Задание №1 построение продольного профиля земляного полотна железнодорожной линии

Трасса линии характеризует положение в пространстве продольной оси железнодорожного пути на уровне бровок земляного полотна. При прокладке трассы (трассировании) стремятся к тому, чтобы линия была как можно короче, проходила вблизи населенных пунктов и в наиболее благоприятных условиях рельефа местности, пересекала крупные реки в удобных узких местах, требовала минимального объема земляных работ и наименьшего количества искусственных сооружений (мостов, тоннелей и т.п.).

Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а на вертикальную – продольным профилем. План пути представляет собой линию, на которой изображены прямые и кривые участки трассы, с указанием их протяженности и параметров кривых (угол, радиус, тангенс, длина кривой). Продольный профиль изображается в виде ломаной линии. Отрезки, составляющие эту линию, называются элементами.

Продольный профиль и план железнодорожной линии, согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ), должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с установленными скоростями.

Точка пересечения двух смежных элементов называется переломом профиля, а расстояние между переломами – длиной элемента.

Наклон элемента к горизонтальной плоскости принято характеризовать уклоном (  ). Уклоны элементов продольного профиля измеряются в тысячных (‰). Величина уклона представляет собой отношение разности отметок (высот над уровнем моря) по концам элемента профиля к горизонтальной проекции его длины (в метрах). Физический смысл уклона заключается в том, что через каждые 1000 м значение отметки повышается (на подъеме) или понижается (на спуске) на величину уклона   .

Например: уклон 10‰ означает, что через 1000 м отметка повысится (понизится) на 10 м.

На рис. 1.1 приведена схема, где показаны: длина элемента    (м), отметка начальной точки элемента   , отметка конечной точки элемента   , высота   , м.             

Пример расчета уклона    при известных значениях    и   .

Исходные данные:   ,   , длина элемента   .

Уклон элемента определяется по формуле:

                                                                                      (1.1)

 ‰

 Уклон элемента, по которому поезд движется на подъем, считается положительным, на спуск – отрицательным. Элементы с уклоном равным нулю, называются площадками.

 

Рис. 1.1. Уклон элемента

 При проектировании железных дорог различают ограничивающие уклоны, определяющие наибольшую допускаемую крутизну элементов профиля, одним из которых является руководящий уклон. Руководящим уклоном (  ) называется наибольший затяжной подъем, по значению которого устанавливается норма массы поезда при одиночной тяге и расчетной минимальной скорости движения.

Крутизна этого уклона зависит от категории линии, рельефа местности, типа локомотивов, обращающихся на данном участке, и устанавливается технико-экономическими расчетами.

На особо грузонапряженных железнодорожных линиях наибольшая крутизна руководящего уклона ограничивается значением 9‰, на линиях Iкатегории – 12‰, на линиях II категории – 15‰, на линиях III категории – 20‰ и т.д. Таким образом, чем ниже категория линии, тем круче руководящий уклон.

Для обеспечения безопасности и плавности движение поездов решающее значение имеет правильное определение длины элементов профиля. Продольный профиль следует проектировать элементами  возможно большей длины, которая не должна быть меньше половины длины обращающихся поездов. При этом под поездом будет располагаться одновременно не более двух переломов профиля. При расположении поезда одновременно на выпуклом и вогнутом участках профиля (рис. 1. 2), между ними проектируются разделительные площадки.

 

 Рис. 1.2. Расположение поезда на нескольких переломах профиля

 Продольный профиль (рис. 1.3) вычерчивают в масштабах: горизонтальном – 1:10 000, вертикальном – 1:100. Нижняя его часть называется сеткой, а верхняя представляет собой собственно профиль.

На сетке продольного профиля снизу указываются пикеты и километры. Каждый километр пути содержит десять пикетов по 100 метров.

Над графой пикетов проставляются существующие отметки земли, которые называются черными. Выше черных отметок расположена графа, в которой для каждого элемента профиля указываются проектные уклоны и длины элементов. Наклон линии снизу вверх означает подъем, а сверху вниз – спуск.

Над проектными уклонами расположена графа, в которой вписаны проектные отметки бровки земляного полотна, называемые красными. Они отсчитаны от того же неизменяемого уровня, что и черные. Разности между красными и черными отметками называют рабочими отметками. Они показывают высоту насыпи (цифры над линией проектного профиля) и глубину выемок (цифры под линией проектного профиля), измеряемых в метрах.

Графы проектных уклонов, проектных рабочих отметок бровки земляного полотна и проектный продольный профиль вычерчиваются красным цветом.

Пример расчета уклонов для профиля, изображенного на рис. 1.3:

Проектные уклоны рассчитываются по формуле (1.1)

-       уклон первого элемента:

 ‰, (подъем)

-       уклон второго элемента:

 ‰, (площадка)

-       уклон третьего элемента:

 ‰, (спуск).

 

Проектные отметки рассчитываются для каждого пикета. Для этого к  отметке предыдущего пикета прибавляется уклон, умноженный на длину пикета деленный на 1000 (знак уклона «+» или «-» сохраняется).

Например, для первого элемента профиля (рис. 1.3):

-           на пк 1 отметка составит

 ;

-           на пк 2

  и т.д.

Для второго элемента отметки останутся неизменными, так как   ‰.

Для третьего элемента:

-           на пк 16

 ;

-           на пк 17

  и т.д.

Отметки по концам элементов  выбираются самостоятельно, исходя из условий проектирования продольного профиля с учетом длины элементов и алгебраической разности смежных уклонов.

Рабочие отметки также рассчитываются по каждому пикету и записываются  со знаком «+» выше линии проектного профиля, со знаком «-» ниже линии проектного профиля, рабочие отметки записываются красным цветом.