что такое продольный профиль пути жд

Что такое продольный профиль пути жд

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.
Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода.
Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.

Профиль железнодорожной линии

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий выбирают радиусы кривых, в зависимости от категории железнодорожных линий.
Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l, т. е. равна тангенсу угла наклона а элемента профиля к горизонту.

От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение.
Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.

Значение пути в работе железных дорог, его основные элементы

Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективность использования технических средств железных дорог.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительного ремонта. Структурными подразделениями путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции.
Путевое хозяйство — одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно ПТЭ все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.

Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства

Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 8. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, на­зывается основной площадкой. На однопутных линиях основная пло­щадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки спо­собствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.

Искусственные сооружения, их виды и назначение

Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селе-спуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт.

Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные — быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним — продольные балки, образующие проезжую часть.
Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего — с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях.

Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.
Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.
Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.

При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели. Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов.

Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условияхиз металла.
Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом — регуляционные сооружения, состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.
В горах, в местах возможных обвалов, сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков — селеспуски.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установлен­ной для данного участка.

Источник

Продольный профиль пути

Продольный профиль пути — проекция трассы железной дороги на вертикальную плоскость. На существующих линиях продольный профиль пути определяется уровнем головки рельса. Продольный профиль пути состоит из горизонтальных участков (площадок) и уклонов. Площадки и уклоны различной крутизны называют элементами профиля. При значительной разности уклонов смежных элементов (более 2—3 ‰) они сопрягаются вертикальной сопрягающей кривой.

Очертание продольного профиля пути влияет на безопасность и плавность движения поездов. Чем больше длина элементов профиля и меньше разность уклонов смежных элементов, тем меньше продольные усилия и ускорения, возникающие при движении поезда. Особенно неблагоприятны значительные изменения крутизны уклонов на тех участках пути, где изменяется режим работы локомотива (включение тормозов, сброс или набор тяги). К таким участкам относятся углубления профиля или уступы на крутых спусках, где согласно нормам проектирования принимается меньшая разность уклонов смежных элементов и большая их длина (так называемые рекомендуемые нормы). На участках, где поезда движутся в стационарном режиме, например на возвышениях профиля, ограниченных затяжными уклонами, допускается большая разность уклонов смежных элементов и меньшая их дина (так называемые допускаемые нормы).

Продольный профиль пути на перегонах

Длина элементов профиля, как правило, не должна быть менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, принятой на перспективу, а на внутристанционных соединитель­ных и подъездных путях IV категории — поло­вины длины поезда или состава, передаваемо­го маневровым порядком, но не менее 100 м.

Алгебраическая разность уклонов смежных элементов не должна превышать значений Δiн, указанных в числителе таблице. При большей разности уклонов смежные элементы следует сопрягать посредством разделительных пло­щадок и (или) элементов переходной крутиз­ны, длина которых при указанных значениях Δiн должна быть не менее значений Iн, приведен­ных в знаменателе таблицы. При алгебраиче­ской разности уклонов менее Δiн длину разде­лительных площадок и элементов переходной крутизны допускается пропорционально уменьшать, но не менее, чем до 25 м. Умень­шенную длину элементов следует определять по формуле:

где Δi1, Δi2 — алгебраические разности уклонов, ‰, по концам элемента профиля.

Допускаемые нормы, указанные в таблице, не следует применять:

а) в углублениях профиля (ямах), ограни­ченных хотя бы одним тормозным спуском;

б) на уступах, расположенных на тормозных спусках;

в) на возвышениях профиля (горбах), рас­положенных на расстоянии менее удвоенной полезной длины приемоотправочных путей (расчетной длины поезда) от подошвы тормоз­ного спуска.

1. Временные участки трассы проектируются по нормам железных дорог IV категории при полезной длине приемоотправочных путей 850 м.

2. При проектировании подъездных путей и временных участков в трудных условиях допускается увеличи­вать алгебраическую разность уклонов Δiн до 30 ‰ при длине элементов профиля Iн не менее 150 м.

В случае, когда использование указанных норм приводит к необходимости переустройст­ва существующего земляного полотна или ис­кусственных сооружений, допускается при со­ответствующем обосновании применять нор­мы, указанные в таблице для линии следующей более низкой категории.

При обращении на линиях грузовых поез­дов удвоенной длины в особо трудных услови­ях, когда использование норм, указанных в таблице, приводит к значительным работам по переустройству существующего земляного по­лотна или искусственных сооружений, допуска­ется, при соответствующем обосновании, про­ектировать сопряжение уклонов на основе рас­четов, выполненных применительно к услови­ям движения поездов на данном участке пути.

Продольный профиль в выемках дли­ной более 400 м и в выемках независимо от их длины, устраиваемых в вечномерзлых грунтах, следует проектировать уклонами одного на­правления, либо выпуклого очерта­ния. При этом крутизну уклонов следует принимать не менее, соответ­ственно, 2 и 4 ‰.

Продольный профиль железнодорож­ных линий в метелевых районах следует про­ектировать преимущественно в виде насыпей; высоту насыпи над уровнем расчетной толщи­ны снежного покрова следует принимать не менее 0,7 м на однопутных и 1,0 м на двухпутных линиях. На участках, располагаемых на насыпях, не удовлетворяющих указанным требованиям, а также на нулевых местах и в выемках, проек­том следует предусматривать средства защиты от снежных заносов.

Перед затяжными спусками, при соот­ветствующем обосновании, следует проектиро­вать участок пути с пологими уклонами длиной не менее 1,5 км для опробования тормозов в пути следования. Длина спусков с крутыми затяжными укло­нами (более 20 ‰) не должна превышать длины, проходимой поездом без остановок по условиям нагрева тормозных колодок и колес подвижного состава и истощимости автотормо­зов. В случае превышения этих длин должна предусматриваться остановка поезда. В местах возможной остановки поезда, не совпадающей с площадкой раздельных пунктов, уклоны не должны превышать значений, установленных по удержанию поезда вспомогательным тормозом локомотива (локомотивов).

Продольный профиль дополнительно­го главного пути, располагаемого на общем земляном полотне с существующим путем на прямых участках следует проектировать из ус­ловия обеспечения одинакового уровня головок рельсов обоих путей после капитального ремонта существующего пути. На участках пути в кривых на одном уровне должны быть головки внутренних рельсов.

Временная разность уровней головок рель­сов не должна превышать 10 см, а в отдель­ных точках — 15 см. В местах, где исключена возмож­ность заноса пути снегом или песком, временную разность уровней головок рельсов допускается в обоснованных случаях увеличи­вать до 25 см. На переездах, устраиваемых на прямом участке пути, разность уровней головок рель­сов не допускается.

Продольный профиль на раздельных пунктах

В пределах раздельных пунктов должно быть обеспечено беспрепятственное и безопасное проведение маневровых операций. Поэтому очертания продольного профиля пути должны исключать самопроизвольных уход с путей раздельных пунктов подвижного состава, оснащённого роликовыми подшипниками. Благоприятным является вогнутое очертание продольного профиля пути раздельных пунктов с глубиной понижения от 0,45 до 0,55 м на каждые 1000 м полезной длины приёмо-отправочных путей. В трудных условиях раздельные пункты, на которых не предусматриваются маневровые операции, размещают на уклонах не круче 10 ‰ при условии, что будут обеспечены удержание поездов вспомогательными тормозами локомотивов и трогание поездов с места.

При расположении раздельного пункта на переломном продольном профиле условия сопряжения элементов профиля должны соответствовать установленным нормам для главного пути на перегонах.

Площадки разъездов и обгонных пун­ктов, размещаемых в легких топографических условиях, следует, по возможности, распола­гать на возвышениях профиля (горбах), а уча­стки, предшествующие входным сигналам, на протяжении, равном полезной длине приемо-отправочных путей, — на уклонах, обеспечива­ющих трогание поезда с места. На раздельных пунктах новых линий, проек­тируемых с электрической тягой на постоянном токе, где предусматривается остановка полно­грузных поездов, в том числе соединенных, продольный профиль станционной площадки и участка выхода в сторону затяжного подъема с ограничивающим уклоном должен обеспечи­вать разгон поездов до расчетной скорости на этом подъеме.

Стрелочные горловины при невозможности их размещения на указанных уклонах допуска­ется располагать на уклонах не круче ограни­чивающего, уменьшенного на 2 ‰, а в особо трудных условиях, при соответствующем обос­новании в проекте, — и на ограничивающем уклоне. Диспетчерские съезды и отдельные стрелочные переводы на главных путях за пре­делами горловин допускается размещать на любом продольном уклоне до ограничиваю­щего включительно.

При переустройстве существующих разъездов и обгонных пунктов, на которых не предусматривается производство маневров, в тех случаях, когда размещение приемоотправочных путей в пределах полезной длины на горизонтальной площадке связано с перетрас­сировкой подходов, большими объемами зем­ляных работ, переустрой­ством искусственных сооружений и т. п., допускается проектировать удлинение приемо-отправочных путей на укло­нах до руководящего включительно; при этом должны обеспечиваться условия безопасности движения поездов. При удлинении приемо-отправочных путей существующих станций, расположенных в осо­бо трудных условиях, по согласованию с заказчиком, допускается размещать пути на уклонах не более 10 ‰.

При переустройстве существующих станций, разъездов и обгонных пунктов допускается сохранять существующие уклоны и длины от­дельных элементов продольного профиля в не переустраиваемой части. Средний уклон пу­тей, на которых предусматривается соединение или разъединение соединенных поездов, как правило, не должен превышать 6 ‰.

Во всех случаях расположения приемо-отправочных путей в пределах полезной длины на уклонах следует предусматривать меры против самопроизвольного ухода вагонов (со­ставов) за пределы полезной длины путей, а величина среднего уклона в пределах полез­ной длины путей должна обеспечивать условия удержания поездов вспомогательными тормо­зами локомотивов, а также условия трогания поездов с места.

Развязки подходов в железнодорож­ных узлах и соединительные пути, предусмат­риваемые исключительно для движения поез­дов в одном направлении, допускается распо­лагать в трудных условиях на спусках круче ог­раничивающего уклона, но не более наиболь­шего значения уклона, установленного для ли­ний данной категории.

Пассажирские остановочные пункты разрешается располагать на уклонах, допуска­ющих трогание с места пассажирских поездов, в том числе повышенной длины и соединенных.

Пути у погрузочно-выгрузочных плат­форм и площадок, пути, предназначенные для стоянки составов или вагонов без локомотивов, а также пути экипировки и стоянки локомоти­вов следует располагать на горизонтальных площадках. В трудных условиях допускается распола­гать указанные пути на уклонах до 2,5 ‰.

Пути для стоянки пассажирских составов и отдельных вагонов на пассажирских и пасса­жирских технических станциях и пути в зданиях следует располагать на горизонтальных пло­щадках.

Во всех случаях надлежит предусматривать меры против самопроизвольного ухода ваго­нов, проектируя при возможности профиль вогнутого очертания.

Величину уклонов внутристанционных соединительных путей, а также путей для пе­рестановки составов, подачи вагонов к бунке­рам и складам следует принимать с учетом массы обращающихся по этим путям составов и силы тяги локомотивов, но не более величи­ны уклонов, установленных для данной категории линии.

Уклоны путей, предназначенных для пере­движения только локомоти­вов и моторвагонных секций, следует принимать не более 40 ‰.

При проектировании продольного профиля внутристанционных соединительных и ходовых путей разрешается применять допускаемые нормы, указанные для линий IV кате­гории.

Расстояние от ворот здания или начала грузового фронта до начала вертикальной кри­вой в профиле, а также до начала круговой кривой в плане должно быть не менее длины наиболее длинного вагона (секции локомоти­ва), подаваемого под погрузку, выгрузку или в ремонт. В трудных условиях для переустраиваемых путей это расстояние допускается уменьшать до 2 м.

Профиль сортировочных устройств (сортировочных горок, вытяжных путей со стрелочными горловинами на уклонах либо площадках) и обслуживаемых ими сортировоч­ных путей проектируется согласно нормам и правилам проектирования сортировочных уст­ройств. Сортировочные пути, на которых сортиров­ку вагонов производят с вытяжных путей, в пределах стрелочной зоны следует распола­гать по возможности на спуске в сторону сор­тировки вагонов; крутизна спуска не должна превышать 2 ‰; там, где маневровые опе­рации выполняются преимущественно с по­рожними вагонами, допускается располагать стрелочные горловины на спуске до 2,5 ‰.

Вытяжные пути за пределами стрелочной горловины станции следует располагать на го­ризонтальной площадке или на спуске (в сто­рону сортировки вагонов) не круче 2 ‰, а в трудных условиях допускается располагать на подъеме не круче 2 ‰ в сторону обслуживаемых путей. На промежуточных станциях продольный профиль вытяжных путей, используемых для работы сборных и вывозных поездов, в труд­ных условиях допускается проектировать в со­ответствии с продольным профилем смежного участка главного пути.

Стрелочные переводы на главных и приемоотправочных путях следует распола­гать вне пределов вертикальной кривой. В трудных условиях на линиях со скоростями движения поездов до 120 км/ч допускается размещать стрелочные переводы в пределах вертикальной кривой, радиус которой должен быть не менее 10 км. На прочих путях, не предназначенных для прохода организованных поездов, а также при переустройстве сущест­вующих и строительстве новых станций, разъез­дов и обгонных пунктов на существующих ли­ниях, где не предусматриваются скорости дви­жения поездов более 120 км/ч, стрелочные переводы допускается размещать в пределах вертикальной кривой, радиус которой должен быть не менее 5 км.

При проектировании продольного профиля сортировочных горок радиусы вертикальных кривых следует определять расчетом по усло­вию обеспечения проходимости и предотвра­щения саморасцепа вагонов. При этом в пре­делах вертикальной кривой в виде исключения допускается располагать только переводную кривую стрелочного перевода; остряки и кре­стовины должны размещаться вне вертикальной кривой.

Для бесперебойного движения поездов ограничивающие уклоны при совпадении их с кривыми в плане уменьшаются на такое значение, которое эквивалентно дополнительному сопротивлению от кривой; в кривых малых радиусов может потребоваться дополнительное уменьшение ограничивающих уклонов вследствие снижения силы тяги из-за уменьшения коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами (смягчение уклонов в кривых). Смягчение ограничивающих уклонов производится также в тоннелях длиной 300 м и более и на подходах к ним со стороны подъёма, что компенсирует увеличение сопротивления воздушной среды в тоннеле и уменьшение коэффициента сцепления колёс локомотива с рельсами. В благоприятных топографических условиях участки, предшествующие входным сигналам раздельных пунктов, размещают на уклонах, обеспечивающих трогание поездов с места.

Влияние продольного профиля пути на строительную стоимость железной дороги обусловлено высотой насыпей и глубиной выемок, определяющих объёмы земляных работ и необходимость возведения искусственных сооружений. От очертания продольного профиля пути зависят эксплуатационные расходы, поскольку продольный профиль пути влияет на скорости поездов, расход электроэнергии (топлива), а также расходы по содержанию пути, так как высота, глубина и протяжённость насыпей и выемок определяют расходы на борьбу со снежными заносами.

При реконструкции существующих железных дорог и строительстве вторых путей на однопутных железных дорогах при проектировании продольного профиля пути стремятся максимально сохранить существующее земляное полотно и обеспечить минимум срезок и досыпок балласта.

Источник