707

2.3.1. Трассирование вариантов

На выбор направления дороги влияют транспортно-экономичес-кие, природные и технические факторы.

Разработка вариантов трассы ведется в такой последовательности:

а) изучение рельефа местности, установления фиксированных точек и возможных направлений трассирования;

б) принятие наиболее конкурентоспособных вариантов направлений; в) трассирование отобранных вариантов и построение для них схематических профилей.

Изучение рельефа местности в районе трассирования следует начинать с ее гидрографического строения, т.е. надо установить наличие постоянных водотоков и направление стока воды. Для большей наглядности рекомендуется выделить реки и их притоки синим или голубым цветом.

После этого устанавливают главный водораздел, разделяющий основные речные системы, и водоразделы 1-го и 2-го порядков, разделяющие бассейны реки и ее притоков или сами притоки друг от друга. Линии основных водоразделов целесообразно отметить на карте коричневым цветом.

Затем следует установить общий характер предстоящей укладки трассы — будет ли это попе- речно-водораздельный, долинный или водораздельный ход.

Применительно к характеру хода надо выявлять возможные направления трассы и наметить для каждого из них основные фиксированные точки.

Фиксированные точки — это точки на местности, определяющие целесообразность прохождения через них проектируемой железной дороги при обходе или пересечении контурных и высотных препятствий. К контурным препятствиям относятся реки, озера, водохранилища, населенные пункты, заповедники, горные выработки, сельскохозяйственные угодья, а также зоны, неблагоприятные в инженерно-геологическом отношении: заболоченные участки, овраги, закарстованые зоны, оползневые участки, лавиноопасные места, конусы выноса селевых потоков и т.п. Высотные препятствия — это горные хребты, высокие водоразделы, ущелья, крутые обрывистые берега рек (прижимы).

Фиксированными точками могут быть седла пересекаемых водоразделов (перевалы в горных условиях), наиболее удобные места пересечения рек, пересечения или обход других водных препятствий, места для обхода населенных пунктов, горных выработок и т.п.

С учетом положения опорных пунктов и фиксированных точек намечают воздушно-ломаные направления (рис. 2.1) и по ним оценивают условия укладки трассы, выделяя участки напряженного и вольного хода.

Рис. 2.1. Варианты возможных направлений трассирования железной дороги А–Б:

В — опорный пункт; а–е — фиксированные точки трассы; 1 — геодезическая линия; 2 — Северный вариант; 3 — Южный вариант;

4 — подвариант с ветвью к пункту В

В зависимости от характера хода для оценки направлений имеют значения разные факторы.

На вольных ходах нет значительных высотных препятствий, поэтому укладка трассы ведется по кратчайшему направлению (по прямой) между фиксированными и опорными точками. Изменение направления трассирования должно быть обосновано. Для того, чтобы обход встречающихся препятствий не приводил к существенному удлинению линии, углы поворота должны быть не более 15–20о. Этого можно достичь, если начинать обход заранее (рис. 2.2).

13

Для водораздельного хода имеет значение характеристика водораздела: наличие вершин, требующих обхода или пересечения, ширина водораздела, его уклон (вдоль направления трассирования), целесообразность обхода или пересечения верховьев логов, места наиболее удобного подъема на водораздел или спуска с него.

Рис. 2.4. Примеры прокладки линии нулевых работ: а — правильно; б — неправильно

Условия укладки поперечно-водораздельного хода характеризуются наличием удобных мест перехода рек (исходя из характера русла и пойм) и пересечения водоразделов (наиболее попутные или низкие седла), разницей отметок долин рек и седел водоразделов (т.е. средним естественным уклоном склонов). Одновременно с выбором мест пересечения намечается и способ пересечения водораздела — устройство тоннеля или выемки той или иной глубины.

При укладке трассы вдоль косогора, когда нет ясно выраженных фиксированных точек, варианты различаются тем, что они укладываются выше или ниже по косогору. Их характеризуют длина трассы, пересечение разного числа водотоков, характер и глубина пересекаемых логов, потребность в укрепительных сооружениях и т.д.

В местах пересечения средних рек высота насыпи назначается не менее 6–9 м, больших рек — 10–12 м. Глубина перевальной выемки намечается попытками, т.е. циркульным ходом проверяют условия спуска с водораздела в долину при различной глубине выемки.

Если в дипломном проектировании выявляется, что при заданном значении руководящего уклона есть только одно заведомо целесообразное направление, то следует аналогичным методом рассмотреть варианты с другим руководящим уклоном, чтобы можно было отобрать для трассирования и сравнения действительно конкурентные варианты.

При назначении и трассировании вариантов следует обратить внимание на то, чтобы в начальном и конечном пунктах все варианты трассы совпадали по направлению в плане, а в профиле имели одинаковые проектные отметки.

Все возможные варианты направлений должны быть оценены с точки зрения длины линии, суммы преодолеваемых высот, прохождения трассы по геологически неблагоприятным местам, наличия тоннелей, виадуков, необходимости применения кривых малого радиуса и т.д. Показатели вариантов следует свести в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Показатели вариантов направлений трассы

15

углу. При отсутствии указанных таблиц величины К и Т можно определять по известным геометрическим формулам:

где R — радиус кривой, м; α — угол поворота, град.

Далее рассчитываются пикетажные положения главных точек круговых кривых — начала кривой НК и конца кривой КК, исходя из определенного пикетажного положения вершины угла ВУ и определенных выше значений для кривых К и тангенсов Т.

Пикетажные положения главных точек определяются по формулам:

– пикетажное положение (ПК) начала кривой

Длины прямых вставок между двумя соседними кривыми определяют как разность пикетажных значений конца первой кривой и начала второй.

Затем по каждому проектируемому варианту составляется «Ведомость плана линии» (табл. И1). Графы 1−4-я и 7-я этой ведомости для каждой кривой заполняются на основании запроектированного плана, графы 5, 6, 8, 9-я и 10-я — в результате расчетов элементов плана по формулам (2.17)

–(2.20).

Вконце «Ведомости плана линии» обязательно делается проверка правильности расчетов пикетажного положения главных точек кривых и длин прямых: сумма длин кривых и прямых, т.е. сумма итогов граф 5-й и 10-й должна дать общую длину линии (участка):

где L — длина всего участка или разность пикетажных значений последней и первой точки профиля.

Если равенство (2.21) не соблюдается, необходимо выявить и исправить допущенную ошибку в расчетах пикетажных положений главных точек кривых, суммы длин прямых и сумм кривых; если соблюдается, то необходимо по данным ведомости плана нанести план линии в условном изображении на чертеж продольного профиля так, как это показано на рис. Б1 (прил. Б).

Кривые показываются в виде скобы высотой 5 мм с выпуклостью вверх при угле поворота вправо или вниз — при угле поворота влево (направление угла поворота определяется по карте). Внутри скобы выписываются значения основных элементов кривой — угол α, радиус R, тангенс Т, длина кривой К. Полученные по расчету значения тангенса и длина кривой округляются с точностью до 0,01 м.

При проектировании плана на участках, где кривые расположены близко одна от другой, необходимо учитывать размещение не только круговых кривых, но и переходных кривых. Величина прямой вставки между концами круговых кривых lmin определяется по формуле

где lп′ и lп′′ — длины переходных кривых, назначаемые по техническим условиям в зависимости от радиуса круговой кривой, зоны скоростей и категории линии ([4], прил. В); b — минимальная прямая вставка между концами переходных кривых, принимаемая по техническим условиям в зависимости от взаимного расположения кривых в плане (табл. 2.13).

18

Таблица 2.13

Примечание. Длины прямых вставок, указанные в скобках, разрешается применять в трудных условиях.

На новых скоростных линиях, а также линиях I и II категорий длины переходных кривых lп, м, следует принимать из условия

где vmax — скорость движения наиболее быстроходного поезда в данной кривой, км/ч; h — возвышение наружного рельса, мм.

Возвышение наружного рельса определяется по формулам:

R

где vср — средневзвешенная квадратическая скорость, намечаемая на десятый год эксплуатации в месте расположения кривой, км/ч; vmax — максимальная скорость пассажирского поезда в данной кривой, км/ч; R — радиус круговой кривой, м; k — коэффициент увеличения возвышения наружного рельса, принимаемый равным 1,0 при скоростях движения 140 км/ч включительно и 1,2 — при скоростях более 140 км/ч.

2.Составляется схематический продольный профиль для уложенного участка трассы. На условном плане линии отмечаем пикетное положение начала и конца круговых кривых.

При составлении схематического продольного профиля горизонтальный масштаб соответствует масштабу карты, а вертикальный — 1 : 1000. Образец плана и схематического профиля для того же участка трассы приведены в прил. А и Б. Отметки земли берут с карты на пересечении трассой горизонталей и в характерных промежуточных точках между ними; отметки последних устанавливают интерполяцией с точностью до 0,5 м.

Обязательно берутся отметки самых высоких и самых низких точек рельефа при пересечении логов и мысов.

Для наколки на схематическом профиле отметок земли можно рекомендовать прием, описанный в учебнике [1], когда на полоску бумаги сносят все характерные точки земли и соответствующие им отметки. Длины прямых наносят непосредственно с карты, а длины кривых откладывают

вмасштабе (рис. 2.7). При таком способе не накапливаются ошибки в промерах длин, переносимых с карты на схематический профиль, и на нем правильно будут нанесены все кривые.

На схематическом профиле наносят проектную линию с учетом технических, эксплуатационных и экономических требований к продольному профилю.

На участках напряженного хода ее укладывают руководящим уклоном. При совпадении руководящего уклона с кривыми уклон уменьшают на величину дополнительного сопротивления в кривой. На участках вольного хода уклон проектной линии назначают в зависимости от уклона местности. Наносить проектную линию можно пока без расчета проектных отметок, откладывая нужный уклон графически и учитывая получающийся при этом характер и объем земляных работ.

3.Определяют недостатки в укладке трассы и проектировке профиля и возможность их устранения путем соответствующей сдвижки трассы в плане или изменения положения проектной линии.

Улучшение положения трассы достигается, как правило, методом попыток, за счет изменения радиусов кривых, углов поворота, длин прямых, а также за счет смещения трассы вниз или вверх по косогору для корректировки отметок земли (черных отметок). Такое смещение трассы может

19

быть легко определено на основании анализа плана и профиля по результатам первой попытки. Так, если получен профиль, показанный на рис. 2.8 сплошной линией на профиле и на плане, то трасса должна быть перенесена на более высокие отметки в месте большой насыпи и на более низкие отметки в месте затяжной выемки с тем, чтобы при той же проектной линии уменьшить объемы земляных работ. В результате смещения отдельных участков трассы вверх и вниз по косогору получен профиль земли, обозначенный пунктирной линией, который может считаться приемлемым.

Рис. 2.7. Наколка профиля в масштабе карты: а — план трассы; б — продольный профиль

Рис. 2.8. Корректировка положения трассы

20

4. По улучшенному положению трассы составляется новый схематический профиль, на котором снова графически наносят проектную линию. Обычно после двух-трех попыток получается удовлетворительное решение и тогда можно произвести более точное проектирование профиля. Работа эта выполняется в следующем порядке:

а) на продольном профиле вычерчивают схематический план линии; б) разбивают километраж одновременно на карте и на профиле, проверяя положение начал и

концов круговых кривых по расстоянию до ближайших километровых знаков.

Начало километража (км 0) принимается на оси станции примыкания или в заданной точке начала трассирования. На линиях, примыкающих к существующей сети, километраж расставляется с севера на юг или с запада на восток;

в) проектируют проектную линию в увязке с планом.

Нанесение проектной линии на профиле начинают с установления проектной отметки начального раздельного пункта. Ее назначают исходя из того, что раздельный пункт желательно располагать на насыпи высотой порядка 1–1,5 м. Последующие проектные отметки вычисляют прежде всего в точках перелома проектной линии по проектным уклонам и длинам элементов профиля с точностью до 1 см. Длины элементов, м, назначают обычно кратным 50 или 25, а проектные уклоны — в целых тысячных или с точностью до 0,5 ‰. Дробные значения уклонов получаются главным образом при смягчении уклонов в кривых. Нельзя допускать дробность уклонов более мелкую, чем 0,1 ‰. Характеристики элементов проектной линии указывают в строке сетки продольного профиля «Проектные уклоны»: уклон элемента показывают выше условной линии профиля, его длину — ниже этой линии.

Затем подсчитывают по уклону и длине элемента проектные отметки в местах перелома линии земли. Проектные отметки вписывают в строку сетки «Отметки проектной линии».

Рабочие отметки определяют как разность отметок земли и проектных и записывают у проектной линии. В случае насыпи рабочую отметку записывают над проектной линией, в случае выемки

—под ней.

На проектную линию «опираются» условные обозначения раздельных пунктов (см. рис. Б1). У

знака раздельного пункта должно быть указано его наименование и расстояние до соседнего раздельного пункта.

Условные обозначения сооружений и устройств на продольных профилях в соответствии с ГОСТ 21.204–93 СПДС «Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта» [16] приведены в прил. Г′.

Чертежи плана и продольного профиля трассы выполняют на листах шириной 297 мм и длиной, мм, кратной 210.

Проектирование плана и профиля должно быть осуществлено со строгим соблюдением всех норм и указаний действующих технических условий проектирования железных дорог (более подробно изложены в подп. 2.3.3).

Продольные профили подлежат тщательной двукратной проверке:

1) сумма длин отдельных элементов продольного профиля должна точно соответствовать длине линии по пикетажу с учетом неправильных («резаных») пикетов:

n

∑ l = L , i =1 i

где n — число элементов профиля в пределах всей линии;

2) алгебраическая сумма всех превышений элементов профиля в пределах отдельных перегонов должна быть равна разности отметок осей раздельных пунктов по концам перегона Н1 и Н2:

m

∑iklk10−3 = H2 − H1 , k =1

где m — число элементов профиля в пределах перегона;

3) алгебраическая сумма всех превышений элементов профиля в пределах от начальной до конечной точки линии должна быть равна разности отметок этих точек:

m

∑iklk10−3 = Hê − Hí . k =1

21

При проверочных расчетах уклоны элементов продольного профиля следует принимать с соответствующим знаком: подъемы — со знаком «+», спуски — со знаком «–».

2.3.3. Нормы проектирования продольного профиля

Важнейшее требование при проектировании продольного профиля и плана железной дороги — обеспечение безопасности и плавности движения поездов.

Продольный профиль пути следует проектировать элементами возможно большей длины при наименьшей алгебраической разности уклонов смежных элементов. Длина элементов профиля, как правило, не должна быть менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, принятой на перспективу. Алгебраическая разность уклонов смежных элементов не должна превышать значений ∆iн, указанных в числителе табл. 2.14.

При большей разности уклонов смежные элементы следует сопрягать посредством разделительных площадок и (или) элементов переходной крутизны (рис. 2.9), длина которых при указанных значениях ∆iн должна быть не менее значений lн, приведенных в знаменателе (табл. 2.14).

Рис. 2.9. Разделительная площадка – а и элемент переходной крутизны – б

При расчете алгебраической разности уклонов необходимо учитывать знак уклона элемента профиля (на подъем «+», а на спуск «–»).

22