3.3 Проектирование профиля железной дороги

Важнейшим требованием при проектировании продольного профиля железной дороги является обеспечение безопасности и плавности движения поездов. Согласно нормам для расчета и проектирования вагонов наибольшие продольные силы по условиям прочности грузовых вагонов в зависимости от режима движения не должны превышать 1…2,5 МН, а по условиям устойчивости против схода вагонов с рельсов – 0,5…0,8 МН. По условиям обеспечения комфортности поездки продольные ускорения в пассажирских поездах должны быть не более 3…5 м/с².

Безопасность движения в наибольшей мере обеспечивается устройством пересечений в разных уровнях. При этом необходимо минимальную разность отметок проектной линии новой и существующей дорог. Чем выше значение пересекаемого пути, тем более вероятно расположение новой линии над существующей, что позволяет не нарушать движение при строительстве. Однако если существующая дорога в месте пересечения уложена на высокой насыпи, а новую линию можно запроектировать на более низких проектных отметках или если она проходит место пересечения достаточно глубокой выемкой, а существующая дорога – насыпью или нулевыми отметками, то более целесообразно располагать новую линию под существующей[4].

Если проектируемая линия проходит над существующей железной дорогой (рис.3.5), то минимальная отметка бровки земляного полотна проектируемой линии

. (3.4)

где, Н_гр – отметка существующей головки рельса;

h_г- габаритная высота (расстояние от поверхности головки рельса до низа пролетного строения путепровода);

c- строительная высота(расстояние от низа пролетного строения до подошвы рельса)

b-расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна.

Если проектируемая линия проходит под существующей дорогой, то ограничивается максимальная отметка бровки земляного полотна проектируемого пути:

. (3.5)

Где, h_р –высота рельса;

b^!- расстояние от головки рельса до бровки земляного полотна проектируемой железной дороги.

Мосты, на которых путь уложен на балласте, а также трубы могут располагаться при любых сочетаниях плана и профиля, допускаемых нормами проектирования, ибо в пределах таких искусственных сооружений возможно устройство вертикальных сопрягающих кривых, возвышение наружного рельса, уширение балластной призмы. Мосты с безбалластной проезжей частью должны располагаться на прямой и, как правило, на площадке либо на уклоне не круче 10%₀. При расположении мостов на уклонах учитывают дополнительные усилия, возникающие в конструкциях сооружения. Если путь на мосту укладывается не на балласте, то устройство вертикальной сопрягающей кривой в пределах такого моста по конструктивным соображениям также крайне затруднительно. Поэтому переломы профиля должны располагаться вне мостов, путь на которых уложен не на балласте, на расстоянии не менее тангенса вертикальной кривой от концов их пролетных строении (рис. 3.6).

а) – проектируемая дорога над существующей;

б) - проектируемая дорога под существующей

Рисунок 3.5 - Схема путепроводного пересечения существующей и проектируемой дорог:

Проектирование продольного профиля в тоннелях, помимо отмеченной выше необходимости в определениях в условиях смягчения ограничивающих уклонов должно выполняться с учетом следующих обстоятельств. Продольный профиль горных тоннелей на железных дорогах может быть одно - или двухскатным с подъемом к середине тоннеля.

Рисунок 3.6 - Ограничения положения переломов профиля

Крутизна уклонов профиля в тоннелях по условиям водоотвода не менее 3%₀ и в исключительных случаях – не менее 2%_0. Короткие горизонтальные участки длиной до 400 м допускаются в двухскатных тоннелях лишь как разделительные площадки между двумя обратными уклонами. Расположение тоннелей в плане должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к плану открытых участков железной дороги.

В пределах переходной кривой отводится возвышение наружного рельса, и если переходная кривая в плане совпадает с вертикальной кривой в профиле, то образуется сложная пространственная кривая, разбивать и содержать которую в процессе эксплуатации трудно. Поэтому вертикальные и переходные кривые не совмещают. Поскольку переходные кривые в плане, а вертикальные кривые на профиле не показывают, то зону, в которую не должен размещаться перелом, определяют расстояние d между концами круговой кривой и переломами профиля:

d = T_B+L/2 (3.6)

Если вертикальная кривая не предусматривается, то переломы профиля располагаются, не зависимо от начертания плана. Практически такими являются переломы, обусловленные смягчением профиля.

Основные исходные данные необходимые для проектирования профиля, - категория линии, руководящий уклон i_p, полезная длина приемо-отправочных путей L_по. Категория линии устанавливается по СНиП в зависимости от размеров перевозок. Значения i_p и L_по назначаются в задании на проектирование или выбираются на основе технико-экономических расчетов. В зависимости от категории линии и полезной длины приемо-отправочных путей по СНиП определяются нормы проектирования профиля: длины элементов, разности уклонов, радиус вертикальных кривых. Профиль проектируется на чертеже, который тоже называется профилем (рис.3.7). на профиль – чертеж наносятся линия земли и схематический план линии. Начинающему проектировщику полезно зафиксировать на профиле все ограничения, которые могут быть учтены заранее, до нанесения проектной линии. Ограничения уклонов устанавливают, предварительно вычислив максимальные уклоны в кривых и при R < 500 м, и на подходах к ним. В тоннелях и на подходах к ним в выемках и на мостах ограничения уклонов учитываются в процессе проектирования профиля.

Ограничения положения проектной линии могут быть практически все нанесены предварительно. В местах расположения труб и малых мостов высота насыпи должна быть не менее 2 – 3 м. Поэтому на профиле можно предварительно показать ограничения проектной линии на пересечениях логов и малых русл. На снегозаносимых участках профиля следует нанести ограничения проектной линии по условиям предотвращения снежных заносов. Ограничения проектной линии наносятся на пересечении путей сообщения, на пересечениях судоходных и лесосплавных рек и на их поймах.

Проектирование продольного профиля в тоннелях, помимо отмеченной выше необходимости в определениях в условиях смягчения ограничивающих уклонов должно выполняться с учетом следующих обстоятельств. Продольный профиль горных тоннелей на железных дорогах может быть одно - или двухскатным с подъемом к середине тоннеля. Крутизна уклонов профиля в тоннелях по условиям водоотвода не менее 3%₀ и в исключительных случаях – не менее 2%_0. Короткие горизонтальные участки длиной до 400 м допускаются в двухскатных тоннелях лишь как разделительные площадки между двумя обратными уклонами.

Расположение тоннелей в плане должен удовлетворять требования, предъявляемым к плану открытых участков железной дороги.

Рисунок 3.7 - Схематический продольный профиль