658
.pdf
201–250 |
0,45 |
0,50 |
251–300 |
0,40 |
0,45 |
301–350 |
0,37 |
0,40 |
351–400 |
0,34 |
0,37 |
При линейном отводе возвышения наружного рельса, длина переходной кривой определится по простой формуле
l h . |
(4) |
|
1 |
i |
|
|
|
|
В формуле (4) h – возвышение наружного рельса в кривой, мм, а i – уклон отвода возвышения, ‰; l1 – длина переходной кривой в соответствии с первым требованием, м.
2) скорость вертикального подъема колеса по отводу возвышения f не должна превышать нормативных значений. В «Технических требованиях для ВСМ» нормальное значение скорости подъема колеса на возвышение принято равным 28 мм/с, а максимально допустимое – 45 мм/с для всего диапазона скоростей от 200 до 400 км/ч. В этом случае длина переходной кривой определяется по следующей формуле
l |
hVmax |
, |
(5) |
|
|||
2 |
3,6 f |
|
|
|
|
||
где l2 – длина переходной кривой в соответствии со вторым требованием, м; h – возвышение наружного рельса, мм; Vmax – максимальная скорость движения поезда в данной кривой, км/ч; f – максимальная допустимая скорость подъема колеса по отводу возвышения, мм/с.
3) максимально допустимая скорость нарастания непогашен-
ного ускорения не должна превышать 0,4 м/с3. Для выполнения этого условия длина переходной кривой (в «Технических требованиях для ВСМ» это расстояние обозначено как длина отвода кривизны круговой кривой) определяется по формуле
l aí åï Vmax , |
(6) |
|
3 |
3,6 |
|
|
|
|
где l3 – длина переходной кривой в соответствии с третьим требованием, м; анеп – расчетное непогашенное ускорение в кривой, м/с2; Vmax – максимальная скорость движения поезда в данной
14
кривой, км/ч; – максимально допустимая скорость нарастания непогашенного ускорения, м/с3.
Из трех значений потребной длины переходной кривой, полученных по формулам (4)–(6) принимается наибольшее значение.
П р и м е р. Обосновать длину переходной кривой для круговой кривой радиуса R = 7000 м, если в ней ожидается реализация максимальной скорости Vmax = 320 км/ч при непогашенном ускорении анеп = = 0,4 м/с2, скорости подъема колеса на возвышение f = 28 мм/с и мак-
симально допустимой скорости нарастания непогашенного ускорения
ψ = 0,4 м/с3.
По формуле (3) находим минимально необходимое возвышение наружного рельса
hmin 12,5 3202 65 118 ì ì . 7000
Из табл. 2 находим, что нормальный уклон отвода возвышения наружного рельса при скорости 320 км/ч равен i = 0,37 ‰. Тогда для удовлетворения первого требования (формула (4)) длина переходной кривой должна быть
l1 0,37118 318,9 ì .
Округляем и принимаем l1 = 320 м.
Для удовлетворения второго требования длина переходной кривой должна быть
l2 118 320 374,6 ì . 3,6 28
Находим потребную длину переходной кривой для удовлетворения третьего условия
l3 0,4 320 88,9 ì . 3,6 0,4
Таким образом, определяющим для назначения длины переходной кривой является второе требование и тогда ее длина при округлении до 10 м должна быть равна 380 м.
Если на проектируемой высокоскоростной магистрали намечается эксплуатация подвижного состава с принудительным наклоном кузова, то величину возвышения наружного рельса следует уменьшать на 28 мм на каждый градус наклона кузова.
15
Вопросы для самопроверки
1.Какой фактор определяет крутизну отвода возвышения наружного рельса?
2.Какие величины в совокупности определяют величину радиуса круговых кривых в плане?
3.Как определяется минимально допустимое значение радиуса круговой кривой в плане при учете эксплуатационных требований?
4.Чем ограничивается максимальная величина радиуса круговой кривой в плане?
5.С учетом каких требований определяется длина переходной кри-
вой?
6.Как назначается величина возвышения наружного рельса при эксплуатации на ВСМ подвижного состава с принудительным наклоном кузова?
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ
Величина наибольшего уклона продольного профиля высокоскоростных магистралей устанавливается с учетом энерговооруженности высокоскоростного поезда, заданного времени хода между опорными пунктами и тяговых характеристик локомотивов специальных поездов, предназначенных для выполнения ремонтных работ. Заданное время хода следует устанавливать вариантными расчетами строительных и эксплуатационных затрат.
16
В вариантных расчетах по обоснованию максимальной величины уклона продольного профиля учитывают объемы и стоимость строительных работ, время хода, расход электроэнергии. Исследования влияния величины максимального уклона на строительную стоимость участка ВСМ в диапазоне от 12 до 30 ‰ показали, что затраты на строительство существенно снижаются с увеличением укло-
на до 22–24 ‰ (рис. 1).
Более крутые уклоны дают ощутимый эффект лишь в условиях сложного рельефа при пересечении трассой ВСМ значительных высотных препятствий [5]. При проектировании ВСМ «Москва – Санкт-Петербург» максимальный продольный уклон принят 24 ‰.
Продольный профиль следует проектировать элементами возможно большей длины. Для создания пассажирам комфортабельных условий необходимо избегать расположения поезда одновременно на двух знакопеременных переломах профиля (вогнутом и выпуклом). Это требование возможно выполнить, если длина элемента продольного профиля будет не менее расчетной длины поезда – 400–500 м.
Смежные элементы продольного профиля следует сопрягать вертикальными круговыми кривыми радиусом Rв = 40 км и более. Конкретное значение радиуса Rв может быть определено с учетом установленной максимальной скорости Vmax и допускаемого по условиям утомляемости пассажиров значения вертикального ускорения ав:
R |
V 2 |
10 3 |
. |
(7) |
max |
|
|||
â |
3,62 a |
|
|
|
|
|
â |
|
|
|
|
|
|
17 |
Пассажиры легче воспринимают вертикальные ускорения, если последние совпадают по направлению с ускорением свободного падения, т.е. на вогнутых переломах профиля. Поэтому рекомендуется на вогнутых переломах принимать вертикальное ускорение ав = 0,4 м/с2 , а на выпуклых ав = 0,3 м/с2.
Минимальные допускаемые радиусы вертикальных круговых кривых в диапазоне скоростей от 200 до 400 км/ч при рекомендуемых значениях вертикального ускорения, определенные по формуле (7), представлены в табл. 3.
Таблица 3
Минимальные допускаемые радиусы вертикальных круговых кривых Rв, км
ав, м/с2 |
Допускаемые скорости движения поездов Vmax, км/ч |
|||||
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
10 |
16 |
23 |
31 |
41 |
|
0,4 |
8 |
12 |
17 |
24 |
31 |
|
«Технические нормативы для ВСМ» допускают уменьшение радиуса вертикальной кривой при скоростях 351–400 км/ч до 32 км, при скоростях 350 и менее – до 25 км.
При алгебраической разности уклонов смежных элементов продольного профиля i = 1 ‰ и менее вертикальную кривую разрешается не устраивать.
Длина участка постоянного уклона между смежными вертикальными кривыми (между смежными переломами в случае, если вертикальная кривая не проектируется) должна быть не менее 250 м. Это условие позволяет оценить допускаемую величину алгебраической разности уклонов с учетом расчетной длины обращающихся поездов. Рассмотрим следующую схему (рис. 2).
18
Рис. 2. Схема взаимного расположения вертикальных кривых
За минимальную длину элемента продольного профиля примем расчетную длину поезда, которая выше была обозначена 400–500 м. В пределах этой длины должны разместиться два тангенса вертикальных сопрягающих кривых и минимально допустимая длина участка постоянного уклона – 250 м. Допустим, что радиусы обоих вертикальных кривых и алгебраические разности уклонов по концам среднего элемента продольного профиля одинаковы. Тогда
lэл = 2Тв + 250.
Если принять lэл = 400 м, то Тв = 75 м, при lэл = 500 м Тв = 125 м. Известно, что тангенс круговой кривой определяется по фор-
муле
Òâ Râ tg 2 .
Вследствие малости угла принимается, что tg 2
|
1 tg |
1 |
i 10 3 . |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
Тогда |
|
Тв = 0,5Rв i, |
(8) |
|
|
|
||
откуда с учетом выражения (7) для Rв получим |
|
|||
i |
2T 3,62 |
à 103 |
|
25,92T à 103 |
. |
(9) |
||
â |
â |
â |
â |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
V 2 |
|
|
V 2 |
|
|
|
|
|
max |
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
|
В табл. 4 представлены результаты расчетов i по формуле (9) при двух значениях минимальной длины элемента 400 и 500 м для
случаев выпуклого (ав = 0,3 м/с2) и вогнутого (ав |
= 0,4 м/с2) сопря- |
||||||||||||
жения смежных элементов продольного профиля. |
Таблица 4 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расчетные значения алгебраической разности уклонов i, ‰ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Допускаемое вертикальное ускорение на участках профиля |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lэл, м |
Тв, м |
выпуклом ав = 0,3 м/с2 |
вогнутом ав = 0,4 м/с2 |
|
|||||||||
|
|
Скорости движения поездов, км/ч |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
200 |
250 |
|
300 |
350 |
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
75 |
14,6 |
9,3 |
6,5 |
4,8 |
3,6 |
19,4 |
12,4 |
|
8,6 |
6,3 |
|
4,9 |
500 |
125 |
24,3 |
15,6 |
10,8 |
7,9 |
6,1 |
28,2 |
20,7 |
|
14,4 |
10,6 |
|
8,1 |
В случае, когда алгебраические разности уклонов по концам элемента должны быть различными, сначала назначают допустимую алгебраическую разность у первого перелома, вычисляют тангенс первой вертикальной кривой (по радиусу Rв, принятому в соответствии с табл. 3), находят возможную величину тангенса второй вертикальной кривой, а затем по формуле (9) – допустимую алгебраическую разность у второго перелома продольного профиля.
Вертикальные сопрягающие кривые должны размещаться:
1)вне переходных кривых в плане;
2)вне пролетных строений мостов;
3)вне стрелочных переводов.
При этом наименьшее расстояние от вершины угла вертикальной кривой до начала или конца переходной кривой, концов пролетных строений мостов, стыка рамного рельса и заднего стыка крестовины стрелочных переводов определяется по формуле (8), в которой радиус вертикальной кривой Rв, принимается в км, а алгебраическая разность i – в ‰ .
Проектная линия продольного профиля отражает высотное положение бровки основной площадки земляного полотна.
Бровка основной площадки на снегозаносимых участках должна возвышаться не менее чем на 1,0 м над расчетным уровнем снежного покрова вероятностью превышения 2 %.
20
В зависимости от орографии местности и направления преобладающего снегопереноса допускается уменьшать превышение насыпи над расчетной высотой снежного покрова до значений, приведенных в табл. 5.
Таблица 5
Возвышение бровки насыпи над расчетной высотой снежного покрова
Орография местности |
Возвышение бровки насыпи |
||
и направление преобладающего |
над уровнем расчетной высоты |
||
снегопереноса к оси пути |
снежного покрова, м |
||
|
|
||
Равнина, наветренные склоны косо- |
|
||
горов, водоразделы при незначи- |
0,75 |
||
тельном отклонении (до 30 ) направ- |
|||
ления преобладающих ветров в зим- |
|
||
нее время от нормали к оси пути |
|
||
Понижения, |
подветренные |
склоны |
|
косогоров при значительном (45–60 ) |
0,90 |
||
отклонении |
направления |
преобла- |
|
дающих ветров в зимнее время от |
|
||
нормали к оси пути |
|
|
|
В выемках длиной более 400 м продольный профиль следует проектировать уклонами одного направления или уклонами в стороны начала и конца выемки, сопрягая их вертикальными кривыми. Величина уклонов должна быть не менее 3 ‰.
На подходах к мостам и трубам, а также при расположении ВСМ вдоль берегов рек и водохранилищ отметка бровки основной площадки земляного полотна должна назначаться с учетом значения наивысшего уровня воды вероятности превышения 0,33 %, величины подпора, ветрового нагона, наката волны на откос насыпи:
Нбр min = НУВВ0,33 % + hrun + hн(max) + hset + Δ, |
(10) |
где hн(max) – подпор воды с верховой стороны мостового перехода, м; hrun – высота наката фронтальной волны на откос насыпи, м; hset – высота ветрового нагона воды под действием устойчивого ветра, м; – технический запас возвышения бровки земляного над максимальным уровнем воды с учетом перечисленных выше добавок, м.
21
В«Технических требованиях для ВСМ» технический запас установлен не менее 0,9 м. Возвышение верхней отметки незатопляемых регуляционных сооружений и берм должно быть не менее 0,25 м.
Вслучае пересечения реки с широкими поймами, на которых наблюдается ледоход выше кустарниковой растительности, необходимо делать проверку на возможность вползания льдин на откос насыпи и железнодорожный путь. Минимальная отметка бровки насыпи в этом случае должна составлять
Hmin = УВЛ + hнл + л, |
(11) |
где УВЛ – уровень высокого ледохода; определяется по натурным наблюдениям; hнл – высота навала льда на откос насыпи, отсчитываемая от УВЛ, м; л – технический запас по высоте навала льда, м.
Высота навала льда на откос насыпи принимается по данным натурных наблюдений. При их отсутствии она принимается равной утроенной толщине льдин, т.е.
hнл = 3hл, |
(12) |
где hл – толщина льдин, м. |
л согласно п. 1.34* |
Технический запас по высоте навала льда |
|
СНиП 2.05.03-84* [18] следует принимать равным полуторной |
|
толщине льдин, т.е. л = 1,5hл. |
|
Наивысший расчетный уровень воды следует определять в соответствии с СП 33-101-03 «Определение расчетных гидрологических характеристик» [7]. Высота ветрового нагона и наката волн определяется по СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от су-
дов) [8].
В прил. А изложены порядок и примеры определения наивысшего уровня воды, высоты нагона и наката волны.
Вопросы для самопроверки
1.Какими факторами определяется величина наибольшего уклона продольного профиля?
2.Из какого условия назначается минимальная длина элемента продольного профиля ВСМ?
22
3.С учетом каких факторов назначается величина радиуса вертикальной сопрягающей кривой?
4.В каких случаях допускается не предусматривать устройство вертикальной сопрягающей кривой?
5.Из каких условий назначается допускаемая величина алгебраической разности уклонов смежных элементов продольного профиля?
6.Как следует размещать точки перелома продольного профиля относительно начал и концов переходных кривых в плане?
7.Как следует размещать точки перелома продольного профиля относительно стыка рамного рельса и заднего стыка крестовины стрелочного перевода?
8.Как следует размещать точки перелома продольного профиля относительно начал и концов пролетных строений мостов?
9.Как следует назначать проектную отметку бровки земляного полотна на снегозаносимых участках?
10.Как следует проектировать продольный профиль в выемках?
11.С учетом каких факторов следует назначать отметку бровки земляного полотна на подходах к мостам и трубам?
12.Какие особенности в назначении отметки бровки земляного полотна возникают при пересечении рек с высоким уровнем ледохода?
4.РАЗМЕЩЕНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ
4.1. Общие положения
Размещение раздельных пунктов на высокоскоростных магистралях определяется требованиями по обеспечению обслуживания пассажиров и работ по текущему содержанию и ремонту объектов инфраструктуры. Расстояние между раздельными пунктами не должно превышать 40–65 км.
Для выполнения названных функций на ВСМ размещаются: а) конечные пассажирские станции для посадки и высадки
пассажиров; б) технические станции для комплексного технического об-
служивания высокоскоростного подвижного состава (совмещаются с конечными пассажирскими станциями);
в) опорные станции с базами ремонта и отстоя подвижного состава, машин и механизмов для диагностики, текущего содержания и ремонта сооружений и устройств ВСМ;
23