Шварцфельд В.С. Проепктирование реконструкции участка существующей железнодорожной линии

Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Кафедра «Изыскания и проектирование железных
и автомобильных дорог»
В.С. Шварцфельд
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ УЧАСТКА
СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ
Методическое пособие
для курсового и дипломного проектирования
Хабаровск
Издательство ДВГУПС
2018
УДК 625.111(075.8)
ББК О 20-022.3я73
Ш 865
Рецензент – доктор технических наук,
профессор кафедры «Изыскания
и проектирование железных и автомобильных дорог» ДВГУПС
Вл.А. Анисимов
Шварцфельд, В.С.
Ш 865
Проектирование реконструкции участка существующей железнодорожной линии : метод. пособие для курсового и дипломного проектирования / В.С. Шварцфельд. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2018. –
60 с.: ил.
Методическое пособие соответствует рабочей программе дисциплины
«Проектирование реконструкции участка существующей железнодорожной
линии».
В пособии изложены вопросы реконструкции плана, продольного профиля и
земляного полотна в соответствии с требованиями нормативных документов.
Предназначено для студентов 5-го и 6-го курсов всех форм обучения по специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных
тоннелей».
УДК 625.111(075.8)
ББК О 20-022.3я73
 ДВГУПС, 2018
2
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение курсового и дипломного проектирования, связанного с вопросами проектирования реконструкции плана, продольного профиля и земляного
полотна железных дорог предусматривает практическое закрепление и углубление теоретических знаний, полученных в соответствующих разделах учебных
дисциплин «Инженерная геодезия и геоинформатика, «Изыскания и проектирование железных дорог», «Реконструкция и усиление железнодорожной инфраструктуры», «Проектирование реконструкции железнодорожных линий и высокоскоростных магистралей с применением геоинформационных технологий».
В методическом пособии рассматриваются основные вопросы, предусматривающие выполнение практических расчетов по выправки однорадиусных
круговых кривых, увеличению их радиусов, удлинению прямых вставок между
кривыми, реконструкции существующего продольного профиля железнодорожного пути.
Приведены примеры расчетов по отдельным задачам, позволяющие студентам быстрее усвоить и применить на практике изучаемый материал.
3
1. ВЫПРАВКА ОДНОРАДИУСНОЙ КРУГОВОЙ КРИВОЙ
МЕТОДОМ ГОНИКБЕРГА
Исходные данные, полученные в результате съемки круговой железнодорожной кривой по методу И.В. Гоникберга (рис. 1.1) приведены в табл. 1.1.
Целью съемки плана оси пути является получение данных для:
 расчета выправки (рихтовки) круговых кривых при текущем содержании
или определении величин их сдвижек при разработке проектов реконструкции, капитального и среднего ремонтов пути и проектов строительства вторых
путей;
 определения параметров круговых кривых при инструментальной проверке плана и продольного профиля;
 нанесения на план полосы отвода земли, положения оси существующего
железнодорожного пути.
На участках съемки пути при разбивке пикетажа в круговых кривых дополнительно производят разметку на отрезки, равные двадцати метрам («двадцатки»). Концы этих отрезков («двадцаток») закрепляют вертикальной чертой, наносимой мелом или масляной краской, с внутренней стороны рельса упорной
нити кривой.
III(пк6)
II(пк5)
ия f4
2
3
3
f1
f2
ч
ви
зи f3
ро
ва
н
+6
0
f2
+80
f4
Лу
+4
0
f3
f1
+2
0
f2
β3  β2  α3
1
f3
0
+8
1
f4
1
)
пк7
(
V
I
Рис. 1.1. Схема инструментальной съемки круговой
железнодорожной кривой методом И.В. Гоникберга
4
0
+6
I(пк4
)
2
+60
0
+4
β1
0
+8
2 +20
f1
+40
0
+2
Нач
альн
ая к
а са т
ельн
ая
β 2  β1  α 2
Таблица 1.1
Исходные данные
Направление кривой – право
Пикетаж
ПК
+
103
104
104
104
104
104
105
105
105
105
105
106
106
106
106
106
107
107
107
107
107
80
0
20
40
60
80
0
20
40
60
80
0
20
40
60
80
0
20
40
60
80
Угол поворота
Стрелы
f ,м
0°20'
0
0,11
0,23
0,36
0,3
0
1,41
2,11
1,98
1,45
0
1,47
2,15
2,21
1,5
0
0,37
0,54
0,61
0,33
0
 i
5°10'
10°20'
6°30'
0°50'
После разбивки кривой на «двадцатки» в точках I, II, III и т. д.
(рис. 1.1) назначают на оси головок рельсов упорной нити вершины углов поворота хорд, от которых производят инструментальную съемку кривой. При
съемке круговой кривой выполняются работы, связанные с измерением горизонтальных углов  и стрел изгиба f (рис. 1.1), а также работы по привязке
ситуации к оси пути.
Значение угла  i , соответствующего повороту каждого последующего луча
визирования по отношению к предыдущему, определяется по формуле
 i  180°   i (например, 1  180°  1 ) или  i   i  180° (если  i >180°). Для
первой точки съемки кривой предыдущим лучом визирования является начальная касательная к кривой.
Для контроля измерений горизонтальных углов следует измерять углы 1 и
 2 (рис. 1.1). Определив значение угла 1 измеряют и записывают в журнал
детальной съемки кривых величины стрел изгиба ( f1 , f 2 , f 3 и т. д.) кривой по
направлению луча визирования I–II.
5
Расчет круговых кривых с использованием метода Гоникберга делится на
три этапа:
1. расчет данных для построения угловой диаграммы снятой кривой и нанесение ее на чертеж;
2. подбор радиусов кривой с учетом проектируемых сдвижек в критических
точках;
3. подсчет сдвижек (рихтовок) через каждые 20 м по всей длине кривой.
Расчет данных для построения угловой диаграммы
существующей кривой
Нач
альн
ая к
а са т
ельн
ая
Расчет преследует цель: получить в 20-кратной радианной мере значения
углов поворота хордочек-«двадцаток» существующей кривой относительно начальной касательной (рис. 1.2) и значение площади угловой диаграммы как для
всей кривой, так и для отдельных её частей.
1
1
2
f1
4
5
+60
+40
2
+20
 f1
1
3
3
 f3  f 4
f 2
f2
f3
4
+80
 f5
f4
5
Луч визирования
Рис. 1.2. Стрелы кривой хорд-двадцаток
Расчет данных для построения угловой диаграммы кривой, определения параметров и выправки кривой производится в табличной форме (табл. 1.2).
6
Заполнение табл. 1.2 производится следующим образом.
В первую колонку по результатам съемки кривой заносится пикетаж и плюсовые точки («двадцатки»).
Против каждой стоянки геодезического прибора записывается угол поворота между основными хордами  (числитель колонки 2), а в знаменателе
колонки 2 – этот же угол, переведенный в радианы и увеличенный в 20 раз
(20 ·  рад).

Колонка 2 (знаменатель): 20 рад(i )   i 
 20 , где i – порядковый но180
мер стоянки.
Для примера, приведенного в табл. 1.2:
ПК103+80
20   рад(1)  20  1 


20 3,141592653
 0°20'
 20  (0  
)  0,116 ;
180
180
60
180
ПК104+80
20   рад( 2)  20   2 
ПК105+80
20   рад(3)  20   3 


10 3,141592653
 5°10'
 20  (5  
)  1,804 ;
180
180
60
180


20 3,141592653
 10°20'
 20  (10  
)  3,607 ;
180
180
60
180
ПК106+80
20   рад( 4)  20   4 
ПК107+80
20   рад(5)  20   5 


30 3,141592653
 6°30'
 20  (6  
)  2,269 ;
180
180
60
180


50 3,141592653
 0°50'
 20  (0  
)  0,291.
180
180
60
180
В колонке 3 (числитель) определяются углы между основными хордами и
начальной касательной  рад (угол поворота кривой нарастающим итогом), увеличенные в 20 раз.

20   рад(i ) , если i  1,
20   рад(i )  

20   рад(i 1)  20   рад(i ) , если i  1,
7
8
Таблица 1.2
Ведомость расчета выправки круговой кривой (угол поворота право)
± f
4
5
+ 20рад n20рад
2
3
0,116
0,58
6
7
Пикетаж НКК,
ККК, НПК, КПК
8
104 60
0,3
9,6
0
- 0,06 0,176 0,164
-
105
0 1,804
105
105
105
105
106
106
106
20
2,11 +
40
1,98 60
1,45 80 10°20' 5,527
0 0 3,607 27,635 1,47 +
20
2,15 +
40
2,21 +
106 60
80 6°30'
7,796
107
0 2,269
38,98
0
0,7
0,13
0,53
1,45
1,47
0,63
0,06
1,22
2,05
2,45
3,37
4,057
4,847
5,467
- 0,71 6,237
-
1,5 7,027
0,37 + 0,37 7,426
107 20
0,54 + 0,17 7,626
107 40
107 60
107 80 0°50'
0,291
0,61 + 0,07 7,726
0,33 - 0,28 8,076
0 - 0,33 8,126
8,087
10
ωп
11
12
13
14
НКК
ПК
104+43,88
ПК
104+78,88
0,3 0,416 0,58
1,41 + 1,41 0,51
1,5
106
9
xрад
Устройство
переходной кривой
Окончательные рихтовки
s

вправо влево
+
–
16 17
18
0
-0,006
-0,002
0,36 + 0,13 -0,014 -0,012 НПК1
1,92
K2
Рихтовки без
учета
переходной
кривой
вправо влево
+
–
15
0
0
0
0
0,11 + 0,11 0,006 0,006
0,23 + 0,12 -0,004 0,002
104 40
104 80 5°10'
K/x
ПК
1,09 КПК1
105+13,88
2,31
4,36
6,81
10,18
14,237
19,084
24,551
ПК
30,788 КПК2
106+66,26
37,815
ПК
45,241 ККК
107+01,26
ПК
52,867 НПК2
107+36,26
60,593
68,669
76,795
0
0,006
0,002
0,012
0,012
-0,164 16,12 0,018 0,146
1,12
1,254
0,00114
-0,5789 36,12 0,203 0,376
21,12
446,050
0,4055
-0,6845 56,12 0,360 0,325
41,12
61,12
81,12
101,12
121,12
141,12
161,12
1690,850
3735,650
6580,450
10225,250
14670,050
19914,850
25960
1,53713
3,96042
5,98222
9,29567
13,3364
18,1044
23,5997
-0,7729
-0,3996
-0,8278
-0,8843
-0,9006
-0,9796
-0,9513
0,371
0,371
0,371
0,371
0,371
0,371
0,371
181,12
32804
29,822
-0,9658
0,371 0,595
201,12 40449,25
36,772
-1,043 56,26 0,360 0,683
221,12 48894,05
44,449
-0,7919 36,26 0,205 0,587
52,536
-0,3312 16,26 0,019 0,313
18,74
7,577
38,74
58,74
78,74
15,664
23,751
31,837
44,95877
1
103 80 0°20'
104 0 0,116
104 20
8
f
ωc
Kпр*рад/2
20рад
q=1/2R
ПК
°
Вычисление площади угловой
диаграммы проектируемой кривой
0,00090909
Пикетаж
±f
20φ=20рад-f
Полевые данные
60,6228 0,0298
68,7098 0,0408
76,7958 0,0008
0,402
0,028
0,457
0,513
0,529
0,608
0,580
0,030
0,041
0,001
Таблица 1.3
Обработка полевых данных
± f
Полевые данные
Пикетаж
ПК
+
1
103 80
104 0
20
40
60
80
105 0
20
40
60
80
106 0
20
40
60
80
107 0
20
40
60
80

20  рад

20  рад n  20  рад
2
0°20'
0,116
3
0,116
0,58
5°10'
1,804
1,92
9,6
10°20'
3,607
5,527
27,635
6°30'
2,269
7,796
38,98
0°50'
0,291
8,087
f
± f
4
0
0,11
0,23
0,36
0,3
0
1,41
2,11
1,98
1,45
0
1,47
2,15
2,21
1,5
0
0,37
0,54
0,61
0,33
0
5
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
0
0,11
0,12
0,13
0,06
0,3
1,41
0,7
0,13
0,53
1,45
1,47
0,63
0,06
0,71
1,5
0,37
0,17
0,07
0,28
0,33
20  i 
 20  рад f i
с
6
0
0,006
-0,004
-0,014
0,176
0,416
0,51
1,22
2,05
2,45
3,37
4,057
4,847
5,467
6,237
7,027
7,426
7,626
7,726
8,076
8,126
7
0
0,006
0,002
-0,012
0,164
0,58
1,09
2,31
4,36
6,81
10,18
14,237
19,084
24,551
30,788
37,815
45,241
52,867
60,593
68,669
76,795
ПК103+80:
20   рад(1)  20   рад(1)  0,116 ;
ПК104+80:
20   рад( 2)  20   рад(1)  20   рад(2)  0,116  1,804  1,92 ;
ПК105+80:
20   рад(3)  20   рад(2)  20   рад(3)  1,92  3,607  5,52 7 ;
ПК106+80:
20   рад( 4)  20   рад(3)  20   рад( 4)  5,527  2,269  7,796 ;
ПК107+80:
20   рад(5)  20   рад( 4)  20   рад(5)  7,796  0,291  8,087 .
9
Контролем правильности вычислений числителей графы 3 служит последний числитель в данной графе. Величина его должна быть равна 20-кратному
значению угла поворота всей кривой, выраженному в радианной мере.
n
Основная проверка: 20   рад(i ) =  20   рад(i ) = 8,087.
i 1
n 5

  i = 0°20' + 5°10' + 10°20' + 6°30' + 0°50' = 23°10'.
i 1
n 5



  рад(i )   23 
i 1
10  
3,1415926
= 0,40433461.

23
,
1666666


60  180
180
n 5
20    рад(i ) = 20  0,40433461=8,08067.
i 1
В колонку 4 по данным полевых замеров заносятся стрелы f .
Далее осуществляется обработка полевых данных: колонки 5–7 (табл. 1.2
и 1.3).
В колонке 5 определяются приращения стрел f :
0,если j  1,
f  
 f j  f j 1 ,если j  1,
где j – номер точки съемки (замеров).
Двадцатикратные величины углов 20   j (рис. 1.2.) определяются по формуле:
0, если j  1,
20   j  
20   рад(i )  f j , если j  1.
Площадь угловой диаграммы
Площадь угловой диаграммы существующей кривой определяются по формуле:
0, если j  1
c, j  
c, j 1  20   j , если j  1.
n
Проверка  ni  20   рад(i )   c ;
i 1
0,58+9,6+27,635+38,98 = 76,795.
По данным, полученным в колонке 6, строится угловая диаграмма существующей кривой (рис. 1.2). Построение производится в следующих масштабах:
 горизонтальный – 1см = 10 м;
 вертикальный  1см = 0,02 рад и 0,4 рад (для 20 рад).
10
0,44
8,8
0,42
8,4
0,40
8,0
0,38
7,6
0,36
7,2
0,34
6,8
0,32
6,4
0,30
6,0
0,28
5,6
0,26
5,2
0,24
4,8
0,22
4,4
0,20
4,0
0,18
3,6
0,16
3,2
0,14
2,8
2,4
0,12
0,10
2,0
0,08
1,6
0,06
1,2
0,04
0,8
0,02
0,4
 рад  0,40433461
 рад 20   рад
10м
80
пк104
20
40
60
80
пк105
20
40
60
80
пк 106 20
40
60
80 пк 107
20
40
60
80
пк КT
Рис. 1.2. Построение угловой диаграммы существующей кривой
Для подбора радиуса проектной кривой и определения сдвигов определяются координаты середины кривой:
n
yск 
хск 
 20   радi
1
,
2
с
n
,
(1.1)
(1.2)
  радi
1
yск 
8,0866922
 4,0433461 (20рад) = 0,202167 (рад);
2
хск 
76,785
 189,929 (м).
0,40433461
При нанесении угловой линии должны соблюдаться следующие условия:
1) угол поворота существующей кривой должен оставаться без изменения
независимо от величины подбираемого радиуса;
2) кривая вновь подбираемого радиуса должна быть вписана в общий угол
поворота, образованный продолжением смежных прямых существующего пути.
11
Через точку середины кривой (СК) проводится угловая линия правильной
круговой кривой. Эта линия должна проходить как можно ближе к угловой
диаграмме существующей кривой (рис. 1.3).
8,8
8,4
0,40
8,0
0,38
7,6
0,36
7,2
0,34
6,8
0,32
6,4
0,30
6,0
0,28
5,6
0,26
5,2
0,24
4,8
0,22
4,4
0,20
4,0
0,18
3,6
0,16
3,2
0,14
2,8
2,4
0,12
0,10
2,0
0,08
1,6
0,06
1,2
0,04
0,8
0,02
0,4
СК
yск  0,202167
0,44
0,42
 рад  0,40433461
 рад 20   рад
хск 189,929 м
80
пк104
20
40
60
80
пк105
20
40
60
пк 106 20
80
40
60
80
пк 107
Кграф=220 м
20
40
60
80
пк КT
1.3. Угловые диаграммы существующей и проектной кривых
Графически определяется длина кривой Кграф = 220 м.
Определяется предварительный радиус кривой:
Rграф 
К граф
n
,
(1.3)
  рад, i
1
Rграф 
220
 544,103 (м).
0,40433641
Для дальнейшего расчета принимаются следующие параметры симметричной кривой:
Rпр  550 м.
n
Пересчитывается значение К пр  Rпр    i ,
1
К пр  550  0,40433461  222,384 м.
12
По принятым параметрам проектной кривой определяются пикетажные значения элементов круговой кривой:
Пикет середины кривой ПК СК  ПК Б  хск ;
К пр
Пикет начала кривой ПК НКК  ПК СК 
;
2
Пикет конца кривой ПК ККК  ПК НКК  К пр ;
(1.4)
(1.5)
(1.6)
ПК СК  ПК (107  80) 189,929  ПК105  90,07;
К пр
222,384
ПК НКК  ПК СК 
 ПК105  90,07 
 ПК104  78,88 ;
2
2
ПК ККК  ПК НКК  К пр  ( ПК104  78,88)  222,384  ПК107  01,26 .
Расстояние от конца круговой кривой до последнего пикета определяется:
Х  ПК КТ  ПК ККК .
(1.7)
Х  ( ПК 107  80)  ( ПК 107  01,26)  78,74 м.
 рад 20   рад
8,0
7,6
0,36
7,2
0,34
6,8
0,32
6,4
0,30
6,0
0,28
5,6
0,26
5,2
0,24
4,8
0,22
4,4
0,20
4,0
0,18
3,6
0,16
3,2
0,14
2,8
2,4
0,12
0,10
2,0
0,08
1,6
0,06
1,2
0,04
0,8
0,02
0,4
2
4
3
5
 рад  0,40433461
0,40
0,38
СК
пк НКК=пк107+01,26
8,4
пк СК=пк105+90,07
8,8
0,42
пк НКК=пк104+78,88
0,44
1
80 пк104
20
40
80 пк105
60
К1=1,12
К2=21,12
пк НКК
20
К3=41,12
40
К4=61,12
60
80
пк 106 20
40
60
80 пк 107
20
х1=18,74
40
х2=38,74
Кпр=222,38 м
60
80
пк КT
Х=78,74 м
пк ККК
Рис. 1.4. Вычисление площади угловой диаграммы проектной кривой
13
Основная проверка: площадь угловой диаграммы проектной кривой (площадь, ограниченная точками 1–2–4–5 на рис. 1.4) должна быть равна площади
угловой диаграммы существующей кривой (последняя цифра колонки 7 в
табл. 1.2).
 пр  с .
(1.8)
n
 пр 
2
К пр
2  Rпр
 пр 
n
К пр    i
1
2
 X    рад 
1
n
 X    рад .
(1.9)
1
222,4842
 78,74  0,40433461  76,795 .
2  550
76,795  76,795 – условие выполняется.
Затем определяются величины К i , Х i (рис. 1.4), по формулам:
К i  ПК i  ПК НКК ,
(1.10)
Х i  ПК i  ПК ККК .
(1.11)
Значения вычисленных К i и Х i заносятся в колонку 9 табл. 1.2.
Далее вычисляется площадь угловой диаграммы проектной кривой для каждой двадцатки (колонка 14) по формуле:
пр (i ) 
или
Кi
К
  рад , а при замене  рад  ,
2
R
К i2
пр (i ) 
2 R
(1.12)
пр (i )  К i2  q ,
где q – коэффициент кривизны кривой, численно равный q 
табл. 1.2).
В общем виде
(1.13)
1
(колонка 11
2 R
пр(i )  0, если ПК i  ПК НКК ,
(1.14)
пр (i )  К i2  q, если ПК НКК  ПК i  ПК ККК ,
К пр
пр (i ) 
  рад  хi   рад , если ПК i  ПК ККК .
2
(1.15)
(1.16)
Направление и величина сдвигов (колонка 15) определяются по формуле:
 i  пр (i )  c(i ) .
14
(1.17)
По принятому значению проектной переходной кривой lпр = 70 м определяются пикетажные отметки начала и конца переходных кривых (колонка 8):
ПК НПК1  ПК НКК 
ПК НПК1  ПК НКК 
lпр
2
lпр
2
,
(1.18)
 ( ПК104  78,88)  35  ПК104  43,88.
ПК КПК1  ПК НПК1  lпр ,
(1.19)
ПК КПК1  ПК НПК  lпк  ( ПК104  43,88)  70  ПК105  13,88.
ПК КПК 2 ПК ККК 
ПК КПК 2 ПК ККК 
lпр
2
lпр
2
,
(1.20)
 ( ПК107  01,26)  35  ПК106  66,26.
ПК НПК 2 ПК КПК 2  lпр ,
(1.21)
ПК НПК 2 ПК КПК 2  lпр  ( ПК106  66,26)  75  ПК107  36,26.
Если отсчитывать расстояние S (колонка 16) от НПК в сторону круговой
кривой, то смещения  i определяются по формулам:
1) до НПК1 и после НПК 2
  0;
(1.22)
2) от НПК1 до НКК , от ККК до НПК 2
Si3
i 
;
6  Rпр  lпр
(1.23)
3) от НКК до КПК1 , от КПК 2 до ККК
i

lпр  S i  3
;
 p
6  Rпр  lпр
(1.24)
4) от КПК1 до КПК 2
i  p 
2
lпр
24  Rпр
.
(1.25)
15
Окончательные сдвижки  ок, i с учетом устройства переходной кривой определяются по формуле:
 ок , i  i  i .
(1.26)
2. УВЕЛИЧЕНИЕ РАДИУСА КРУГОВОЙ КРИВОЙ
При увеличении радиуса круговой кривой происходит смещение внутрь
кривой и сокращение длины участка пути (рис. 2.1).

НК
xi
К
с
Кс
КК
i
T
КК
Rс
К пр
1
T
Rс
НК
x1
пр
T
T
К
T
T
/2
R пр
R
пр
O
пр
=R
R
/2
-R
с
O1
Рис. 2.1. Расчетная схема увеличения радиуса круговой кривой
Длина проектируемой круговой кривой определяется по формуле
К пр  Rпр   рад .
(2.1)
Тангенс проектируемой кривой:
Т пр  Rпр  tg (
16
 рад
2
).
(2.2)
Разность тангенсов проектируемой и существующей кривой Т :
T  Т пр  Tc .
Домер существующей кривой определяется по формуле:
Д с  2Т с  К с .
Домер проектной кривой определяется по формуле:
Д пр  2Т пр  К пр .
(2.3)
(2.4)
(2.5)
Изменение длины участка железнодорожной линии:
L  К пр  (T  К с  T )  К пр  2  T  К с
(2.6)
L  Д с  Д пр .
(2.7)
или
Неправильный пикет составляет:
N PK  100  L.
(2.8)
Начало и конец проектируемой круговой кривой
ПК НКК пр  ПК НКК с  T .
ПК ККК пр  ПК НКК пр  К пр .
(2.9)
(2.10)
Для определения смещений строится профильная схема и совмещенная угловая диаграмма (рис. 2.2).
В связи с тем, что угловая диаграмма проектной кривой отображена с искажением (длина кривой К пр не равна длине участка пути T  К c  T ), то при рас рад
1
 tg 
.
Rпр
T  К c  T
С учетом этого смещения оси пути определяются по формулам (2.11)–(2.13):
– на участке от НКК пр до НКК с :
чете смещений оси пути примем
хn2
хn2
n 

 tg ;
2  Rпр
2
(2.11)
– на участке от НКК с до ККК с :


хm2
хm  T 2 хm2
хm  T 2
m 


 tg 
;
2  Rпр
2  Rc
2
2  Rc
(2.12)
– на участке от ККК с до ККК пр :
k 
хk2
К2
 tg  c  ( xk  T  К c )   рад .
2
2  Rc
(2.13)
17
КККпр(с)=КККс+
+T
КККс
НККс
НККпр
с
Кс
Tc
КККпр
НККпр
Rc
пр Rпр
Кпр Tпр
k
хk
рад
m
хm
n
НККпр
пр
T
k
НККс
n
m
Кс
КККс
T
Кпр
КККпр
хn
Рис. 2.2. Угловые диаграммы существующей и проектной кривых
Пример расчета
Исходные данные:
1. Существующая кривая:
– радиус кривой Rc  600 м;
– направление угла поворота право;
– угол поворота:   34 46 (  рад  0,606792 );
– длина круговой кривой: К c  364,08 м;
– тангенс кривой: Tc  187,84 м;
– домер кривой: Д c  2Tс  К с  2  187,84  364,07  11,60 м ;
– пикет начала круговой кривой: ПК НКК с  ПК 1820  56,87 ;
– пикет конца круговой кривой: ПК ККК с  ПК 1824  20,95 ;
– пикет середины кривой: ПК СК с  ПК 1822  38,91.
18
2. Проектная круговая кривая:
– радиус кривой: Rпр  1000 м;
– длина круговой кривой:
К пр  Rпр   рад
  46 
 34 
  3,14159
60 

 1000 
 606,79 м;
180
– тангенс кривой:
   46  
  34 

60  



Tпр  Rпр  tg    1000  tg
 313,06 м;


2
2




– домер кривой:
Д пр  2Tпр  К пр  2  313,06  606,79  19,33 м .
Решение
Определяется разность тангенсов проектируемой и существующей кривой Т :
T  Т пр  Tc  313,06 м 187,84 м  125,22 м.
Определяется изменение длины участка железнодорожной линии L :
L  К пр  2  T  К с  606,79 м  2  125,22 м  364,08 м  7,73 м .
L  Д c  Д пр  11,60 19,33  7,73 м .
Неправильный пикет составляет N PK  100  L  92,27 м .
Пикет начала проектной круговой кривой:
ПК НКК пр  ПК НКК с  T  ПК (1820  56,87)  125,22  ПК 1819  31,65.
Пикет конца проектной круговой кривой:
ПК ККК пр  ПК НКК пр  К пр  ( ПК 1819  31,65)  606,79  ПК1825  38,44.
Пикет середины кривой:
ПК СК пр  ПК НКК пр  К пр / 2  ( ПК 1819  31,65)  303,39  ПК1822  35,04.
Пикет ПК ККК пр по существующему пути:
ПК ККК пр(с)  ПК ККК пр  T  ПК (1824  20,95 )  125,22  ПК 1825  46,17
или
ПК ККК пр(с)  ПК ККК пр  L  ПК (1819  31,65 )  7,73  ПК 1825  46,17.
19
Расчеты смещения оси пути приведены в табл. 2.1. Максимальное смещение
составляет 18,996 м и находится в середине существующей кривой на пикете
1822 + 38,21.
Для расчета окончательных смещений оси пути с учетом переходных кривых следует воспользоваться расчетными формулами (1.22)–(1.26).
Таблица 2.1
Расчет смещений оси пути при увеличении радиуса кривой
Точки
кривой
НККпр
НККс
СКc
КККc
20
Пикетажные
значения
ПК
+
1819
31,65
40,00
60,00
80,00
1820
0,00
20,00
40,00
1820
56,87
60,00
80,00
1821
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
1822
0,00
20,00
1822
38,91
40,00
60,00
80,00
1823
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
1824
0,00
20,00
1824
20,95
Расстояние xi ,
м
0
8,35
28,35
48,35
68,35
88,35
108,35
125,22
128,35
148,35
168,35
188,35
208,35
228,35
248,35
268,35
288,35
306,26
308,35
328,35
348,35
368,35
388,35
408,35
428,35
448,35
468,35
488,35
489,30
Формула для расчета
смещения
хi2
i 
 tg
2
хi2
( хi  T ) 2
i 
 tg 
2
2  Rc
Величина
смещения
i , м
0
0,034
0,397
1,154
2,306
3,854
5,796
7,741
8,125
10,420
12,443
14,194
15,674
16,881
17,818
18,482
18,875
18,996
18,996
18,845
18,423
17,729
16,763
15,526
14,017
12,236
10,183
7,859
7,742
Окончание табл. 2.1
Точки
кривой
КККпр(с)
Пикетажные
значения
ПК
+
40,00
60,00
80,00
1825
0,00
20,00
1825
Расстояние xi ,
м
508,35
528,35
548,35
568,35
588,35
Величина
смещения
i , м
5,566
3,666
2,162
1,053
0,338
Формула для расчета
смещения
хk2
К c2
k 
 tg 

2
2  Rc
 ( xk  (T )  К c )   рад
40,00
608,35
0,019
46,17
614,53
0,000
3. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА ПРЯМОМ УЧАСТКЕ ПУТИ
Смещение оси пути на заданную величину « y » на прямой осуществляется
при помощи устройства двух обратных кривых с одинаковыми углами поворота α и одинаковыми радиусами.
Значения радиусов круговых кривых R принимаются, как правило, от 2000
до 4000 метров.
Смещение оси пути вызывает изменение длины участка железнодорожной
линии. В связи с этим вводятся неправильные пикеты, компенсирующие разницу в длине. Длина неправильного пикета равна N PK  100  ΔL .
При аналитическом расчёте смещения оси пути необходимо обеспечить
точность для разбивки проектируемого пути на местности. Определения параметров кривых, прямых вставок, сдвигов, пикетажных значений производится с
точностью 0,01 м.
Расчётная схема для определения основных параметров смещения оси пути
на прямой представлена на рис. 3.1.
L
T
T
К1

T
c
b
К2
T

Рис 3.1. Схема для расчета смещения оси пути на прямом участке пути
21
Исходные данные:
– величина смещения оси пути составляет: с  2,1 м;
– пикет начала смещения оси пути: ПК 369+0.00.
Ниже приводится последовательность расчета смещения оси пути на прямом участке пути.
1. Радиус поворота обеих кривых принимается равным 4000 м.
2. По СП 119.13330.2012 [1] определяются длины переходных кривых:
lпк  20 м
3. Величина прямой вставки b  150 м, а с учётом переходных кривых
b  170 м.
4. Угол поворота  определяется из следующего уравнения:
  с  с 2  ( 4  R  с)  с
tg 
;
2
4 R  с
(3.1)
  170  170 2  (4  4000  2,1)  2,1
tg 
 0,005 ;
2
4  4000  2,1

 arctg (0,005)  0,286 ;
2
  0,286  2  0,573  0о + (0,573 60) = 0о 34' ;
 рад  0,01.
5. Определяется тангенс кривой:
T  R  tg

 4000  0,005  20 м .
2
(3.2)
6. Определяется длина кривой:
K  R   рад  4000  0,01  40 м .
(3.3)
7. Уточняется длина прямой вставки между концами кривых:
b
с
2,1
 2 T 
 2  20  170,01 м.
sin
sin (0,01)
(3.4)
8. Производится проверка возможности размещения минимальной прямой
вставки с учётом переходных кривых:
К  К min  2 
22
Lпк
.
2
(3.5)
20
 40 .
2
(Проверка выполняется)
40  20  2 
9. Определяется разность в длинах переустраиваемого пути и существующего:
ΔL  L  L'  (2  K  b)  (2  T  (2  T  b)  cos) .
(3.6)
ΔL  L  L'  (2  K  b)  (2  T  (2  T  b)  cos )  250  249,99  0,01 м .
Следовательно, неправильный пикет в месте переустройства плана составляет N ПК  100,01 м.
10. Расчёт смещения оси пути:
Кn
n
l
Кm m
Кl
αрад
К1 n
НКК1
ККК1
m b
l К
2
ККК2
НКК2
Рис. 3.3. Угловая диаграмма смещения оси пути на прямой
Смещения для разбивки в натуре определяются в ряде точек, через каждые
20 м. Смещение оси пути определяется по следующим формулам:
а) сечение n – n:
К2
уn  п ;
(3.7)
2 R
б) сечение m – m:
α рад
ym  К1 
 К m  α рад ;
(3.8)
2
в) сечение l – l:
Кl2
уl  y 
.
2 R
(3.9)
Расчёт смещения оси пути на прямом участке пути производится в табличной форме (табл. 3.1).
23
Таблица 3.1
Расчёт смещения оси пути на прямой
ПК
+
368
80
Ki
Si
δi
yi ± δi
10
0,00208
0,00208
НПК1
ПК 368+90
НКК1
0
КПК1
10
0,0125
20
0,00417
0,01667
КПК2
30
0,1125
20
0,00417
0,11667
ККК1
0
0,2
10
0,00208
0,20208
НПК2
10
0,3
0,00417
0,30416
60
20
0,4
0,00417
0,40416
80
40
0,6
0,00417
0,60416
60
0,8
0,00417
0,80416
20
80
1
0,00417
1,00416
40
100
1,2
0,00417
1,20416
60
120
1,4
0,00417
1,40416
80
140
1,6
0,00417
1,60415
160
1,8
0,00417
1,80415
НПК3
160
1,8
0,00417
1,80415
ККК2
30
1,9875
10
0,00208
1,98958
КПК3
20
2,05
20
-0,01667
2,03333
КПК4
10
2,0875
20
-0,01667
2,07083
НКК2
2,1
10
-0,00208
2,09792
НПК4
2,1
369
00
ПК 369+0
ПК 369+10
20
40
ПК 369+30
ПК 369+40
ПК 369+50
370
371
00
ПК 371+0
ПК 371+10
20
40
ПК 371+20
ПК 371+40
ПК 371+50
60
24
yi
ПК 371+60
2,10
4. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА КРИВОЙ (НАРУЖУ)
Исходные данные:
– величина смещения оси пути: С = 0,1 м;
– радиус существующей кривой: R = 1200 м;
– угол поворота:   4 43 ;
– ПК НКК с = 398 + 33,93
Расчётная схема при смещении оси железнодорожного пути наружу кривой
представлена на рис. 4.1.
Tпр
d
Tс
Tп
р

C
b1

b2
a
Tс
Рис. 4.1. Смещение оси пути на кривой (наружу)
Для параллельного смешения оси пути в пределах круговой кривой на величину « a » один из её тангенсов переносится параллельно на величину смещения
наружу. При этом угол поворота сохраняется, а вершина угла смешается по оставшемуся тангенсу на величину « d ».
d
С
0,1

 1,22 м.
sin  sin 4 o 43'
Tc  Rc  tg

 1200  0,0412  49,42 м.
2
(4.1)
(4.2)
Определятся радиус проектной кривой:
Т с  d 49,42  1,22

 1229,605 м.

0
,
0412
tg
2
Определяется тангенс проектной кривой:
Rпр 
Т пр  Rпр  tg

 1229,605  0,0412  50,64 м.
2
(4.3)
(4.4)
25
Определяется смещение b1 и смещение a:


b1  Tc  Tпр  d  49,42  50,64  1,22  0 .
а
с
0,1

 1,21 м.
 0,0412
tg
2
(4.5)
(4.6)
Определяется смещение b2 :
b2  Tпр  (Т с  а)  2,43 м.
Определяются длины существующей и проектной кривых:
К c  Rc   рад  1200  0,082  98,79 м .
(4.7)
(4.8)
Кпр  Rпр   рад  1229,605  0,082  101,22 м .
(4.9)
ΔL  ( Кс  b2 )  ( Kпр  b1 )  (98,79  2,43)  (101,22  0)  0 .
(4.10)
tg ψ пр 
 рад
1

 0,000813 .
Rпр
К пр
(4.11)
Рис. 3.5. Угловая диаграмма смещения оси пути наружу кривой
Смещения для разбивки в натуре определяются в ряде точек, через каждые
20 м. Смещение оси пути определяется:
а) сечение n n :
ynn 
26
К n2
;
2  Rc
(4.12)
б) сечение m  m :
yn  n
( К m  b1 )2 К m2


 tg пр ;
2  Rc
2
(4.13)
в) сечение о – о:
yo o  C 
Кo2
 tg пр ;
2  Rc
(4.14)
Окончательные сдвижки  ок,i с учетом устройства переходной кривой определяются по формуле:
(4.15).
ок ,i  i  i .
Расчет смещения оси пути на кривой производится в табличной форме
(табл. 4.1).
Таблица 4.1
Расчёт смещения оси пути на кривой (наружу)
Пикетаж
ПК
+
398
0
20
399
399
40
60
80
0
20
30
50
55,15
Ki
НПК1
ПК
398
+
8,93
НККпр
398
28,93
НККс
КПК1
398
398
33,93
48,93
КПК2
399
15,15
КККс
КККпр
3993
99
399
399
32,72
35,15
50
55,15
НПК2
yi
Si
δi
yi + δi
11,07
0,0046
-0,0046
11,07
31,07
41,07
51,07
71,07
0,00124
0,0098
0,0171
0,0265
0,0513
31,07
0,0033
0,0542
0,0542
0,0542
0,0542
-0,0021
-0,0444
-0,0371
-0,0277
0,0029
81,07
0,0668
25,15
0,0265
0,0403
0,0999
0,1
5,15
0
0,005
0
0,0949
0,1
5. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА КРИВОЙ (ВНУТРЬ)
Расчётная схема при смещении оси железнодорожного пути внутрь кривой
представлена на рис. 5.1.
Определяются величины смещений вершины угла поворота d и a . Угол
поворота не меняет своего значения.
d
C
;
sin 
(5.1)
C
;
tg
(5.2)
a
27
Tc
КККС
т
КККПР

C
т
b1
TП
т НК
Р
К
с
Tc
d

b2
т
a
НК
TПР
КП
Р
Рис. 5.1. Расчетная схема смещения оси существующего
пути на кривой (внутрь)
Определяется радиус проектной кривой:
Rпр 
Tc  d
.

tg
2
Определяются параметры проектной кривой:
– длина кривой:

К пр  Rпр   
;
180
– тангенс кривой:

Tпр  Rпр  tg ;
2
Определяется расстояние от НКК с до НКК пр
b1  TПР  (Tc  d ).
(5.3)
(5.4)
(5.5)
(5.6)
Определяется расстояние от ККК с до ККК пр
b2  TC  (TПР  a).
(5.7)
Определяются пикетажные значения начала и конца проектной кривой:
(5.8)
НКК пр  НКК с  b1 ;
ККК пр  НКК пр  К пр .
(5.9)
Определяется неправильный пикет 100 + L .
L  ( K c  b1 )  ( K ПР  b2 );
(5.10)
На рис. 5.2. приведены угловые диаграммы проектной и существующей
кривых.
В соответствии с угловыми диаграммами определяются смещения оси пути.
28
o
Km
n
m
Kn
 рад
Ko
tg
НКК ПР
n НКК с m
b1
ККК ПР o b2
Kc
ККК с
Рис. 5.2. Угловые диаграммы существующей и проектной кривых
а) сечение n  n :
К n2
ynn 
 tg пр ;
2
 рад
1  рад
;
tg пр 


Rпр
К пр
К с  b1  b2
(5.11)
(5.12)
б) сечение m  m :
ymm
в) сечение о – о:
( К m  b1 ) 2
К m2
;

tg пр 
2
2 Rc
(5.13)
К o2
.
(5.14)
yo o  C 
2 Rc
Окончательные сдвижки ок,i с учетом устройства переходной кривой определяются по формуле:
(5.15)
 ок ,i   i  i .
Смещения от устройства переходных кривых  i определяются по формулам
(1.22)–(1.25).
6. РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЯМОЙ ВСТАВКИ МЕЖДУ СМЕЖНЫМИ
КРИВЫМИ, НАПРАВЛЕННЫМИ В РАЗНЫЕ СТОРОНЫ
Увеличить прямую вставку между смежными кривыми, направленными в
разные стороны, можно за счет уменьшения радиуса одной из кривых.
В случае, когда короткую прямую вставку нельзя увеличить за счет уменьшения радиуса одной из кривой, то удлинение прямой вставки осуществляется
путем смещения начала одной из кривых и отсечения части от другой кривой
(рис. 6.1).
29
О2
2
2
р
R1
Rпр
R2
НКК2*
h2
h1
2
2
К 2*
пр
L
НК c
К2
КК
КККпр
R1
R пр
Н КК
пр 2
О3
К1
dc
Lп
1
пр dп
р
КК
1
Н КК
b
R2
22
1
R 1-R
1
1
пр
О1
Рис. 6.1. Расчетная схема удлинения прямой вставки при Rпр  R1
Исходные данные: R1, R2 , 1,  2 , d c .
Для проведения расчетов по реконструкции плана в соответствии с расчетной схемой (рис. 6.1) для случая Rпр  R1 необходимо принять значение радиуса проектной кривой Rпр и длины прямой вставки d пр .
Требуется определить значения следующих параметров:
1. Угол поворота проектной кривой  пр .
2. Часть угла, отсекаемую от второй кривой  2 .
3. Смещение тангенса изменяемой кривой b .
4. Пикетажные значения начала и конца кривых после проведения реконструкции прямой вставки.
Последовательность решения следующая.
Определяется расстояние между центрами существующих кривых Lc .
Lc 
dc
.
sin 1
(6.1)
Для определения sin 1 , необходимо вычислить tg1 :
tg1 
30
dc
.
R1  R2
(6.2)
Определяется расстояние между центрами проектируемой и оставшейся
кривой Lпр .
tg 2 
d пр
R2  Rпр
Lпр 
d пр
sin  2
.
.
(6.3)
(6.4)
Далее определяются остальные необходимые для решения рассматриваемой
задачи параметры:
b  Lпр  sin 2  Lc  sin 1 .
(6.5)
1  1  1 .
(6.6)
h1  Lc  cos1 .
(6.7)
h2  h1  ( R1  Rпр ).
(6.8)
cos2 
h2
.
Lпр
(6.9)
 пр  2  2 .
(6.10)
 2  1   пр .
(6.11)
b  Lпр  sin 2  Lc  sin 1 .
(6.12)
Начало проектной круговой кривой:
пкНКК пр  пкНКК1  b .
(6.13)
Конец проектной круговой кривой:
пкККК пр  пкНКК1  К пр .
(6.14)
Начало второй круговой кривой:
пкНКК 2  пкНКК пр  d пр .
(6.15)
Конец второй круговой кривой:
пкККК2  пкНККпр  d пр .
(6.16)
Для случая, когда Rпр  R1 (рис. 6.2) формулы расчета (6.1)–(6.16) остаются
неизменными, за исключением формулы (6.8) для определения h2 :
h2  h1  ( Rпр  R1 ).
(6.17)
31
О2
2
2
R2
dc
R1
2
НКК2*
р
пр
R пр
R пр
h1
h2
1
1
2
К 2*
Lc
КК
КККпр
R1
Н КК
Lп
1
пр dп
р
пр
К1
КК
1
Н КК
Н КК
b
R2
22
1
О
2 1
2
R1
R пр-
О3
Рис. 6.2. Расчетная схема удлинения прямой вставки при Rпр  R1
7. УДЛИНЕНИЕ ПРЯМОЙ ВСТАВКИ МЕЖДУ КРИВЫМИ,
НАПРАВЛЕННЫМИ В ОДНУ СТОРОНУ
Расчетная схема удлинения прямой вставки между кривыми, направленными в одну сторону приведена на рис. 7.1.
Исходными данными для решения данной задачи являются:
1. Угол поворота:  .
2. Радиусы существующих круговых кривых: R1 и R2 .
3. Длины существующих круговых кривых: К1 и К 2 .
4. Длина существующей прямой вставки между кривыми: d c .
Для решения задачи необходимо принять значение радиуса проектной кривой Rпр и длины прямой вставки d пр , а также определить:
– угол поворота  2 первой кривой после ее смещения и дополнительную
величину угла поворота 1 , на которую увеличится вторая кривая;
– значение смещения тангенса изменяемой круговой кривой b .
32
К2
НК
К2
2
R2
1
dc
1
h1
Rпр-R1
2*
R1
Rпр
Rпр
R1
dc

R1
р
р
Lп
1
R2 -
2
dпр
R2 Rп
2
Lc
h2
Н КК
dпр
ККК
пр
КК

К1
К1
НКК1
НККпр
b
Рис. 7.1. Расчетная схема удлинения прямой вставки между
кривыми, направленными в одну сторону
Последовательность решения рассматриваемой задачи следующая.
Определяется расстояние между центами существующих кривых Lc :
Lc 
tg1 
dс
.
cos1
(7.1)
R2  R1
.
dc
(7.2)
Определяется расстояние между проектируемой и существующей кривой:
Lпр 
d пр
cos 2
.
(7.3)
33
tg 2 
R2  Rпр
.
(7.4)
d пр
Для определения величины смещения тангенса изменяемой круговой кривой b необходимо последовательно определить:
1  90  (1  ) .
(7.5)
h1  Lc  cos1 .
(7.6)
h2  h1  ( Rпр  R1 ) .
(7.7)
cos  2 
h2
.
Lпр
(7.8)
2  90  (2  2 ) .
(7.9)
1     2 .
(7.10)
b  Lпр  sin 2  Lc  sin 1 .
(7.11)
Определяются пикетажные значения кривых:
Начало проектной круговой кривой:
пкНКК пр  пкНКК1  b .
(7.12)
Конец проектной круговой кривой:
пкККК пр  пкНКК1  К пр .
(7.13)
Начало второй круговой кривой:
пкНКК 2  пкККК пр  d пр .
(7.14)
8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ
ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
8.1. Исходные данные для проектирования реконструкции
продольного профиля
Реконструкция продольного профиля существующей железнодорожной линии связана с необходимостью приведения его к нормам проектирования в соответствии с [1] в части длин элементов, разности сопрягаемых уклонов, верхнего строения пути и пр. (рис. 8.1).
В некоторых случаях реконструкция профиля может быть связана с необходимостью переустройства земляного полотна (деформированные участки пути,
отступления от нормативных размеров основной площадки, негабаритные места и т. д.).
34
КрЖБТ отв. 2,50
ПК 4+42,00
СГР
НБС
Линия земли
Масштабы:
Существующие попикетные
уклоны
156.15
156.88
155.22
155.91
153.97
154.69
153.31
153.54
154.01
154.32
152.63
153.32
151.32
152.03
151.07
151.85
150.68
151.41
150.40
151.09
149.74
150.50
3
4
5
6
7
278,38
6,46
93,54
78,67
21,33
43,05
R=1250
K=292,34
Т=146,84
У=13°24`
56,95
4,61
95,39
42
156.60
2
155.85
1
Пикетаж
151.19
148.80
148.10
9
151.80
8
152.40
150.22
7
152.61
149.16
6
152.12
148.94
1,8
6,0
5,9
3,2
4,4
1,8 12,9 6,9
6,8 12,2 9,7
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
148.80
Отметки земли
149.18
149.04
Отметки СГР
149.90
Отметки НБС
149.72
Вертикальный 1:100
Горизонтальный 1:10000
R=532
K=127,21
Т=63,91
У=13°42`
822
Рис. 8.1. Продольный профиль участка железнодорожной линии
(исходные данные для проектирования)
35
Основными исходными данными для проектирования реконструкции профиля являются данные инженерно-геодезических, инженерно-геологических и
обследовательских работ, в результате которых определяют параметры верхнего строения пути (тип рельсов и шпал, род балласта и его толщина под шпалой), продольного профиля и водопропускных сооружений (рис. 8.1):
 пикетаж;
 отметки земли;
c
 толщина существующего балластного слоя hбал
;
 отметки низа балластного слоя НБС;
 отметки существующей головки рельса СГР;
 параметры плана участка.
Приведение продольного профиля в проектное положение с учетом норм
проектирования и возможного перехода на более мощный тип верхнего строения пути связано с изменением отметок существующей головки рельса СГР.
В результате будут получены отметки проектной головки рельса ПГР.
8.2. Определение расчетных отметок головки рельсов
При нанесении проектной линии требуется помимо выполнения норм проектирования также обеспечить минимальный объем работ по переустройству.
Для этих целей на каждом пикете и характерном месте продольного профиля определяются расчетные отметки головки рельса РГР
РГР  НБС  hпр  НБС  hпод  hhщ  hшп  hр ,
(8.1)
где hпр  hпод  hh  hшп  hр – проектная высота верхнего строения пути, склащ
дывающаяся из проектируемой толщины песчаной подушки hпод , толщины щебеночного слоя hh , высоты шпал hшп , высоты рельса с подкладками и прощ
кладками h р . Данные о высоте рельсов и шпал приведены в табл. 8.1.
Расчетная головка рельсов РГР определяет предварительное положение
ПГР, соответствующее нормативной (конструктивной) мощности верхнего
строения пути, установленной нормами проектирования [2].
При отсутствии данных об отметках НБС в задании на курсовое проектирование их вычисление производится по формуле
с
,
НБС  СГР  hвсп
(8.2)
с
с
с
где hвсп
– толщина существующего верхнего строения пути;
 hcр  hшп
 hбал
с
– высота существующей
hcр – высота существующего рельса с подкладкой; hшп
с
шпалы; hбал
– толщина существующего балластного слоя.
36
Таблица 8.1
Высота рельсов и шпал
Тип
рельса
Р43
Р50
Р65
Р75
Высота рельса с подкладкой
Суммарная
Высота
Толщина
высота рельса
рельса, м подкладки, м
с подкладкой, м
0,140
0,0184
0,16
0,152
0,0183
0,17
0,180
0,0198
0,20
0,192
0,0198
0,21
Высота шпалы, м
Железобетонные
Деревянные
шпалы
шпалы
(с прокладкой)
–
Тип I – 0,18
Тип II – 0,16
0,20
Тип III – 0,15
Данные о верхнем строении пути в соответствии с [1] приведены в табл. 8.2.
При отсутствии данных о толщине существующего балластного слоя, но
с
при наличии отметок НБС толщина существующего балласта hбал
может быть
определена по формуле
с
с
hбал
 СГР  hcр  hшп
 НБС .
(8.3)
Отметки РГР могут быть получены и от отметок существующей головки
рельсов:
с
.
(8.4)
РГР  СГР  hпр  hвсп
При проектировании реконструкции продольного профиля на средних и
больших мостах (с безбалластной проезжей частью) отметки существующей головки рельса (СГР) должны быть сохранены или увеличены на разность высоты
существующего и проектного рельса, т. е. ПГР = РГР = СГР + hр (где hр – разность высот проектного и существующего рельсов).
На малых мостах, где путь уложен на балласте, можно допустить небольшие подъемки на 10–15 см за счет увеличения толщины балласта, РГР = СГР +
+ (0,100,15) м.
На мостах с безбалластной проезжей частью подъемка на 10–15 см может
осуществляться за счет поднятия пролетного строения.
Водопропускные трубы, как правило, не ограничивают высоту подъемки,
если только проектная балластная призма может быть размещена на основной
площадке существующего земляного полотна.
По конфигурации линии низа балластного слоя (НБС) можно анализировать
стабильность уровня земляного полотна. Разность между отметками НБС и отметками земли характеризует высоту насыпи или глубину выемки.
37
38
Таблица 8.2
Нормативная мощность верхнего строения пути
Показатель
Тип рельсов
Род и число шпал на 1 км шт. на
прямых и кривых радиусом 1200 м
и более
На кривых радиусом менее 1200 м
Толщина балластного слоя под шпалой, см: щебеночной (числитель) на
подушке из песка (знаменатель) на
пути с деревянными шпалами
То же
с железобетонными шпалами
Гравийно-песчаный
Мощность верхнего строения пути и категория железной дороги
Скоростные
Магистрали с преЖелезные
ВнутристанМагистрали
магистрали, имущественно пас- Особогрузодороги
ционные соскорости
сажирским движени- напряженные
единительные
160–200 км/ч ем, скорости более
магистрали
и подъездные
I
II
III
IV
V
140 км/ч до 160 км/ч
пути
(с)
(с)
(с)
(с)
(с)
(с)
Р75-Р65
Р75-Р65
Р75-Р65
Р75Р75
Р75
Р65
Р65
Р65
Р65
Р65
Р65
Р50
Р50
Р50
Новые термоупрочненные конструкции В или Т1
(с)
(с)
Новые термоупрочненные
Р50
Р50
Деревянные
Железобетонные
или железобетонные
2000
1840-2000
2000
2000 1840 1840 1600
1440
1440
2000
2000
2000
2000 2000 1840 1840
1600
1440
45
20
–
40
20
–
45
20
–
35
20
35
20
30
20
25
20
25
20
30
0
40
20
–
40
20
–
35
20
–
30
20
30
30
20
30
30
0
30
Примечание
1. Двухслойную балластную призму при использовании щебеночного балласта следует укладывать на земляном полотне из глинистых грунтов, песков мелких и пылеватых, в том числе при устройстве защитного слоя в верхней части земляного полотна. На земляном полотне из скальных, крупнообломочных грунтов и песков (кроме мелких и пылеватых) щебень допускается укладывать без песчаной подушки. Толщина балластного слоя в этом случае должна быть не менее 35 см.
2. Допускается укладка подушки под щебнем из щебня фракций 5–25 мм или защитного слоя из полимерных материалов (геосеток, георешеток, пенопласта) с уменьшением слоя щебня на 5 см, без уменьшения общей толщины балластного слоя.
3. При залегании в основании земляного полотна просадочных и сжимаемых грунтов следует укладывать звеньевой путь на гравийнопесчаном и гравийном балласте. Постановку пути на щебеночный балласт и укладку бесстыкового пути надлежит производить после полной стабилизации земляного полотна.
4. В бесстыковом пути следует применять железобетонные шпалы.
5. На пескозаносимых участках следует укладывать термически упроченные рельсы Р65 на деревянных шпалах.
38
8.3. Определение проектных отметок головок рельсов
Положение проектной линии (ПГР), при котором не требуется производить
уширение основной площадки земляного полотна (условие размещения проектной балластной призмы на существующей основной площадке земляного
полотна или сохранение минимальной обочины bmin = 0,5 м), устанавливается
по наибольшему расчетному значению отметки РГРmax , которое может быть
вычислено по формуле (5.5) в соответствии со схемой (рис. 5.2).
РГРmax  НБС  hmax  hш  h р ,
(8.5)
где hmax – разность отметок верха проектной балластной призмы и НБС:
a
a
x
hmax  ; x  c  бп  bmin ,

тогда
hmax 
2
2
1  ac  aбп

 bmin  ;


2

где ac – ширина основной площадки существующего земляного полотна;
aбп – ширина балластной призмы поверху; bmin – минимальная ширина обочины земляного полотна;  – показатель заложения откоса балластной призмы
(  = 1,5); hш – часть высоты шпалы, выступающая из балласта (величина
hшп = 0,03 м – для деревянных шпал и 0,05 м – для железобетонных шпал.
a бп
2
РГРmax
hр
 hш
1:
α
 hmaх
1:
α
НБС
bmin
х   hmaх  
ac
2
Рис. 8.2. Схема для определения отметок РГРmax
Ширину балластной призмы поверху на прямых однопутных участках следует принимать при всех видах балласта, не менее, м:
– на скоростных, особогрузонапряженных;
– линиях и линиях I и II категории ......................... 3,85;
– на линиях III категории ........................................ 3,65;
– на линиях IV категории ........................................ 3,45.
39
На кривых участках пути толщину балластной призмы следует принимать с
учетом возвышения наружного рельса при сохранении под внутренним рельсом
балластного слоя толщиной, установленной для прямых участков в соответствии с табл. 8.2.
На кривых участках пути радиусом менее 600 м балластную призму необходимо уширять с наружной стороны на 0,1 м. На двухпутных участках ширину балластной призмы поверху следует увеличивать на ширину междупутья.
Балластную призму третьего, а также четвертого путей следует устраивать отдельно от первого и второго путей.
Крутизна откосов балластной призмы при всех видах балласта должна быть
1:1,5, для песчаной подушки – 1:2.
Поверхность балластной призмы должна быть на 3 см ниже верхней постели деревянных шпал и в одном уровне с верхом средней части железобетонных
шпал. Планировку поверхности асбестового балласта следует выполнять с
уклоном 0,01 в обе стороны от оси земляного полотна, а на наружном пути в
кривых – в сторону междупутья с устройством продольных и поперечных водоотводов.
Проектирование реконструкции продольного профиля осуществляется на
чертеже утрированного профиля в масштабах: горизонтальный 1:1000; вертикальный 1:100 (рис. 8.3).
На чертеж профиля наносятся линии земли, низа балластного слоя (НБС), существующей головки рельса (СГР) и отметки РГР.
В местах, где не обеспечивается минимальная ширина обочины, также наносят линию РГРmax.
Методика проектирования реконструкции продольного профиля сводится к
следующему.
Проектная линия наносится на чертеж таким образом, чтобы при наименьших подъемках и по возможности отсутствии срезок основной площадки земляного полотна получить профиль, соответствующий нормам проектирования.
Основные нормы проектирования в соответствии с [1] и [2], которыми следует руководствоваться, приведены в табл. 8.4.
Необходимо стремиться уложить линию ПГР так, чтобы она по возможности совпадала с линией РГР, т. е. отметки ПГР были равны отметкам РГР.
Тогда изменения отметок СГР будут вызваны только заменой типа верхнего
строения пути.
Подбор положения элементов проектной линии как можно ближе к РГР
осуществляется следующим образом. По конфигурации профиля (линия РГР)
назначаются длины и предварительно определяются уклоны (с округлением до
0,1 ‰) элементов профиля. Далее, если требуется, производится корректировка
значений длин и уклонов с целью выполнения требований [1] и рассчитываются проектные отметки на каждом пикете и характерном месте.
40
4,61
R=1250
K=292,34
Т=146,84
У=13°24`
L1=L2=30
278,38
2
3
4
156.60
1
155.85
200
156.88 156.15 157.01
6,7
155.91 155.22 156.08
200
154.69 153.97 154.83
154.01 153.31 154.17
154.32 153.54 154.40
7,8
6,46
148.80
148.10
153.32 152.63 153.49
200
93,54
151.80
3,3
152.03 151.32 152.18
151.85 151.07 151.93
151.41 150.68 151.54
1 37
154.84
157.02
1 38
34
6 35
5 43
154.23
154.45
155.93 15
1 34
54 36
152.72
153.50
9 43
20 38
151.61
151.94
19 34
21,00
154.86
21,00
22,50
151,97
22,50
КрЖБТ отв. 2,50
ПК 4+42,00
155
151.19
152.40
9
152.61
42
8
151.28
156
78,67
7
152.12
300
21,33
6
151.09 150.40 151.26
4,6
56,95
Пикетаж
150.22
148
43,05
Отметки земли
32 47
Существующие попикетные
уклоны
150.82
Отметки СГР
150.50 149.74 150.60
Толщина существующего
балластного слоя
Подъемка
Исправление
профиля
Подрезка
149.16
Вертикальный 1:100
Горизонтальный 1:10000
46 37
Масштабы:
150.36

95,39
5
150
149.90 149.18 150.04
5
Линия земли
148.94
7

151
18 33
15
Отметки НБС
15

НБС
149.90
15
Отметки РГР
10
РГР
149.72 149.04 149.90
10
Проектные уклоны
15
ПГР
148.80
15
Отметки ПГР
10
157
154
153
152
СГР
149
10,9
200
1,8
6,0
5,9
3,2
4,4
1,8 12,9 6,9
6,8 12,2 9,7
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
5
6
7
R=532
K=127,21
Т=63,91
У=13°42`
822
Рис. 8.3. Образец утрированного продольного профиля
41
42
Таблица 8.4
Основные нормы проектирования реконструкции продольного профиля
Условия проектирования
рекомендуемые
допускаемые
Допускается применять местные превышения ограничивающего уклона,
если обеспечивается пропуск поездов установленной массы состава
при принятом типе локомотива и расчетной скорости движения
Полезная длина
Полезная длина
Категория
приемоотправочных путей, м
приемоотправочных путей, м
железнодорожной
850
1050
1700
850
1050
1700
Элементы продольного профиля: линии
Скоростная
6/250
4/300
–
10/250
9/300
–
максимальная алгебраическая разОсобогрузоность сопрягаемых уклонов, ‰,
–
3/250
3/250
–
10/200
5/250
минимальная длина разделитель- напряженная
ных площадок и элементов
I
6/200
4/250
3/250
13/200
10/200
5/250
переходной крутизны, м
II
8/200
5/250
4/250
13/200
10/200
6/250
III
13/200
7/200
7/250
13/200
10/200
8/250
IV
13/200
8/200
8/250
20/200
10/200
10/200
Точки переломов
Следует размещать вне переходных кривых, а также вне пролетных строений мостов
продольного профиля
и путепроводов с безбалластной проезжей частью
Сопряжения уклонов
Радиус вертикальной
Радиус вертикальной
Разность сопрягаемых
Категория
в вертикальной плоскости:
кривой
,
м
кривой Rв , м
Rв
железнодорожной линии
уклонов i , ‰
Скоростная
20 000
2,0
15 000
кривой радиусом
Особогрузо-напряженная
10 000
2,8
5 000
I, II
15 000
2,3
10 000
условие проектирования
III
10 000
2,8
5 000
вертикальной кривой:
IV
5 000
4
3 000
Элементы
проектирования
Ограничивающий уклон
(руководящий уклон, уклон
кратной тяги)
i 
 
Rв
профилем криволинейного
очертания
42
Вертикальные кривые следует размещать вне переходных кривых, а также вне пролетных строений мостов и
путепроводов с безбалластной проезжей частью на расстоянии не менее l = Rв i/2000
Короткими прямыми элементами:
не менее 50 м (50, 100, 150 м) при i  1 ‰
не менее 25 м при i  1,5 ‰
Общая длина сопряжения должна быть не менее минимально возможной
при проектировании прямолинейными элементами
Предварительно без учета норм проектирования уклоны проектного положения профиля определяются следующим образом.
Для первого элемента профиля уклон рассчитывается как
i
( РГР j 1  РГР j )
l( j 1)  j
1 ‰;
для последующих элементов:
i
( РГР j 1  ПГР j )
l( j 1)  j
1 ‰,
где РГРj+1, РГРj – отметки расчетной головки рельсов на смежных переломах
продольного профиля; l(j+1)–j – расстояние между смежными переломами профиля, м; ПГРj – отметка проектной головки рельсов на текущем переломе профиля.
На каждом шаге необходимо округлить уклон до 0,1 ‰ (при спуске в меньшую сторону, а при подъеме – в большую). Проектные отметки подсчитываются с точностью до 0,01 м.
После уточнения длины и уклона соответствующего элемента профиля с
целью выполнения требований [1] определяются отметки проектной головки
рельсов ( ПГР ) по формуле
ПГРj+1 = ПГРj + il(j + 1) – j / 1000.
Пример (см. рис. 8.3).
Первый элемент продольного профиля
ПГРj = PГРj = 149,90 м;
i
11 2  1 

1       ‰;
ПГРj+1 = 149,90 + 4,6  300 / 1000 = 149,90 + 1,38 = 151,28 м.
8.4. Определение величин подъемок существующей головки рельса
и срезок верха земляного полотна
Для выполнения условия размещения проектной балластной призмы на существующей основной площадке и сохранения существующих откосов земляного полотна проектная линия (ПГР) должна укладываться между отметками
РГР и РГРmax, т. е.
РГРmax  ПГР  РГР .
(8.6)
43
В случае, когда ПГР  РГР , отметка существующей головки рельса СГР
изменит свое значение на величину подъемки hпод (за счет увеличения толщины балласта по сравнению с нормативной):
(8.7)
hпод  ПГР  СГР .
В некоторых случаях проектирования (отсутствие обочин на существующем
земляном полотне, увеличение длины элемента профиля, смягчение уклона для
выхода на фиксированную отметку, уменьшение алгебраической разности сопрягаемых уклонов, несоблюдение габарита по высоте контактного провода и
т. д.) приходится располагать ПГР ниже РГР . В этом случае потребуется подрезка (срезка) hср , которая определяется как
hср  РГР  ПГР .
(8.8)
Величина hср показывает, на сколько требуется уменьшить проектную
толщину балласта по сравнению с нормативным значением. Поэтому для обеспечения нормативной толщины балласта необходимо срезать основную площадку земляного полотна на величину hср.
Величины подъемок (срезок) подсчитываются на всех пикетах, плюсах и
переломах проектной линии.
8.5. Проектирование вертикальных кривых
При проектировании линии ПГР и вычислении подъемок (срезок) необходимо учитывать изменение отметок ПГР на величину у от устройства сопрягающих кривых в вертикальной плоскости (вертикальные кривые), которые
устраиваются при выполнении требований, приведенных в табл. 8.4 (нормативные разности сопрягаемых уклонов для соответствующей категории линии) или
условия:
i 

,
(8.9)
Rв
где i – алгебраическая разность сопрягаемых уклонов, ‰; Rв – радиус вертикальной кривой.
Расчет поправок у, м, производится по формуле
Tв2
,
y
2 Rв
(8.10)
где Tв – тангенс вертикальной кривой, м (расстояние от перелома профиля до
начала или конца вертикальной кривой),
Tв 
44
Rв  i
2
.
Исправленная проектная отметка определяется по формуле
ПГРиспр  ПГР  y .
Следует отметить, что поправки у имеют положительные значения при вогнутых сопряжениях профиля, а при выпуклых сопряжениях – отрицательные.
Пример расчета вертикальной кривой приведен далее.
На километре 822 пк 1 и пк 5 требуется запроектировать вертикальные кривые, так как алгебраическая разность сопрягаемых уклонов i превышает
2,8 ‰ (железнодорожные линии III категории, значение радиуса вертикальной
кривой Rв  1 м).
Расчет вертикальной кривой и поправки y на 822 км пк 1.
Tв  Rв
i
2
 1
    
2
 22  м;
2
T2
22
у

  2    м.
2 Rв 2
В связи с тем, что сопряжение на рассматриваемом пикете имеет вогнутое
очертание, исправленная проектная отметка вычисляется как
ПГРиспр  ПГР  y = 151,94 + 0,03 = 151,97 м.
Расчет вертикальной кривой и поправки у на 822 км пк 5:
Tв  Rв
i
2
 1
1    
2
 21  м;
2
T2
21
у

  22 ≈ 0,02 м.
2 Rв 2
На 822 км пк 5 сопряжение имеет также вогнутое очертание. Исправленная
проектная отметка составит:
ПГРиспр  ПГР  y = 151,84 + 0,02 = 151,86 м.
По результатам расчета на профиль выносятся значения Тв и ПГРиспр
(рис. 5.4).
45
7,8
300
6,7
200
10,9
200
200
200
42
Пикетаж
157.02
155.93
154.23
154.45
154.84
21,00
154.86
21,00
КрЖБТ отв. 2,50
ПК 4+42,00
3,3
153.50
151.94
152.72
22,50
151,97
22,50
4,6
Проектные уклоны
151.61
151.28
150.82
150.36
149.90
Отметки ПГР
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
822
Рис. 8.4. Фрагмент продольного профиля
8.6. Проектирование профиля криволинейного очертания
При большой алгебраической разности сопрягаемых уклонов часто бывает
целесообразным применять профиль криволинейного очертания («цепочка»).
Общая длина сопряжения криволинейного профиля Lкр должна быть не меньше длины сопряжения прямолинейными элементами Lпр , т. е. Lкр  Lпр .
Длина минимально необходимого участка сопряжения прямолинейными
элементами составляет:
N
min Lпр   l  Tв1  Т в2 ,
i 1
46
N
где  l – сумма прямолинейных элементов профиля на участке сопряжения
i 1
(N – количество прямолинейных элементов); Tв , Т в – тангенсы двух крайних
1
2
вертикальных кривых.
Количество элементов профиля криволинейного очертания («цепочки») определяется по формуле
i i
n  2 * 1  1,
i
где i1, i2 – уклоны сопрягаемых элементов продольного профиля; i* – наибольшая допустимая нормами проектирования алгебраическая разность уклонов смежных элементов криволинейного профиля («цепочки»), кратная 0,1 ‰,
которая без остатка делится на i  i2  i1 .
Минимальная длина элементов криволинейного продольного профиля l*
определяется как
min Lпр
.
l* 
n
Минимальная длина l* окончательно принимается как ближайшее большее
значение, кратное 25 м.
Тогда длина криволинейного профиля составит
Lкр  n  l* .
Если полученная длина Lкр намного превышает значение min Lпр , то необходимо принять другое сочетание i* и l* , в противном случае следует приступать к проектированию криволинейного профиля.
Пример (рис. 8.5).
6
i1 
‰
i2 
6‰
6
6
Рис. 8.5. Фрагмент продольного профиля
Исходные данные для проектирования криволинейного профиля:
 уклоны профиля и алгебраическая разность уклонов в зоне сопряжения –
i1 = 6 ‰; i2 = 6 ‰; i = 12 ‰;
47

 категория железнодорожной линии – III;
 полезная длина приемоотправочных путей – 1050 м;
 рекомендуемые нормы проектирования профиля – iрек = 7 %, lрек = 200 м.
1. Определяется минимальная длина профиля при проектировании сопряжения прямолинейными элементами (рис. 8.6)
N
min Lпр   l  Tв1  Т в2 = 1200 + 56 + 56 = 260 м.
i 1
6
0
200
6
6
Рис. 8.6. Определение минимальной длины профиля
2. Определяется количество элементов профиля криволинейного очертания
при i*  1,5 ‰
12
i i
1   .
n  2 *1 1 =
1

i
min Lпр 2
3. Минимальная длина криволинейного элемента составляет l* 

 1
n

min Lпр
n

2

 1 м, после округления окончательно принимается
l*   м.
4. Длина профиля криволинейного очертания составляет
Lкр  n  l*       м.
Так как Lкр  Lпр , то проектируется профиль криволинейного очертания
(рис. 8.7).
l  50м
i*  1,5‰
6
50
50
50
50
50
50
6
50
Рис. 8.7. Профиль криволинейного очертания
Результаты проектирования выносятся на чертеж схематического продольного профиля.
48
9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО
ПОЛОТНА ОДНОПУТНОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ
При проектировании реконструкции плана и продольного профиля получают решения, которые оказывают влияние на дальнейшую реконструкцию земляного полотна (изменение конфигурации поперечных профилей). В зависимости от значений подъемок (срезок) продольного профиля и получаемых смещений оси пути при реконструкции плана ось существующего пути может оставаться в прежнем положении или смещаться на определенную величину. В зависимости от взаимного расположения осей существующего (ОСП), проектируемого (ОПП) путей, реконструируемые поперечные профили земляного полотна условно можно отнести к одному из трёх типов: I, II, III-а и III-б.
При проектировании реконструкции земляного полотна необходимо руководствоваться нормативами [1], касающимися ширины основной площадки
земляного полотна (табл. 9.1).
Таблица 9.1
Нормы проектирования ширины основной площадки
земляного полотна и балластной призмы [1]
Ширина земляного полотна на прямых участках
пути при использовании грунтов
глинистых, крупнообломочных с глинистым
заполнителем, скальных
легковыветривающихся
и выветривающихся,
песков недренирующих,
мелких и пылеватых
скальных слабовыветривающихся,
крупнообломочных
с песчаным заполнителем и песков
дренирующих (кроме
мелких и пылеватых)
Ширина
балластной
призмы
Категория
ж.-д. линии
Число
главных
путей
Скоростные,
пассажирские
магистрали
2
12,0
12,0
–
особогрузонапряженные
магистрали, I
2
11,7
10,7
–
I и II
1
7,6
6,6
III
1
7,3
6,3
IV
1
7,1
6,2
3,85
3,65
3,45
Первый тип (I) поперечных профилей характеризуется сохранением положения оси существующего пути (ОСП) и совпадает с осью проектируемого пути (ОПП).
49
Смещение оси пути не требуется в тех местах, где при проектировании продольного профиля были предусмотрены небольшие по величине подъёмки за
счет увеличения толщины балластного слоя, которые позволят обеспечить требуемую по нормативам ширину обочин земляного полотна, т.е. ширина существующей основной площадки достаточна для размещения более крупной балластной призмы. В этом случае выполняется условие (8.6): РГРmax  ПГР .
На рис. 9.1 приведен поперечный профиль насыпи первого типа I.
ППР
Ось существующего
пути
СПР
bmin 0,5 м
0,02
3,0
Дренирующий грунт
0,02
ППР – отметка подошвы проектного рельса
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.1. Поперечный профиль земляного полотна (насыпь) первого типа I
Ось существующего
пути
На рис. 9.2 приведен поперечный профиль выемки первого типа.
ППР
СПР
а c /2
ППР – отметка подошвы проектного рельса
0,5 м
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.2. Поперечный профиль земляного полотна (выемка) типа I
Сохранение оси существующего пути необходимо на подходах к капиталоемким сооружениям (мосты, тоннели, галереи, подпорные стенки). Если в таких
местах проектная балластная призма не может быть размещена на существующей
площадке земляного полотна (ПГР  РГРmax ) с обеспечением минимальной допускаемой ширины обочин, то проектируются поперечные профили типа I.
В этом случае земляное полотно уширяется с двух сторон от оси земляного
полотна. Величина присыпаемой части определяется проектом в зависимости
от используемого комплекта машин для производства земляных работ.
50
Присыпаемая насыпь
а
h
n
m
0,02-0,04
ОСП - Ось существующего пути
Для устойчивости присыпаемой части на откосах существующей насыпи высотой более 1 м, сложенной из не дренирующих грунтов, должны устраиваться
уступы шириной 1–1,5 м с уклоном 0,02–0,04 в сторону присыпки (рис. 9.3).
n  1,0 м
Рис. 9.3. Нарезка уступов на существующей насыпи [8]
Технология нарезки уступов может быть следующей [8]. Уступ нарезается
бульдозером за 3–5 проходок. За первую проходку отвалом бульдозера срезается призма шириной в основании 0,5–0,6 м, за вторую проходку ширина уступа
увеличивается еще на 0,3–0,4 м, а за последующие проходки каждый раз еще на
0,2 м. Грунт, собирающийся на отвале, перемещается в тело насыпи присыпаемого пути.
После окончания нарезки очередного уступа разработанный и перемещенный в тело отсыпаемой насыпи грунт разравнивается отвалом бульдозера. После нарезки первого нижнего уступа отсыпают 2–3 слоя насыпи на высоту уступа. Грунт уплотняют, нарезают следующий уступ, и процесс повторяется до
отсыпки насыпи на полную высоту.
В пределах насыпей из дренирующих грунтов взамен нарезки уступов осуществляется удаление с откосов существующего земляного полотна дерна и
древеснокустарниковой растительности, а при отсутствии дерна рыхление
верхнего слоя грунта на глубину 10–15 см.
На рис. 9.4 и 9.5 приведены поперечные профили насыпи и выемки первого
типа после реконструкции земляного полотна.
Присыпаемую часть насыпи сооружают послойно. Высота слоя зависит от
типа применяемых грунтоуплотнительных машин. Разгрузку грунта начинают
от заложения нового откоса присыпаемой части насыпи, постепенно приближаясь к существующему земляному полотну.
Ширину присыпок а (рис. 9.3) следует назначать в зависимости от высоты и
крутизны откосов, состояния используемых грунтов, местных климатических
условий, а также от параметров строительных и транспортных средств и орга51
низации строительных работ в условиях эксплуатируемого земляного полотна.
В соответствии с [12] ширину присыпки а рекомендуется принимать: для
скальных грунтов – 3 м; для дренирующих – 3,5 м; для недренирующих – 4 м.
aпр
ППР
СПР
3,0
Утрамбованный грунт
Ось существующего
пути (ОСП)
0,02
Дренирующий грунт
0,02
1,0
Граница срезания лишнего
грунта
0,02
ППР – отметка подошвы проектного рельса
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.4. Поперечный профиль земляного полотна (насыпь) типа Iа
Ось существующего
пути (ОСП)
aпр
Утрамбованный грунт
ac
Рис. 9.5. Поперечный профиль земляного полотна (выемка) типа Iа
Лишний грунт (рис. 9.4) после отсыпки насыпи срезается и используется
либо для уположения откосов, либо перемещается на соседний участок уширения.
В тех случаях, когда имеется возможность смещения оси существующего
пути, то можно избежать дорогостоящего двустороннего уширения земляного
полотна. В этом случае один из откосов существующего земляного полотна сохраняется. Со стороны противоположного откоса сооружается присыпка, обеспечивающая необходимое увеличение ширины основной площадки реконструируемой однопутной дороги. Такие поперечные профили относятся к типу II.
Величина смещения оси пути (при ПГР  РГРmax ) в соответствии с расчетной схемой (рис. 9.6) определяется по формуле:
 aпр ac 
C  
   1,5  h'' ,
(9.1)
2
 2
52
где aпр – ширина проектируемого земляного полотна поверху, м; ac – ширина
существующего земляного полотна, м; h'' – подъемка в уровне бровок земляного полотна, м.
СГР
.5
:1
НБС 1
1.5  h
aпр / 2
ac
2
с
ОСП
 h 
ОСП Ось существующего пути
ОПП - Ось проектного пути
ПГР
Рис. 9.6. Расчетная схема определения смещения оси пути земляного полотна
При проектировании реконструкции поперечных профилей земляного полотна определяют следующие подъемки:
1. Подъемка в уровне головок рельсов:
h  ПГР  СГР
(9.2)
2. Подъемка в уровне балластной призмы:
h  h  hр
(9.3)
где hр – разность высот существующего и проектного рельсов.
Подъемка в уровне бровок земляного полотна h'' определяется по формуле
(9.4) в соответствии с расчетной схемой, приведенной на рис. 9.7.
h  h  hб  hр
(9.4)
где h – подъемка в уровне головок рельсов, м ( h  ПГР  СГР ); hб – разница в толщине проектируемого и существующего балласта, м; h р – разница
в высоте проектируемого и существующего рельса.
Подъемка в уровне бровок земляного полотна h'' может быть также определена по формуле:
h''  ПГР  hпр  hпш  h
пб *
 НБС ,
(9.5)
где hпр – высота проектного рельса, м; hпш – высота проектной шпалы, м; hпб * –
толщина проектного слоя балласта, м.; НБС – отметка низа балластного слоя, м.
53
a бп
2
ПГР
СГР
 h
h
 h
НБС
ac
2
ОСП  Ось существующего пути
ОСП
Рис. 9.7. Расчетная схема определения величины h
''
Второй тип поперечного профиля иллюстрируется на рис. 9.8.
апр /2
С
СПР
3,0
0,02
Ось проектного
пути
0,02
Дренирующий грунт
Ось существующего
пути
1 :т
ППР
1,0
1:
т
1:
т
0,02
ППР – отметка подошвы проектного рельса
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.8. Поперечный профиль земляного полотна (насыпь) типа II
При больших по величине подъемках применяется третий тип поперечных
профилей (IIIa и IIIб). В случае необходимости сохранения оси существующего
пути применяется тип IIIа, а для случая сохранения одного из откосов – тип IIIб.
В поперечнике типа IIIа ось пути смещается на величину C во временное положение, а в поперечнике IIIб – в постоянное.
Положение временной оси определяется условиями безопасности движения
поездов по существующему пути. Расстояние между осью существующего пути
и точкой начала присыпаемой части земляного полотна принимается, как правило, не менее 3 м. Для уменьшения объемов работ ширина земляного полотна
временного пути проектируется минимальной шириной поверху aвр (тип IIIа),
принимаемой, как правило, не менее 3 м.
Смещение оси пути для поперечника типа IIIа (рис. 9.9) определяется
aвр
C  3  1,5  h'' 
.
(9.6)
2
54
Смещение оси пути для поперечника типа IIIб (рис. 9.10) определяется
aпр
.
(9.7)
C  3  1,5  h'' 
2
С
ПГР
ППР
СПР
СГР
aпр /2
aпр /2
aвр /2
aвр /2
h
1:т
3,0
1:т
Ось существующего
пути
1: т
Ось временного
пути
aс /2
1,0
ППР – отметка подошвы проектного рельса
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.9. Реконструкция земляного полотна (насыпь) по типу IIIa
С
ПГР
СГР
aс /2
aпр /2
Ось существующего
пути
3,0
1,0
aпр /2
h
Ось проектного
пути
СПР
ППР
ППР – отметка подошвы проектного рельса
СПР – отметка подошвы существующего рельса
Рис. 9.10. Реконструкция земляного полотна (насыпь) по типу IIIб
Оформление результатов проектирования реконструкции поперечных профилей земляного полотна осуществляется в соответствии [6] с учетом данных,
приведенных в таблице (сетке), помещаемой под поперечным профилем. Боковик таблицы приведен на рис. 9.11).
Проектные
данные
Отметка
15
Расстояние
5
Фактические
данные
Отметка
15
Расстояние
5
30
30
Рис. 9.11. Боковик таблицы поперечного профиля
На рис. 9.12 иллюстрируется пример оформления поперечного профиля.
55
56
0,80 1,00 1,00 1,00
С=1,26
0,02
1,50
1,50
1,50
0,02
5,70
2,75
2,75
5,70
Рис. 9.12. Пример оформления поперечного профиля земляного полотна
56
3,0
150,10
149,44
149,44
150,04
150,10
5,91
150,10
3,8
153,90
3,8
153,90
5,91
154,04
154,04
154,04
150,10
150,04
3,0
153,90
Факти- Отметка
ческие
данные Расстояния
0,99 0,6 0,9
150,10
Расстояния
149,44
Отметка
149,44
Проектные
данные
150,10
1,20
0,9 0,6 0,99
10. КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА,
ПРОФИЛЯ И ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Комплексное проектирование плана, продольного профиля и земляного полотна осуществляется с целью увязки отдельных проектных решений в единое
целое. Для этого требуется учесть все необходимые изменения как в профиле,
так и в плане. Увязать их с расположением искусственных сооружений и принять комплексное проектное решение.
Комплексное проектирование производится на упрощенном графике сводных данных (рис. 10.1). На графике отображают следующие данные: пикетаж;
оси раздельных пунктов; водопропускные и другие искусственные сооружения;
план существующего пути; график расчетных смещений оси существующего пути (необходимость смещений вызвана подъемками, полученными при проектировании реконструкции продольного профиля, недостаточной шириной основной площадки земляного полотна).
На основании этих данных принимается решение о величинах и направлениях проектных смещений на отдельных участках и предварительно наносится
объемлющая линия, которая схематично показывает окончательный план первого пути. Горизонтальные части этой объемлющей показывают, что проектный
план первого пути параллелен существующей оси пути (или совпадает с ней), а
на наклонных линиях происходит смещение оси пути.
При назначении смещений оси пути целесообразно использовать существующие кривые (проектирование смещения оси пути на кривой), не ухудшая
план линии. В отдельных случаях смещения необходимо проектировать на прямых (проектирование смещения оси пути на прямой).
В приведенном примере (рис. 10.1) принято решение о смещении оси пути на
первой существующей кривой на величину 1,94 м. Перед металлическим мостом
на прямом участке появилась необходимость возврата на существующую ось.
Для реализации этого проектного решения осуществляются расчеты по смещению оси пути на кривой и прямой. В графе план проектного пути отображаются
новые проектные параметры плана рассматриваемого участка железнодорожной
линии. После этого необходимо в зависимости от величин подъемок и величин
принятых проектных смещений оси пути запроектировать реконструкцию поперечных профилей земляного полотна.
57
2
3
4
ПЖБТ отв. 1,50
ПК 0+64,00
ММ дл. 21,30
ПК 2+56,00
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
85
1
1
2
85
9
84
8
84
7
83
6
82
КрЖБТ отв. 2,50
ПК 4+42,00
58
Пикетаж
1
2
0,5
1,0
1,5
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
83
7
82
С = 1,94 м
2,0
Смещения C, м
1
План проектного
пути
R=963
K=138,10
α=8°13`
T=69,13
R=4000
K=47,70
α=0°41`
T=23,85
Рис. 10.1. Упрощенный график сводных данных
R=4000
K=47,70
α=0°41`
T=23,85
11,56
00,00
52,30
82,30
34,60
81,64
43,54
R=963
K=138,10
α=8°13`
T=69,17
R=675
K=219,91
α=18°40`
T=110,94
31,47
R=675
K=219,91
T=110,94
α=18°40`
31,47
11,56
81,64
α=13°24`
R=1179
K=275,73
T=138,50
43,54
α=13°24`
R=1250
K=292,34
T=146,84
76,95
92,95
План
существующего
пути
68,68
84,61
Пикетаж
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СП 119.13330.2012. Свод правил. Железные дороги колеи 1520 мм. Актуализированная редакция СНиП 32-01-95. – М.: Минрегион России, 2012. – 51 с.
2. СП 237.1326000.2015. Свод правил. Инфраструктура железнодорожного
транспорта. Общие требования. – М.: Министерство транспорта Российской Федерации, 2015. – 58 с.
3. Изыскания и проектирование железных дорог : учеб. для вузов ж.-д.
трансп. Т. 2 / А.В. Горинов [и др.]. – М. : Транспорт, 1979. – 343 с.
4. Изыскания и проектирование железных дорог : учеб. для вузов / под ред.
И.В.Турбина. – М. : Транспорт, 1989. – 479 с.
5. Кантор, И.И. Изыскания и проектирование железных дорог / И.И. Кантор.
– М. : ИКЦ Академкнига, 2003. – 288 с.
6. ГОСТ Р21.1702-96. Правила выполнения рабочей документации железнодорожных путей / Минстрой России. – М., 1996. – 26 с.
7. Турбин, И.В. Практические расчеты при проектировании трассы железных
дорог / И.В. Турбин. – М.: Транспорт, 1987. – 199 с.
8. Энтин Ю.М., Энтин П.Ю. Организация строительства вторых путей :
учеб.-метод. пособие : в 2 ч. Ч. I. Проектирование основных принципиальных
схем и организация строительства вторых путей. Сооружение земляного полотна под второй путь / Ю. М. Этин, П. Ю. Этин ; М-во образования Респ. Беларусь,
Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2011. – 99 с.
9. Поперечные профили земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм.
Выпуск 0-2. Вторые пути (материалы для проектирования). – М. : Мосгипротранс, 1980. – 83 с.
10. Проектирование вторых путей : справочное и методическое руководство /
под ред. Г.В. Верцмана и А.П. Володина. – М.: Транспорт, 1970. – 360 с.
11. Альбом чертежей верхнего строения железнодорожного пути / МПС РФ
(ПКТБ ЦП). – М. : Транспорт, 1995. – 160 с.
12. СН 449-72. Указания по проектированию земляного полотна железных и
автомобильных дорог. – М.: Стройиздат, 1973. – 112 с.
59
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................... 3
1. ВЫПРАВКА ОДНОРАДИУСНОЙ КРУГОВОЙ КРИВОЙ
МЕТОДОМ ГОНИКБЕРГА ........................................................................... 4
2. УВЕЛИЧЕНИЕ РАДИУСА КРУГОВОЙ КРИВОЙ ................................. 16
3. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА ПРЯМОМ УЧАСТКЕ ПУТИ ... 21
4. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА КРИВОЙ (НАРУЖУ) ............. 25
5. РАСЧЁТ СМЕЩЕНИЯ ОСИ ПУТИ НА КРИВОЙ (ВНУТРЬ) ............... 27
6. РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЯМОЙ ВСТАВКИ МЕЖДУ СМЕЖНЫМИ
КРИВЫМИ, НАПРАВЛЕННЫМИ В РАЗНЫЕ СТОРОНЫ ................... 29
7. УДЛИНЕНИЕ ПРЯМОЙ ВСТАВКИ МЕЖДУ КРИВЫМИ,
НАПРАВЛЕННЫМИ В ОДНУ СТОРОНУ ............................................... 32
8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ
ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ...................................................................... 34
8.1. Исходные данные для проектирования реконструкции
продольного профиля ........................................................................... 34
8.2. Определение расчетных отметок головки рельсов ............................ 36
8.3. Определение проектных отметок головок рельсов ........................... 39
8.4. Определение величин подъемок существующей головки рельса
и срезок верха земляного полотна ...................................................... 43
8.5. Проектирование вертикальных кривых .............................................. 44
8.6. Проектирование профиля криволинейного очертания ..................... 46
9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО
ПОЛОТНА ОДНОПУТНОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ ............. 49
10. КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА, ПРОФИЛЯ
И ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ....................................................................... 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................ 59
Учебное издание
Шварцфельд Вячеслав Семенович
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ УЧАСТКА
СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ
Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования
Технический редактор А.А. Курилко
————————————————————————————
План 2018 г. Поз. 4.15. Подписано в печать 16.04.2018 г.
Уч.-изд. л. 3,7. Усл. печ. л. 3,3. Зак. 127. Тираж 120 экз. Цена 114 руб.
————————————————————————————
Издательство ДВГУПС. 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47
60
Кафедра «Изыскания и проектирование железных
и автомобильных дорог»
В.С. Шварцфельд
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
РЕКОНСТРУКЦИИ УЧАСТКА
СУЩЕСТВУЮЩЕЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ
Методическое пособие
для курсового и дипломного проектирования
Хабаровск
2018