3.8. Обеспечение безопасности и плавности движения поездов

Общие положения. Важнейшее требование при проектировании про­дольного профиля и плана железной дороги — обеспечение безопасности и плавности движения поездов. Необходимо предотвратить возникновение в поезде больших продольных сил ударного характера, могущих привести к разрушению конструкций вагонов, а также таких продольных сил, которые могут вызвать сход подвижного состава с рельсов (см. п. 3.6). В пассажир­ских поездах необходимо обеспечить продольные ускорения на уровне, не нарушающем плавности движения поезда.

При пересечении проектируемых дорог с другими путями сообщения следует обеспечить безопасность движения по новой и существующим до­рогам.

На участках железных дорог с крутыми затяжными уклонами должна быть обеспечена безопасность движения поездов по спускам исходя из ус­ловий работы тормозных средств поезда.

Большое значение для безопасности движения поездов имеет предот­вращение затопления земляного полотна.

Обеспечение в поездах допускаемых значений продольных сил и ускорений.

В п. 3.5 указаны значения продольных сил в движущихся поездах, которые не должны быть превышены по условиям прочности грузовых вагонов и их устойчивости против схода с рельсов. По условиям обеспечения комфорт­ности поездки продольные ускорения в пассажирских поездах должны быть не более 3—5 м/с^I.

Наиболее неблагоприятными по условию возникновения в поезде больших продольных сил и ускорений являются участки пути, профиль которых изображен на рис. 3.21. Значения этих сил и ускорений зависят не только от очертания профиля, но и от управляющих воздействий при дви­жении поезда: сброса или набора тяги, приведения в действие или отпуска тормозов. К этим действиям машинист прибегает наиболее часто при дви­жении поезда по пути с резко изменяющимся профилем (см. рис. 3.21), и тогда налагаются усилия и ускорения поезда, вызванные переломом про­филя и управляющими воздействиями.

Как указано в п. 3.6, для уменьшения продольных сил и ускорений в поезде следует на переломах профиля устраивать сопрягающие кривые больших радиусов. Анализ показывает, что наиболее неблагоприятен с точки зрения возникающих в поезде сил и ускорений случай, когда при движении по участку, содержащему перелом профиля, применяется регу­лировочное торможение, т.е. периодическое включение и отпуск пневма­тических тормозов состава. В этом случае радиус сопрягающей кривой на переломе профиля должен быть наибольших значений. Это — так называе­мые рекомендуемые нормы сопряжения элементов профиля. Если на данном участке пути заведомо исключаются регулировочные торможения, то ради­ус сопрягающей кривой может быть меньших значений. Это допускаемые нормы.

s) в)

Рис. 3.21. Участки пути, неблагоприятные по условиям плавности движения поез­дов:

а — углубление ("яма"); 6 - возвышение ("горб"); в - уступ; г - чередование "ямы" и "горба"

Из формулы (3.21) следует, что при данном значении радиуса сопря­гающей кривой R длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны (см. рис. 3.11) зависит от разности уклонов Д/ на переломах про­филя. Расчетами установлено, что в большинстве случаев при длине сто­роны описанного многоугольника, не превышающей 350—400 м, продоль­ные силы в поезде при движении по профилю ломаного очертания прак­тически не будут превышать сил, возникающих в поезде, движущемся по сопрягающей кривой. С учетом этого нормы проектирования железных дорог устанавливают в зависимости от значений радиусов сопрягающих кривых наибольшие алгебраические разности уклонов смежных элементов Д/„ на переломах профиля и соответствующие им согласно формуле (3.21) наименьшие длины разделительных площадок и элементов переходной

крутизны /_н. Эти нормы (табл. 3.6) находятся в зависимости от категории линии и полезной длины приемо-отправочных путей /_по, которая определя­ет наибольшую длину поездов и, следовательно, их массу.

Таблица 3.6

Категория железно­дорожной линии, подъездного пути

Нормы сопряжения смежных элементов профиля (по СТН Ц-01-95)

Наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля д*„, %с (числитель), и наименьшая длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны /„, м (знаменатель), при полезной длине приемо-отправочных путей, м 850 I 1050 I 2-850=1700 [ 21050=2100

Рекомендуемые нормы

Скоростная	6/250	4/300	-	-
Особогрузо-	-	3/250	3/250	3/400
напряженная
I	6/200	4/250	3/250	3/300
11	8/200	5/250	4/250	3/300
111	13/200	7/200	7/250	4/250
IV	13/200	8/200	8/250	—
	Допускаемые нормы
Скоростная	10/250	9/300	-	-
Особогрузо-	-	10/200	5/250	4/300
напряженная
I	13/200	10/200	5/250	4/300
II	13/200	10/200	6/250	4/250
III	13/200	10/200	8/250	6/250
IV	20/200	10/200	10/200	—

Примечания. 1. Временные участки трассы проектируют по нормам железных дорог IV категории при полезной длине приемо-отправочных путей 850 м.

2. При проектировании подъездных путей и временных участков в трудных условиях допускается увеличивать алгебраическую разность уклонов Дi„ до 30 %с при длине элемен­тов профиля /„ не менее 150 м.

J i_w=7<?%; L_H=Z00n

Рис. 3.22. Примеры сопряжения элементов продольного профиля

Наименьшая длина элемента профиля согласно СТН Ц-01-95 принима­ется равной длине рельса — 25 м.

Рекомендуемые нормы сопряжения смежных уклонов применяют при проектировании профиля в углублениях ("ямах"), ограниченных хотя бы одним тормозным спуском (см. рис. 3.21,а), на уступах, расположенных на тормозных спусках (рис. 3.21,в) и на возвышениях ("горбах"), располо­женных у подошвы тормозного спуска (рис. 3.21,г). Допускаемые нормы можно применять при сопряжении уклонов на "горбах", расположенных на расстоянии не менее удвоенной полезной длины приемо-отправочных путей (расчетной длины поезда) от подошвы тормозного спуска, а также в "ямах" и на уступах, проходимых поездом без торможения, если использо­вание этих норм позволяет уменьшить объемы строительных работ.

Рассмотрим примеры сопряжения элементов продольного профиля на железных дорогах И категории при полезной длине приемо-отправочных путей 1050 м. Со­гласно СТН Ц-01-95 (см. табл. 3.6) наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля Л/„, %о: рекомендуемая - 5, допускаемая - 10. При этой разности уклонов наименьшая длина элементов профиля /_н, м: рекомендуемая — 250, допускаемая — 200.

- 1 = 3,8 .

Л /• , 24

Округляя число п в большую сторону до ближайшего целого, определяем, что при сопряжении в "яме" уклонов /, = -12 %о и i₂ = 12 %о потребуется не менее четырех элементов переходной крутизны.

При сопряжении элементов профиля в "яме", где возможно торможение поез­дов (к таким "ямам" обычно относят углубления профиля, ограниченные хотя бы одним спуском круче предельно безвредного и высотой более 10—15 м - рис. 3.22,а-д), следует использовать рекомендуемые нормы. При алгебраической раз­ности уклонов элементов профиля, образующих яму, Д( = - i₂ = -12 - 12 = -24 %о и нормируемой алгебраической разности уклонов смежных элементов л/„ = 5 %о наименьшее число элементов переходной крутизны составит

В варианте сопряжения элементов профиля на рис. 3.22,а длина элементов профиля с уклонами -7 %с и 7 %о принята равной /_н, поскольку алгебраическая разность уклонов по концам этих элементов равна нормируемой Д/„ = 5 %с. У эле­ментов с уклонами —2 %о и 2 %о алгебраические разности уклонов по обоим кон­цам элемента различны: Д/, = 5 %о, Дi₂ = 4 %с. Поэтому длина этих элементов оп­ределена по формуле (3.39):

5 + 4

/ = 250 = 225 м.

2-5

В варианте сопряжения уклонов на рис. 3.22,6 аналогично определена длина элементов с уклонами -7 %о и —3 %о, а в варианте на рис. 3.22,в — длина элемента с уклоном —8%о.

Сопряжение уклонов /', и /₂ возможно и с большим чем четыре числом элемен­тов переходной крутизны, включая разделительную площадку (см. рис. 3.22,г,д). В этих примерах при одинаковой алгебраической разности уклонов по обоим концам каждого элемента длины всех элементов определены по формуле (3.38).

При сопряжении элементов профиля на "горбе", отстоящем от подошвы тор­мозного спуска на расстоянии не менее удвоенной полезной длины приемо- отправочных путей (рис. 3.22,е-к), могут быть использованы допускаемые нормы проектирования. В данном случае должно быть не менее двух элементов переход­ной крутизны (см. рис. 3.22,е-и). Как и при сопряжении элементов профиля в яме, в данном случае можно принять число элементов переходной крутизны больше минимально потребного (см. рис. 3.22,к). Длины элементов рассчитаны аналогично предыдущему случаю.

Из всех рассмотренных проектных решений, а также возможных других, удовлетворяющих нормам проектирования, должно быть принято то, кото­рое в наибольшей степени приближает проектную линию к поверхности земли и обеспечивает наименьший объем строительных работ. В отдельных случаях может быть целесообразным, соблюдая условие Д/,, Д/₂ < Д/„, при­нять длину отдельных элементов переходной крутизны большую, чем оп­ределяемая формулами (3.38) или (3.39). Это равносильно увеличению ра­диуса R сопрягающей кривой по сравнению с нормируемым, что может привести к некоторому уменьшению продольных сил и ускорений, действующих на поезд. Снижение продольных сил в поездах целесообразно не только для обеспечения прочности и устойчивости подвижного состава, но желательно и по условиям предотвращения расстройства пути на участках, где в движущихся поездах возникают большие продольные силы.

При прохождении поездом одновременно вогнутых и выпуклых перело­мов профиля (как на участках в или г на рис. 3.21) в составе могут возни­кать знакопеременные продольные усилия ударного характера, наиболее неблагоприятно воздействующие на пассажиров, грузы и подвижной со­став. Чтобы этого избежать, следует длину элементов профиля между пере­ломами разного знака (вогнутый и выпуклый) принимать не менее полез­ной длины приемо-отправочных путей (расчетной длины поезда). Однако рельеф местности, как правило, не позволяет проектировать такой про­филь на значительном протяжении. Поэтому целесообразно обеспечить такое очертание продольного профиля, при котором под поездом будет хотя бы не более одного перехода от вогнутого перелома профиля к вы­пуклому и наоборот. Для этого необходимо соблюдение следующего усло­вия: сумма длин элементов профиля в границах двух переломов одного знака, между которыми располагаются один или более переломов другого знака, должна быть не менее полезной длины приемо-отправочных путей /_п0.

На рис. 3.23 применительно к железной дороге II категории при /_по = 1050 м приведены примеры продольного профиля, удовлетворяющего указанному условию (на рис. 3.23,а — рекомендуемые нормы, на рис. 3.23,6 — допускаемые нормы).

Пересечение железных дорог с другими путями сообщения. Безопасность движения в наибольшей мере обеспечивается устройством пересечений в разных уровнях. Согласно Строительно-техническим нормам СТН Ц-01-95 такое устройство обязательно при пересечении новых железнодорожных линий и подъездных путей с другими железнодорожными линиями и подъ­ездными путями, трамвайными, троллейбусными линиями, магистральны­ми улицами общегородского значения и скоростными городскими автомо­бильными дорогами, а также с автомобильными дорогами I—III категорий.

При устройстве путепроводов необходимо обеспечить 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 движения 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 новая линия проходит место пересечения достаточно глубокой выемкой, а существующая дорога — на­сыпью или нулевыми отметками, то более целесообразно располагать но­вую линию под существующей.

б) © о ©

Рис. 3.23. Примеры сопряжения элементов продольного профиля:

а — уступ; б - "горб"

о

Если проектируемая линия проходит над существующей железной доро­гой (рис. 3.24,а), то минимальная отметка бровки земляного полотна про­ектируемой линии

(3.40)

min

Н_тш = Н„ + h + c- d,

где #гр — отметка головки рельса существующей железной дороги, м; h - габарит­ное возвышение пролетного строения путепровода над головкой рельса сущест­вующей дороги, м; с — строительная высота пролетного строения (расстояние от низа конструкции до подошвы рельса), м; d— расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна проектируемого пути, м.

Рис. 3.24. Схемы путепроводного пересечения существующей и проектируемой же­лезных дорог:

а — проектируемая линия над существующей, о — то же под существующей

тгпт

Если проектируемая линия проходит под существующей дорогой (рис. 3.24,6), то ограничивается максимальная отметка бровки земляного полот­на проектируемого пути:

(3.41)

■рп

Дтх = #гр ~ V ^_ С -h - И_рп - d,

где Аре, й_р„ — высота рельса соответственно существующего и проектируемого пу­тей, м.

Аналогично выполняется расчет при пересечении проектируемой же­лезной дорогой автомобильной дороги или троллейбусной линии. В этом случае расчет ведется от отметки проезжей части пересекаемой дороги.

Габаритное возвышение низа конструкции путепровода над головкой рельса или проезжей частью автомобильной дороги h зависит от характера пересекающихся дорог. Например, согласно ГОСТ 9238—83 при пересече­нии железных дорог в зависимости от расположения путепровода на стан­ции или перегоне и от конструкции контактной сети h = 6,25-^6,9 м. При пересечении путей, электрификация которых не предусматривается, габа­ритное возвышение уменьшают до 5,55 м. Для обеспечения возможности подъемки железнодорожного пути согласно Строительно-техническим нормам СТН Ц-01-95 габаритные возвышения, предусмотренные ГОСТ 9238—83, следует увеличивать на 20—30 см.

При проектировании путепроводов через автомобильные дороги и го­родские улицы габаритные возвышения принимают в соответствии с СНиП 2.05.03-84*^I "Мосты и трубы". При этом учитывают возможность повышения уровня автопроезда после ремонта проезжей части дороги на толщину нового (дополнительного) слоя дорожного покрытия.

В плане целесообразно проектировать пересечение под прямым углом, что сокращает длину путепровода и упрощает его конструкцию. Если это сложно осуществить, то выполняют пересечение под углом 60° или 45°, предусмотренным типовыми проектами путепроводов.

Пересечение железных дорог с грунтовыми дорогами местного значе­ния, а также автомобильными дорогами IV и более низкой категорий до­пускается в одном уровне (переезды) за исключением следующих случаев: если в месте пересечения может быть реализована скорость движения пас­сажирских поездов более 120 км/ч или интенсивность движения составляет более 100 поездов в сутки и если железная дорога проложена в выемке.

На переезде должны быть обеспечены нормы видимости согласно тре­бованиям СНиП 2.05.02-85* "Автомобильные дороги". Переезды должны располагаться, как правило, на прямых участках железных и автомобиль­ных дорог. Пересечения следует устраивать преимущественно под прямым углом. При невозможности выполнить это условие угол между пересекаю­щимися дорогами должен быть не менее 60°.

Разрез по оси пути

Разрез по выход- нону оголовку 700/2

Рис. 3.26. Свайно-эстакадный мост че­рез ручей с пропуском проселочной дороги (проект железной дороги Ан- жерская — Барзас)

С_м -2760

Рис. 3.25. Труба-путепровод на линии Абакан - Тайшет

Однако с учетом строительных затрат и особенно расходов по содержа­нию охраняемых переездов в ряде случаев экономически целесообразна замена переезда путепроводом. Особенно эффективно использование для пропуска дорог водопропускных сооружений (мостов и труб) с соответст­вующим изменением их конструкций, увеличением отверстий и обеспече­нием необходимых габаритов (рис. 3.25 и 3.26) [53].

Обеспечение безопасности движения поездов по крутым затяжным спус­кам. Согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог спуск считается затяжным при следующих значениях крутизны и протяженности спуска:

Крутизна, %в 8-10 10-14 14-17 17-20 20 и более

Протяженность, км >8 >6 >5 >4 >2

В зимнее время при метелях и поземках, а также при высоте снежного покрова, превышающей головку рельса, возможно оледенение тормозных колодок, что уменьшает тормозную силу. Поэтому до вступления поезда на затяжной спуск необходимо удалить ледяную корку на поверхности трения тормозных колодок. Это можно осуществить при движении заторможенно­го поезда в режиме тяги со скоростью 30—50 км/ч. Для этого согласно Строительно-техническим нормам [17] перед затяжными спусками, при соответствующем обосновании, следует проектировать участок пути с по­логими уклонами длиной не менее 1,5 км для опробования тормозов в пу­ти следования. Уклон этого участка пути должен быть близок к нулю

\

\

V

\

\ *

\

\

\

V

\

\

>

\

V

\

\

\

\

\

\

\

V4

V,

\

\

\

\

\

и

к

ч

V

Ч

V

Ч

ч

V

\\

Si

t'l

>0л

ы/

\

s

<

„ \

\

>

\

у

V

\

л

V

л

\

ч

\

ч

„К

л

ч \

N,

\

S

ч

N

V

N

N.

\

л

\

ч \

ч

.30

/к

к

*

sk

л

6 10 Щ 18 22 26 L,KM

Рис. 3.27. Значения наибольшей длины пути, проходимого поездом при длитель­ном торможении.

— — — — по условию непревышения до­пустимых температур нагрева тормозных ко­лодок и колес вагонов, по условию

неистощимости тормозной системы,

р,7оо 38 36 34 32 30 28 2В 24 22 20 18

/ / / / / - ограничение по допускаемой ско­рости (площадка или подъем по направ­лению движения).

Длина спусков с затяжными ук­лонами круче 20 %о не должна пре­вышать длины, проходимой поез­дом без остановок по условиям на­гревания тормозных колодок и ко­лес подвижного состава. По расче­там ВНИИ транспортного строи­тельства [55] значения наибольшей длины пути, проходимого поездом при длительных торможениях без превышения допустимых темпера­тур нагревания тормозных колодок и колес вагонов, в зависимости от крутизны спуска и скорости дви­жения приведены на рис. 3.27.

Продолжительность непрерыв­ного торможения не должна пре­вышать 30-35 мин, исходя из усло­вий возможной утечки воздуха из рабочих камер воздухораспредели­телей. С учетом этого времени при различных скоростях движения в зависимости от крутизны спуска определена наибольшая длина пу­ти, проходимая поездом по усло­вию неистощимости тормозной системы (см. рис. 3.27).

В случае превышения указанных длин спусков следует предусматри­вать остановку поезда для охлажде-

Рис. 3.28. Продольный водоот­вод в выемках:

а — продольный профиль выем­ки длиной менее 400 м; б - попе­речный профиль в конце (начале) выемки, расположенной на площад­ке; в — продольный профиль выем­ки длиной 400 м и более; 1 - про­ектная линия; 2 — профиль дна кювета

ния колес и тормозных колодок, а также отпуска тормозов. При проекти­ровании профиля место этой остановки целесообразно совмещать с пло­щадкой раздельного пункта. В противном случае профиль участка пути для остановки поезда должен удовлетворять требованиям удержания поезда вспомогательным тормозом локомотива (локомотивов) (см. п. 3.7).

Предохранение железнодорожного пути от размыва и затопления. Для вы­полнения этого условия отметка проектной линии на подтопляемых участ­ках трассы должна обеспечивать земляное полотно от затопления даже при очень редко повторяющихся уровнях воды (в среднем один раз в несколько столетий).

На подходах к мостам через большие и средние реки в пределах их раз­лива, а также при расположении трассы вдоль рек, озер, водохранилищ, морей, бровка земляного полотна должна возвышаться над наибольшим уровнем воды с учетом подпора, ветрового нагона и наката волны на откос насыпи не менее чем на 0,5 м. Такое же требование предъявляется к воз­вышению бровки земляного полотна над отметкой подпертого уровня на подходах к малым мостам и трубам. За наибольший в этих случаях прини­мается уровень воды вероятности превышения^I 1:300 (0,33 %) на скорост­ных, особогрузонапряженных линиях и линиях I—III категорий, 1:100 (1 %) на линиях IV категории и 1:50 (2 %) на подъездных путях IV категории. На подъездных путях, где по технологическим причинам нельзя прервать дви­жение, в обоснованных случаях вероятность превышения наибольшего уровня воды принимают 1:100 (1 %).

Большое значение имеет предупрежде­ние затопления тоннелей, когда портал тоннеля находится в пределах заливаемой поймы. По СТН Ц-01-95 проектная линия должна обеспечивать возвышение дна во­доотводного лотка тоннеля у портала не менее чем на 1 м (с учетом подпора и вы­соты волны) над уровнем высоких вод ве­роятности превышения 1:300 (0,33 %).

При проектировании продольного про­филя в выемках особое внимание уделяют продольному водоотводу. Его обеспечивают кюветы с продольным уклоном дна, равным уклону бровки земляного полотна. Поэтому для беспрепятственного продольного водо­отвода кюветами проектная линия в выем­ках должна иметь уклон не менее 2 %о. Дну кюветов выемки, запроектированной на площадке, также придается уклон 2 %о. И хотя продольный профиль кюветов при этом устраивается двускатным, а их глубина h в водораздельных точках (рис. 3.28,о) умень­шается до 0,2 м (против глубины, как пра­вило, 0,6 м), при большой длине площадки углубление кюветов по концам выемки

будет столь значительным, что это приведет к существенному увеличению объема земляных работ по сооружению выемки (см. рис. 3.28,6). Поэтому выемки проектируют на площадках только в случае, если длина их / менее 400 м (см. рис. 3.28,а). В выемках длиной 400 м и более вместо площадки проектируют два уклона крутизной не менее 2 %о со спусками в сторону концов выемки (см. рис. 3.28,в). В вечномерзлых грунтах площадки в вы­емках устраивать нельзя независимо от их длины. В этих условиях крутиз­на уклонов выемок должна быть не менее 4 %с.

3.9. Обеспечение бесперебойности движения поездов

Для соблюдения бесперебойной эксплуатации железной дороги сопро­тивление движению поезда нигде не должно превышать расчетных значе­ний, а сила тяги локомотива не должна быть меньше расчетной величины. Поэтому смягчают ограничивающие уклоны при совпадении их с кривыми в плане линии, а также в тоннелях, и проверяют достаточность силы тяги на участках, где снижается мощность локомотива. При проектировании продольного профиля необходимо также обеспечить предотвращение снежных и песчаных заносов пути.

Смягчение ограничивающих уклонов в кривых. При проектировании же­лезных дорог расчетную массу состава определяют из условия, что поезд равномерно движется с расчетной скоростью по прямолинейному участку пути с руководящим подъемом [см. формулу (2.28)]. При совпадении с кривой руководящий и близкий к нему уклоны на затяжных подъемах уменьшают (смягчают) с учетом уклона, эквивалентного дополнительному сопротивлению от кривой так, чтобы действительный уклон проектиро­вания / не превышал / = /_р— i_}.

На участке с затяжным руководящим уклоном /_р = 9 %о (рис. 3.29) вы­делены элементы профиля № 1,3 и 5, расположенные в пределах кривых различных радиусов. Руководящий уклон на этих элементах уменьшен на величину i, = 700/R [см. формулу (2.12)]. При смежных кривых одного ра­диуса элемент со смягченным уклоном может охватывать несколько кри­вых с короткой прямой вставкой между ними (элемент № 7). В этом слу­чае уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривых, определяется по формуле, аналогичной (2.15):

~ 1а

'э =12,2—,

где la — сумма углов поворота кривых, расположенных в пределах элемента про­филя длиной /, м.

N'S

N°7

№5

№1

№2 №3 N'4

В

У~26°56'

R-1000

К-470

270

То же

800 К-510

У |>

у-п303 R-2000 К- 630

■то r-1200 по С

¹-\ K-KOf¹

"то

У-20°03'

-гг00!10( у - 28°Ю' L

Х-7200 К-590

Рис. 3.29. Продольный профиль со смягчением руководящего уклона в кривых

Л"7		№2 №3		№t N°5
	6 ______—" 750	%	%		^ —600
			h75		У-76°24' К-ЗОО К' ЧОО . то же
	' У-38"53' Т то же
	R-700

Рис. 3.30. Пример смягчения руководящего уклона на участке расположения кри­вой малого радиуса

В случае совпадения затяжного руководящего уклона с кривыми малых радиусов (500 м и менее) учитывают уменьшение коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами и вызываемое этим уменьшение расчетной силы тяги (см. п. 2.1). Для компенсации снижения силы тяги руководящий уклон /_р дополнительно (помимо величины i₃) смягчают на величину^I

1т ^^K

L = (w<

0+'р)(1

(3.42)

а.

где w₀ — основное средневзвешенное сопротивление движению поезда, Н/кН, при расчетной скорости; К - длина кривой, м; /_tM - длина участка смягчения, м; - отношение силы тяги локомотива в кривой радиуса R, м, к расчетному значению силы тяги:

(3.43)

при электрической тяге согласно ПТР

_ 250 + 1,55 Л .

^кр 500 + 1,1 R '

при тепловозной тяге величину можно принять следующей [29]: R, м, 500 400 350 300 250 200

0,96 0,92

0,1

0,85 0,80 0,74

0,8 0,7 и менее 1,09 1,10

а - коэффициент, учитывающий увеличение скорости поезда на подходе к кривой и зависящий от отношения Л/7_СМ:

2 и более 1,8-1,6 1,4-1,2 1,0 0,9 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08

Коэффициент сцепления уменьшается только на участке следования локомотива в кривой, поэтому руководящий уклон смягчают с учетом дли­ны поезда. Участок смягчения располагают перед кривой со стороны подъ­ема и заканчивают на расстоянии, равном расчетной длине поезда (полез­ной длине приемо-отправочных путей /_п0), до конца кривой. При этом длина 1_СЫ должна быть не менее 0,2^ и элемент смягчения должен начи­наться перед кривой не менее чем за 200—300 м.

Пример смягчения руководящего уклона /_р = 9 %о на участке расположения кривой радиуса 300 м и протяженностью 800 м показан на рис. 3.30 (железная до­рога электрифицирована).

По формуле (3.43) коэффициент /с_кр = 0,86. Участок смягчения /_сч = 425 м рас­полагается перед кривой радиуса 300 м и заканчивается на расстоянии /_по = 1050 м до конца кривой.

Уклон i_v вычислен по формуле (3.42) при w₀ = 1,45 Н/кН и а = 1,05:

i =(1,45 + 9)(1 - 0,86) —1,05 = 2,9 %о.

ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 1

<2„ = Ьлы- 59

а, = on- 59

K, if 2 136

У |> 197

tl, = L, 240

ТРАССИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 243

РАЗМЕЩЕНИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ И ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ 183

h,rt 196

э_пр = ₊£с₍—(6.4) 217

JZT 247

W_c = I И, = 120ф , 272

х² (х, -Ь,)² 284

Аналогично смягчают в кривых другие ограничивающие уклоны — уравновешенный и усиленной тяги.

Следует указать, что одиночные кривые малого радиуса небольшого протяжения относительно мало влияют на условия движения поезда по руководящему подъему. Поэтому согласно СТН Ц-01-95 целесообразность дополнительного смягчения ограничивающих уклонов в кривых на вели­чину следует обосновывать в проекте, поскольку в отдельных случаях могут быть эффективны другие проектные решения, например, некоторое снижение расчетной скорости поезда при проходе кривой с последующим разгоном после выхода из нее, что можно допустить при электрической тяге на переменном токе и тепловозной тяге.

Смягчение ограничивающих уклонов в тоннелях. В тоннелях увеличивает­ся сопротивление движению поезда из-за повышенного сопротивления воздушной среды и уменьшается сила тяги вследствие снижения коэффи­циента сцепления колес локомотива с рельсами при недостаточной венти­ляции и наличии сырости (особенно в длинных тоннелях, расположенных на кривых).

По нормам проектирования в тоннелях длиной 300 м и более ограничи­вающий уклон уменьшают, умножая на коэффициент, значение которого рассчитывают в зависимости от длины тоннеля и вида тяги.

Согласно СТН Ц-01-95 ограничивающий уклон уменьшают не только в тоннеле, но и на подходах к нему со стороны подъема на длине, равной полезной длине приемо-отправочных путей (расчетной длине поезда). Та­кая протяженность участка смягчения ограничивающего уклона приводит к некоторому увеличению скорости поезда перед входом локомотива в тоннель и служит дополнительной гарантией бесперебойности движения поездов.

Учет уменьшения силы тяги тепловоза на высотных участках трассы. Со­гласно Правилам тяговых расчетов сила тяги тепловозов при атмосферных условиях, отличающихся от стандартных (в частности — при пониженном атмосферном давлении), уменьшается пропорционально уменьшению ат­мосферного давления:

^к ⁼ AcoU ^_ ^р)>

где f_k — сила тяги при пониженном атмосферном давлении; f_k^ сила тяги при стандартных атмосферных условиях [стандартное атмосферное давление — 1013 гПа (760 мм рт.ст.)]; к_р — коэффициент, учитывающий снижение мощности дизеля от изменения атмосферного давления.

Поскольку атмосферное давление понижается по мере увеличения вы­соты над уровнем моря, то в результате проведенного доцентом Б.И. Горо- ховцевым анализа получена зависимость коэффициента к_р, уменьшающего расчетную силу тяги тепловоза, от высоты местности над уровнем моря Н, м.

Так, для тепловозов ТЭ10 различных индексов

к_р = 1,1910~⁴ Я,

для тепловозов 2ТЭ116

*_р= 9,Ы0"⁵#.

Следовательно, сила тяги тепловозов уменьшается на каждые 100 м вы­соты на 0,9—1,2%. Поэтому в соответствии со Строительно-техническими нормами в проектах железных дорог с тепловозной тягой следует обосно­вывать целесообразность смягчения ограничивающего уклона или исполь­зования дополнительного локомотива на участках трассы с отметками свыше 800 м над уровнем моря.

Следует отметить, что в ряде случаев эксплуатационно-экономические расчеты могут обосновать целесообразность сохранения крутизны ограни­чивающего уклона при проектировании участка железной дороги на доста­точно больших высотах. Так, при проектировании Байкало-Амурской ма­гистрали, где на пересечении Удоканского хребта трасса достигает 1300 м над уровнем моря, было рекомендовано сохранить крутизну ограничиваю­щего уклона и расчетную массу состава, допустив некоторое уменьшение расчетной скорости поезда в конце ограничивающего подъема [29].

Предотвращение снежных и песчаных заносов. Для предотвращения снежных заносов в районах, подверженных сильным метелям, необходимо по возможности избегать выемок и нулевых мест. Продольный профиль дороги следует проектировать преимущественно насыпями. Высоту насыпи над уровнем расчетной толщины снежного покрова следует принимать, как правило, не менее 0,7 м на однопутных и 1,0 м на двухпутных линиях.

В зависимости от орографии местности и направления преобладающих ветров допускается несколько уменьшать высоту насыпи. Так, при распо­ложении трассы на подветренных склонах косогоров при значительном отклонении (45—60°) направления преобладающих метелей от нормали к оси пути высоту насыпи над уровнем расчетной толщины снежного покро­ва можно уменьшить до 0,6 м на однопутных и 0,9 м на двухпутных лини­ях. Если же трасса расположена на равнинах, наветренных склонах косого­ров, водоразделах, и направление преобладающих метелей незначительно отклоняется (до 30°) от нормали к оси пути, что способствует поперечному продуванию земляного полотна, то высоту насыпи над уровнем расчетной толщины снежного покрова можно уменьшить до 0,5 м на однопутных ли­ниях и до 0,75 м на двухпутных.

Расчетная толщина снежного покрова в районе проектируемой линии определяется на основе многолетних данных метеорологических станций при вероятности превышения 1:50 (2%) для линий скоростных, осо- богрузонапряженных, I и II категорий; 1:33 (3%) - для линий III категории и 1:20 (5%) для линий и подъездных путей IV категории. Для насыпей, не удовлетворяющих этим требованиям, а также для выемок и нулевых мест в проекте должны быть разработаны средства защиты пути от снежных зано­сов (снегозадерживающие лесонасаждения или постоянные заборы).

На участках распространения подвижных песков для предотвращения песчаных заносов продольный профиль пути проектируют преимуществен­но насыпями высотой не менее 0,9 м, по возможности избегая выемок. Одновременно предусматривают соответствующие меры по закреплению песков (см. п. 4.6).