Глава 4

ТРАССИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Трассирование — это определение положения трассы дороги в простран­стве. Камеральное (кабинетное) трассирование — укладка плана трассы на топографической карте, топографическом плане в горизонталях, стереомо- дели или цифровой модели местности с одновременным проектированием продольного профиля. Полевое трассирование — инструментальная укладка проекции трассы на поверхность земли.

Трасса железной дороги определяет размещение дорогостоящих и, как правило, не поддающихся перемещению капитальных сооружений: земля­ного полотна, водопропускных труб, мостов, тоннелей, станций и др. По­этому выбор положения трассы — одна из важнейших задач проектирова­ния железной дороги. Она должна решаться с учетом соответствия трассы условиям будущей эксплуатации дороги и строительным требованиям.

4.1. Основы выбора направления проектируемой дороги

Геодезическая линия. Одним из основных показателей различных вари­антов трассы проектируемой железной дороги является ее длина в сравнении с кратчайшим расстоянием между установленными заданием начальным и конечным пунктами, а в ряде случаев — и промежуточными пунктами захо­да. Кратчайшее расстояние между двумя точками на земной поверхности на­зывают геодезической линией. Отношение фактической протяженности трассы к длине геодезической линии называется коэффициентом развития трассы.

Геодезическая линия с учетом сферичности земли представляет собой дугу "большого круга", получаемую в пересечении поверхности земного геоида плоскостью, проходящей через две данные точки и центр земли. Как показали исследования Б.Н. Веденисова^I, при проектировании дорог широтного направления протяженностью более 150—200 км геодезическую линию следует определять по координатам отдельных ее точек, вычисляе­мых по формулам сферической тригонометрии. Нанесенная на карту гео­дезическая линия в виде кривой кажется длиннее прямой, соединяющей две данные точки, хотя в действительности геодезическая линия короче (для дорог меридианного направления при определении геодезической ли­нии влияние сферичности земли сказывается в меньшей мере).

Длина прямой линии на карте от Санкт-Петербурга до Владивостока составляет около 6800 км, а по вычисленному кратчайшему направлению — 6535 км. Прямая на карте в середине линии отходит от кратчайшего направления, нанесенного по координатам и проходящего севернее прямой линии, почти на 140 км (рис. 4.1).

Рис. 4.2. Трасса железной дороги Саратов (ст. Анисовка) — Уральск (из статьи Б.Н. Веденисова)

Б.Н. Веденисов, рассматривая проложенную в широтном направлении желез­ную дорогу Саратов (ст. Анисовка) - Уральск протяженностью 412 км с веткой от Ершова на север к Пугачевску (94 км) (рис. 4.2), установил, что геодезическая ли­ния, нанесенная по координатам между опорными точками, проходит севернее по­строенной дороги. Если бы это учли при прокладке дороги, то ветка к Пугачевску была бы на 24 км короче, а сама дорога Анисовка — Уральск могла бы сократиться примерно на 30 км, т. е. общее сокращение строительной длины превысило бы 10%.

Факторы, определяющие выбор направления железной дороги. На выбор направления дороги влияют транспортно-экономические, природные и технические факторы. К первым относят: назначение проектируемой же­лезнодорожной линии, т.е. требование обеспечения определенных транс- портно-экономических связей, характер и размеры предстоящих перево­зок, положение крупных населенных пунктов и экономических центров в районе проектирования; ко вторым — топографические, инженерно- геологические, мерзлотные, сейсмические, гидрографические и другие природные условия района проектируемой дороги, а также природоохран­ные требования; к третьим — технические параметры проектируемой же­лезной дороги.

Экономические условия определяют опорные пункты трассы, т.е. те эко­номические центры района, через которые должна пройти проектируемая дорога. Если основное ее назначение — обеспечение межрайонных связей и освоение больших размеров транзитных перевозок, то такую дорогу це­лесообразно проектировать по наиболее спрямленному направлению меж­ду начальным и конечным пунктами. Опорными пунктами в этом случае могут быть лишь те экономические центры, заход в которые не требует значительного отклонения трассы от кратчайшего направления между на­чальным и конечным пунктами.

При проектировании первой в России магистральной железной дороги Петер­бург — Москва определились два промежуточных опорных пункта' г. Новгород и Вышний Волочек с пристанью Вышневолоцкой водной системы. Второй пункт располагался близко к геодезической линии, соединяющей начальный и конечный пункты дороги, заход же трассы в Новгород требовал существенного удлинения линии. Обосновывая целесообразность прямого направления дороги, минуя Новго­род, что давало сокращение длины трассы более чем на 30 км, т.е. на 5% всего протяжения линии, один из авторов проекта П.П. Мельников подчеркивал важное государственное назначение дороги, соединяющей две столицы — центр страны с главным портом. Как известно, в 1851 г. дорога была построена по прямому на­правлению, ее протяженность составила 645' км, в то время как длина геодезиче­ской линии равна 638 км, т.е. коэффициент развития составил всего 1%. Впослед­ствии к Новгороду была сооружена ветвь от ст. Чудово.

Если же основное назначение проектируемой дороги — обеспечить транспортные нужды местного района, то в этих условиях опорными пунк­тами проектируемой линии могут быть даже те экономические центры района проектирования, заход в которые требует значительного отклоне­ния линии от кратчайшего направления.

Так, коэффициент развития трассы железной дороги Марабда — Ахалкалаки в южной Грузии, строившейся как линия местного значения, достигал 1,45.

На выбор направления железной дороги влияют и такие транспортно- экономические факторы как близость к трассе автомобильных дорог и водных путей сообщения, которые могут быть использованы для доставки строительных грузов, наличие в районе прохождения дороги месторожде­ний камня, дренирующих грунтов и других строительных материалов, а также трудовых ресурсов. Прокладка дороги в одной полосе с другими коммуникациями, как правило, позволяет уменьшить строительные затра­ты и будущие расходы по эксплуатации проектируемой линии и одновре­менно сокращает площадь отчуждаемых земель.

Природные факторы определяются различными препятствиями по на­правлению геодезической линии между опорными пунктами. Эти препят­ствия могут быть естественного характера, а также вызваны хозяйственной деятельностью человека. Различают контурные и высотные препятствия. К контурным препятствиям относятся реки, озера, водохранилища, населен­ные пункты, заповедники, горные выработки, сельскохозяйственные уго­дья, занятые особо ценными культурами, а также зоны, неблагоприятные в инженерно-геологическом отношении: заболоченные участки, неустойчи­вые овраги, закарстованные зоны, оползневые участки, лавиноопасные

* В 1881 г. в связи с заменой Веребьинского деревянного моста был устроен по­стоянный обход и протяженность магистрали составила 650 км. В настоящее время сооружен спрямляющий участок дороги с целью ликвидации обхода

места, конусы выноса селевых потоков и т.п. Высотные препятствия это горные хребты, высокие водоразделы, отдельные возвышенности, ущелья, крутые обрывистые берега рек (прижимы).