангельск — Карпогоры — Сыктывкар —

Пермь и далее также на Транссиб и БАМ. В связи с этим коридором повышается роль так называемого Белкомура (Белое море — Коми — Урал) — направления общей протяженностью 1250 км, включающего в себя, наряду с существующими линиями, строящуюся дорогу Карпогоры — Вендинга и проектируемую Сыктывкар — Кудымкар — Пермь.

Продление указанных Критских коридоров предусматривает выходы на Китай, Корею и Монголию через существующие пограничные переходы, а на Японию — через порты Дальнего Востока и Сахалина. Для этого необходимо усиление существующих линий, ведущих к пограничным переходам, в частности электрификация участка Карымская — Забайкальем усиление однопутных участков Уссурийск — Гродеково, Барановский — Хасан. Рассматриваются варианты соединения железнодорожной сети Сахалина с материком посредством сооружения железной дороги Селихин (станция на линии КомсомольскнаАмуре — Советская Гавань) — мыс Лазарева мыс Погиби — Ныш (580 км) с тоннелем или мостовым переходом через пролив Невельского.

На проходившем в Иркутске Байкальском экономическом форуме назывались и другие перспективные объекты железнодорожного строительства в Сибири и на Дальнем Востоке. Так, наряду с достройкой железнодорожной линии к Чинейскому месторождению руд необходимы подъездные пути к Удоканской меди и Холоднинскому месторождению редкоземельных элементов. На Байкальском форуме упоминались и такие масштабные проекты более отдаленной перспективы как железные дороги Серов — ХантыМансийск — Сургут — Нижневартовск — Томск (2750 км), Якутск — Хандыга — Сусуман — Анадырь — мыс Дежнева (4600 км), Сусуман — Магадан (570км), Полярная магистраль Салехард Надым — Уренгой — Норильск — Хатанга — Тикси — Черский — Певек — мыс Дежнева (6900 км), а также транспортный переход (тоннель, мост или их комбинация) через Берингов пролив с выходом на Аляску и далее в Канаду и США.

Важная задача дальнейшего развития железнодорожного транспорта России — повышение скоростей движения грузовых и особенно пассажирских поездов. Государственной программой «Транспорт России» предусматривается повышение скоростей движения пассажирских поездов до 160—200 км/ч на полигоне железных дорог протяженностью 12700 км. В соответствии с этой программой осуществлена реконструкция железной дороги СанктПетербург — Москва, где максимальная скорость электропоездов ЭР200 достигает 200 км/ч. До 160 км/ч предусматривается увеличить скорости движения поездов на направлениях Москва — Красное (российская часть направления Москва — Минск — Брест), Москва — Воронеж — РостовнаДону — Минеральные Воды, СанктПетербург — Бусловская (направление на Хельсинки).

В более отдаленной перспективе скорости движения пассажирских поездов должны быть увеличены на направлениях Москва Нижний Новгород Екатеринбург — Омск — Новосибирск, Москва Ярославль, Москва — Саратов, Москва — Киев, Москва — Харьков.

Осуществлены научноисследовательские и проектные разработки высокоскоростных специализированных пассажирских магистралей, предназначенных для движения пассажирских поездов со скоростью 300— 350 км/ч (подробнее см. гл. 2).

В России выполнен ряд научноисследовательских и конструкторских работ по созданию транспортной системы с подвижным составом на магнитном подвесе. Для такой системы скорость 300—350 км/ч не является пределом.

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

Экспертиза

на главную