Текст
ИЗЫСКАНИЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЖЕЛЕЗНЫХ
ДОРОГ
ОГЛАВЛЕНИЕ ВТОРОГО ТОМА
Глава VII. МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
Стр.
§ 1. Общие условия пересечения водных препятствий
Типы сооружений на пересечениях...................................... 9
Мостовые переходы и их элементы.........................................11
§ 2. Изыскания мостовых переходов
Назначение и комплекс изыскательских работ .............................11
Выбор места перехода . ................................................. 12
Гидрологические обследования .......................................... 15
Гидрометрические работы.................................................16
Морфометрические обследования ..........................................25
§ 3. Определение максимальных расходов заданной вероятности превышения
Применение метода математической статистики и предпосылки нормирования рас-
четных расходов ................................................. ...... 28
Расчет максимальных расходов заданной вероятности превышения при нали-
чии многолетних наблюдений...........................................30
Расчет максимальных расходов заданной вероятности превышения при отсут-
ствии многолетних наблюдений....................................... 35
§ 4. Расчет отверстий средвих и больших мостов
Особенности гидравлического расчета отверстий средних и больших мостов ... 36
Зарождение и развитие методов расчета отверстий мостов на осаоме принципа
проф. Белелюбского ..................................................36
Определение отверстия моста по графику накоолевы рабочей площади пол мо-
стом ............................................................ 36
Искусственное развитие русла и учет размыва........................... 4G
Дальнейшее совершеиствозаиме метод»з расчета отверстий мостов ....... . 42
Расчет отверстий с учетом : _:з.................................43
Ориентировочное опрежле=«е .~^джвх и больших мостов ...........47
Особые случаи расчета отвергай мостив...................................47
Назначение величины крслетов и полмостовые габариты ....................4&
§ 5. Подходы к мае ту и регуляционные сооружения
Проектирование подходов к мосту....................................... 5G
Назначение и типы ретулякаояных сооружений ... ................ .... 52
Проектирование регулимпиитт сооружений.................................53
Глава VIII. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
§ 1. Основы технико-экономического сравнения вариантов
ври проектировании железных дорог
Понятие о вариантах.....................................................57
Коренные различия методов сравнения вариантов в капиталистических и в соци-
алистических условиях................................................57
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Показатели для сопоставительной оценки сравниваемых вариантов..............58
Сферы и объекты варьирования...............................................60
Классификация вариантов ...................................................62
Сопоставительная оценка вариантов по совокупности их показателей...........64
Сравнение вариантов по денежным показателям ...........................65
Методы сравнения вариантов по денежным показателям ........................67
Сравнение вариантов по срокам окупаемости дополнительных капитальных
вложений...............................................................67
Сравнение вариантов по приведенным годовым расходам .......................69
Построение и анализ сфер экономического преимущества вариантов............73
Сравнение вариантов с многоэтапными капитальными вложениями..............75
§ 2. Подсчеты объемов работ и строительной стоимости сравниваемых вариантов
Общие положения ..........................80
Определение объемов работ н стоимости земляного полотна...................81
Определение объемов работ и стоимости искусственных сооружений............85
Определение объемов работ и стоимости верхнего строения пути..............86
Определение объемов работ и стоимости устройств электроснабжения железных
дорог с электрической тягой............................................87
Определение объемов работ н стоимости раздельных пунктов...................87
Определение суммарной строительной стоимости вариантов.....................87
§ 3. Определение эксплуатационных расходов для целей сравнения вариантов
Особенности подсчета эксплуатационных расходов при проектировании железных
дорог..................................................................88
Эксплуатационные измерители н расходные ставки расходов, пропорциональных
размерам движения......................................................91
Определение расходов, пропорциональных размерам движения.............93
Определение расходов по содержанию постоянных устройств дороги.........99
Упрощенные методы определения эксплуатационных расходов по важнейшим из-
мерителям ............................................................100
Глава IX. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. Основные технические параметры н графики овладения перевозками
Расчетная мощность и основные технические параметры.......................103
Возможная провозная способность и средства ее обеспечения.................105
Графики овладения перевозками ............................................107
§ 2. Расчеты пропускной и провозной способности для анализа
овладения перевозками
Графики движения поездов.................................................ИЗ
Аналитические расчеты пропускной способности ..........................114
Расчеты пропускной способности по грузовому движению..................119
Расчетный перегон.........................................................122
Вариантные расчеты пропускной и провозной способности ....................125
§ 3. Анализ овладения перевозками и выбор комплекса технических параметров
проектируемой дороги
Анализ и выбор схемы овладения перевозками................................126
Обоснование проектных решений по отдельным техническим параметрам .... 132
ОГЛАВЛЕНИЕ
5
§ 4. Этапность открытия раздельных пунктов и размещение светофоров на
проектируемой линии
Определение очередности открытия раздельных пунктов по графикам движения
поездов.............................................................139
Определение этапности открытия разъездов по графикам овладения перевозками 140
Размещение светофоров на проектируемой линии............................142
Глава X. РАЗМЕЩЕНИЕ УСТРОЙСТВ ЛОКОМОТИВНОГО И ВАГОННОГО
ХОЗЯЙСТВА. РАСЧЕТЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.
АДМИНИСТРАТИВНОЕ ДЕЛЕНИЕ
§ 1. Размещение устройств локомотивного хозяйства и расчеты
потребного локомотивного парка Й -
Основные устройства локомотивного хозяйства.............................143
Организация работы локомотивных бригад и способы обслуживания локомотивов
бригадами ..........................................................146
Расчеты длины и выбор схемы тяговых плеч................................149
Размещение экипировочных устройств......................................152
Размещение устройств водоснабжения......................................153
Изыскания источников водоснабжения и трассирование напорных линий .... 153
Расчеты потребного локомотивного парка..................................154
§ 2. Размещение устройств вагонного хозяйства и расчеты потребного
вагонного парка. Энергетическое хозяйство
л » Ч Г Г '*
Размещение устройств вагонного хозяйства................................156
Расчеты потребного вагонного парка..................................... 158
Энергетическое хозяйство................................................158
§ 3. Выбор схемы и расчет тягового электроснабжения -1
Характеристика устройств тягового электроснабжения .....................159
Варианты схем электроснабжения........................................ 163
Электрический расчет системы электроснабжения........................ , 164
Выбор сечения контактной сети и его проверки............................170
Экономический выбор системы электроснабжения...........................« 174
§ 4. Административное деление проектируемых железных дорог
Административные подразделения новых дорог..............................175
Линейные подразделения по отдельным службам '. . . ;....................176
Пересечения проектируемой дороги в разных уровнях и размещение переездов . 178
Глава XI. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА
ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. Основные положения переустройства железных дорог
Задачи переустройства однопутных железных дорог.........................180
Пуге ядаышеиия мощности однопутных железных дорог .................... 182
А- нс; -.-:эго повышения весовой нормы................................ 182
>даае трассы существующих однопутных линий............................ 189
: :е*г«вов<а размещения раздельных пунктов ........................ 191
Выбор основных параметров переустройства существующей линии ............193
Основные положения проектирования переустройства........................194
§ 2. Проектирование продольного профиля и поперечных профиле* црщ
переустройстве железных дорог
Особенности проектирования продольного профиля при переустройстве железных
дорог.............................................................. 196
Проекта; :зз=ае д? ~: ’ьного профиля при переустройстве железных дорог . . 198
Проекгарозапе ^речжых профилей......................................202
6
ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 3. Подбор радиусов круговых кривых и определение рихтовок методом
угловых диаграмм
Теоретические основы метода угловых диаграмм.............................208
Построение и анализ угловых диаграмм существующих кривых.................211
Подбор радиуса и определение рихтовок при выправке существующих кривых . 216
§ 4. Метод утрированного плана
Построение утрированного плана...........................................222
Учет переходных кривых при расчете по методу утрированного плана.........230
§ 5. Проектирование плана переустраиваемых железных дорог
Причины и основные положения переустройства плана........................234
Расчеты смещения оси пути на прямой......................................236
Расчеты смещения осн пути на кривой......................................238
§ 6. Комплексное проектирование переустройства линии
Элементы комплексного проектирования.....................................242
Переустройство искусственных сооружений..................................243
Электроснабжение переустраиваемых дорог..................................243
Подробный продольный профиль ........................................... 244
Глава XII. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
§ 1. Общие положения проектирования двухпутных линий и вторых путей
Сферы применения двухпутных линий н вторых путей ........................245
Выбор технических параметров и этапность строительства двухпутных линий н
вторых путей..........................................................247
Основные особенности проектирования вторых путей.........................250
Нормы и технические требования...........................................252
§ 2. Проектирование продольного профиля н поперечных профилей
вторых путей
Проектирование продольного профиля..................................... 254
Проектирование поперечных профилей ......................................255
Конструктивные междупутья................................................260
§ 3. Проектирование плана вторых путей
Общие требования.........................................................261
Обеспечение габаритного уширения.........................................262
Расчеты изменения междупутья.............................................263
Переключение сторонности второго пути ...................................268
§ 4. График сводных данных и продольный профиль
График сводных данных (СД)...............................................269
Подробный продольный профиль при проектировании вторых путей.............271
Глава XIII. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
УЗКОЙ КОЛЕИ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
§ 1. Сфера применения узкоколейных железных дорог.
Особенности тяговых расчетов
Развитие железных дорог узкой колеи общего пользования...................272
Сфера применения и классификация........................................ 273
Особенности производства тяговых расчетов................................275
ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 2. Основные технические параметры проектирования железных дорог
узкой колеи
Основные технические параметры и их взаимосвязь.........................277
Установление расчетной мощности н сроков эксплуатации ................. 279
Особенности анализа овладения перевозками н выбора основных технических па-
раметров ............................................................281
§ 3. Размещение раздельных пунктов. Особенности проектирования
плана и профиля
Размещение раздельных пунктов...........................................284
Особенности проектирования плана на перегонах и раздельных пунктах .... 285
Особенности проектирования продольного профиля на перегонах и раздельных
пунктах............................................................ 286
§ 4. Особенности трассирования. Примыкания
Трассирование без учета переустройства .................................288
Трассирование с учетом переустройства ................................. 288
Примыкания к железным дорогам нормальной колеи..........................290
§ 5. Особенности технико-экономических расчетов
Особенности расчетов при сравнении вариантов узкой колеи .............. 291
Особенности при сравнении вариантов узкой и нормальной, колен ..........291
Глава XIV. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ
ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. Назначение и категории технических изысканий
Вопросы организации технических изысканий ..............................293
Виды и стадии изысканий............................................... 293
Основные этапы и общее содержание изыскательских работ ............... 294
§ 2. Производство нолевых работ врм жжапмах нгыша—жх
«
Инструментальное трассирование •..............................297
Инструментальные работы при сете.- сушегчутажих железных дорог . 303
Инженерно-геологические сбс.тедсвггнх ...... ......................306
Работы по сбору данных . ....................................... 309
$ 3. Врммвапм» рмавааж ^йвж в** аэровзыскаииях
Аэрсжзысикхк жх с - не ...............................................310
Г: s дство аэрсг: - работ ...................................314
Аэ^о. сс-тогичесме ..............................................316
Обработка скзльэсьаие материалов аэромзыгканий.......................317
$ 4. Фврмвроважже изыскательских экспедиций.
Планы оргаивммм" аввгвнт работ
Структура изыскательских экспедиций................................... 320
Планы организации полевых работ ...................................... 322
Снаряжение экг.нунций, средства транспорта и связи ............. 327
8 оглавление
Приложения
Приложение 1. Ординаты интегральных кривых вероятностей превыше™» во
С. Н. Крицкому н М. Ф. Менкелю...........................................
Приложение 2. Подмостовые габариты....................................- -
Приложение 3. Таблица коэффициентов отдаленности..........................
Приложение 4. Основные данные по типовым железобетонным пролетным строе-
ниям для отверстий 4,0—15,0 м............................................
Приложение 5. Данные для определения объема работ по устройству круглых
железобетонных труб......................................................
Приложение 6. Характеристики ртутновыпрямнтельных агрегатов...............
Приложение 7. Характеристики понизительных трансформаторов................
Приложение 8. Средние величины сопротивления цепи «контактная сеть—рельс»
Приложение 9. Объемы земляных работ на 1 км главного пути железных дорог
узкой колеи (тыс. мР/км)..................................................
яНЭ g ЗШ 8
ГЛАВА VII
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
§ 1. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ВОДНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ
Типы сооружений на пересечениях
При проектировании железных дорог нередко приходится пересекать трас-
сой значительные постоянные водотоки — реки и каналы (судоходные или оро-
сительные). В отдельных случаях может потребоваться пересечение железно-
дорожной трассой озер, проливов и заливов, а также значительных водных по-
верхностей (зон затопления, водохранилищ). Известны примеры постройки
в СССР таких сооружений, как железнодорожный мост через озеро Селигер,
большая дамба через Сивашский пролив Азовского моря и др.
При технической невозможности или экономической нецелесообразности
обхода встречающихся водных препятствий их пересечение железнодорожной
трассой может проектироваться с обеспечением непрерывной рельсовой колеи
или с перерывом рельсовой колеи. В последнем случае предусматриваются те
или иные устройства для перемещения через водное препятствие целых желез-
нодорожных составов или отдельных групп вагонов.
1. Непрерывная рельсовая колея на пересечении водных
препятствий, гарантирующая возможность бесперебойного круглогодичного
железнодорожного сообщения, может быть обеспечена: а) мостовым перехо-
дом; б) тоннельным пересечением; в) пересечением дамбой; г) по плотинам
гидросооружений.
Мостовые переходы обычно являются более экономичным и
наиболее распространенным комплексом сооружений при пересечении постоян-
ных водотоков. Применение иных решений требует специального обосно-
вания.
В зависимости от конкретных условий мостовые переходы могут устраи-
ваться постоянного или временного типа. На постоянных мостовых переходах
проектируются. как прав:- • : ~а.тьЕыеааосты, удовлетворяющие всем тре-
бе ь 22?: ~' 1 И.”
.. . -~ . тируются с применением временных
с’юстжеяжй, рассчт т е. -енный срок их службы, например, низ-
-ые иосты с ссютветстжмв установленным пониженным уровнем судо-
х^лсзжа.
Товиельные «ересечения водных препятствий по сравне-
нию с мост: :ычно являются более дорогими сооружениями,
поэтому и только постоянного типа. Целесообразность
устройства подводи ттттеля может выявиться:
а) в сложных г. 2 -.еских или геологических условиях сооружения
моста через значительные водные препятствия, которые могут быть еще ослож-
нены особо неблагоприятным ледовым режимом, например в морских про-
ливах.
В Японии разработав проект 36-юи подводного тоннеля для железнодорожного со-
общения между островами Хонсю и Хоккайдо, а для соединения железных дорог
Англии и Франции под проливом Па-де-Кале предусматривается сооружение тоннеля
длиной около 50 км-.
1В зак. Ю18
10
ГЛАВА VII
б) при очень высоком подмостовом габарите пересекаемого водного пути
с интенсивным движением судов, затрудняющим устройство разводного моста.
Пересечение водного препятствия дамбой может
быть применено, когда данный водоем не имеет течения (озеро, залив) и не
является судоходным. В этих случаях дамбы могут устраиваться земляными
или из каменной наброски. При пересечении морских заливов, где сказывается
влияние приливов и отливов, дамба устраивается из камня (в виде фильтрую-
щей насыпи). На б. Кировской железной дороге через Кандалакшскую Губу
Белого моря устроена каменная дамба длиной около километра, успешно
пропускающая приливы и отливы с колебанием уровня воды более 2 м.
При необходимости пропуска судов или потоков воды (например в про-
точных озерах или заливах, в которые происходит значительный сток с при-
легающих бассейнов) могут устраиваться комбинированные сооружения, со-
стоящие из дамбы и моста.
2. При пересечении водных препятствий с перерывом рельсо-
вой колеи передача через них железнодорожных составов (либо отдельных
груженых вагонов группами или в одиночку) может осуществляться при помо-
щи паромных переправ на специально оборудованных самоходных или
буксирных судах-паромах.
Применяются также переправы и с непрерывной рельсовой колеей:
понтонные — по наплавным мостам;
ледяные и свайн о-л единые — по рельсовому пути, уклады-
ваемому по льду или по свайной эстакаде, использующей ледяной покров.
Переправы не обеспечивают непрерывного круглогодичного железнодорож-
ного сообщения и потому применяются обычно в качестве временных сооруже-
ний с целью снижения первоначальных затрат по постройке дорогих постоян-
ных сооружений (мостов или тоннелей) и ускорения ввода дороги в эксплуа-
тацию. При первоочередном восстановлении разрушенных железных дорог так-
же находят применение паромные, понтонные или ледяные переправы.
В отдельных случаях паромные переправы в сочетании с ледяными пере-
правами на зимнее время могут применяться в качестве долговременных уст-
ройств — на срок до десяти лет и более. Это подтверждается опытом экс-
плуатации в течение ряда лет переправ: через озеро Байкал на Сибирской
магистрали, Саратовской через Волгу, Амурской у Комсомольска и ряда
Других.
Долговременные паромные переправы допустимы для обеспечения сквоз-
ного железнодорожного сообщения также через морские проливы и значи-
тельные морские пространства. Так, в частности, в СССР успешно эксплуати-
руется паромная переправа между Крымом и Кавказом через Керченский про-
лив, вводится сквозное железнодорожное сообщение через Каспийское море
с помощью судов-паромов для передачи целых железнодорожных составов
между Баку и Красноводском.
При прочих равных условиях (обеспечение необходимой пропускной и про-
возной способности) выбор типа пересечения водного препятствия должен про-
изводиться на основе технико-экономического сравнения вариантов Для вре-
менных решений должны учитываться целесообразность рассредоточения и от-
даления сроков крупных капиталовложений, а также условия последующего
перехода от временного к постоянному пересечению данного водного препятст-
вия.
В настоящей главе излагаются вопросы проектирования только мостовых .
переходов постоянного типа. Общие сведения о типах и проектировании паром-
ных и ледяных переправ и их береговых устройствах изложены в третьем изда-
нии данного учебника (т. II, § 19 и § 20).
Вопросы проектирования тоннельных пересечений в отношении увязки их
с трассой железнодорожной линии, как и других переходов и пересечений вод-
ных препятствий, рассмотрены в гл. V. Конструктивное же проектирование тон-
нелей, мостов и различных сооружений на переправах изучается в специальных
курсах.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
11
Мостовые переходы и их элементы
Мостовой переход представляет собой комплекс сооружений (рис. 1-VII),
включающий в общем случае:
а) мост;
б) подходы к мосту в границах разлива высоких вод;
в) регуляционные, а в необходимых случаях и выправительные соору-
жения.
Рнс. J-VII. Элементы мостового перехода
Мост и подходы к нему являются обязательными элементами каждого мо-
стового перехода (а и б на рис. 1-VII). Струенаправляющие регуляционные
сооружения (дамбы и траверсы в, г и д на рис. 1-VII) служат для обеспечения
плавного пропуска потока высоких вод в отверстие моста, равномерного рас-
пределения потока между всеми пролетами (или по всему отверстию при одно-
пролетном мосте) и предохранения опор моста и подходов к нему от подмыва.
При этом обычно предусматривается укрепление берегов, откосов насыпи
на подходах и конусов насыпи у береговых опор.
Выправительные сооружения устраиваются, когда мостовой переход при-
ходится назначать в неблагоприятном месте реки и требуется выправление
русла.
Выбор места расположения моста, расчет его отверстия и выбор схемы
моста, а также проектирование всех сооружений на переходе должны учиты-
вать: рациональную увязку перехода с железнодорожной трассой, обеспече-
ние устойчивости и прочности моста при пропуске паводковых вод и ледохода,
соблюдение режима судоходства и сплава и т. п.
Эта задача разрешается путем тва гидрологических обследова-
ний, которые в сочетании с изысканиями гроссы на участке пересечения водо-
тока дают возможность наметить ряд вариантов мостового перехода.
§ 2. ИЗЫСКАНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
Назначение и комплекс изыскательских работ
При проектировании мостовых переходов основной задачей является обес-
печение беспрепятственного пропуска через мостовое сооружение расчетного и
максимального расхода воды.
Для правильного разрешения указанной задачи производятся специаль-
ные изыскания мостовых переходов. Содержание, объем и методы производства
12
ГЛАВА VII
этих изысканий определяются соответствующими наставлениями Главтранс-
проекта1.
На основании этих изысканий, включающих гидрологическое обследова-
ние водотока, должны быть получены необходимые данные для определения от-
верстия моста.
На рис. 2-VII приведено живое сечение реки в месте мостового пере-
хода, включающее главное русло и поймы, периодически заливаемые высокими
водами.
Площадь живого сечения реки зависит от положения уровня воды в реке.
На рис. 2-VII нанесены: уровень меженных вод (УМВ), т. е. средний
уровень воды в реке после спада весеннего половодья или летних (осенних)
паводков, и уровень высоких вод (УВВ), т. е. уровень воды при подъеме
ее в период половодья или паводка.
Отметка УВВ в месте перехода и соответствующая ей величина расхода
воды в реке имеют большое значение при проектировании мостового пере-
хода.
От величины расхода зависит отверстие моста, а от отметки УВВ—высота
моста, минимальные отметки бровки земляного полотна на подходах к мосту,
а также регуляционных и укрепительных сооружений.
Расходы и уровни воды в реке из года в год колеблются, но очень высокие
паводки бывают редко и непосредственное наблюдение таких паводков малове-
роятно. При этих условиях приходится ограничиваться изучением режима водо-
тока в пределах возможных для непосредственного наблюдения наиболее вы-
соких уровней воды в реке. Результаты таких наблюдений с необходимой их
экстраполяцией обычно и кладутся в основу расчетов отверстий мостов и про-
ектирования всех элементов мостового перехода.
Изыскания мостовых переходов должны включать: выбор места перехода
в увязке его с трассой проектируемой линии; производство необходимых топо-
графических съемок и инженерно-геологических обследований намечаемых
мест перехода; гидрологическое изучение пересекаемого водотока с производ-
ством гидрометрических наблюдений для установления колебания уровней,
скоростей и расходов воды в реке; наконец, сбор различных данных, необходи-
мых для проектирования сооружений на мостовом переходе.
Изыскания мостовых переходов производятся с разной степенью детали-
зации для различных стадий проектирования.
Выбор места перехода
На выбор места перехода влияют: общее направление проектируемой ли-
нии в районе пересечения реки, характер реки, конфигурация берегов и рельеф
склонов на подходах к реке, размеры пойм, геологические условия русла в ме-
сте перехода.
1. По условиям увязки с общим направлением линии
желательно минимальное отклонение места перехода от общего направления
линии. Однако чем выше стоимость мостового перехода, тем более целесообраз-
1 Наставление по изысканиям железнодорожных мостовых переходов через водо-
токи. М., 1957 (Миитраисстрой СССР. Главтранспроект).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
13
но отклонение трассы от кратчайшего направления для размещения мосто-
вого перехода в наиболее благоприятных условиях.
В то же время необходимо учитывать значение проектируемой дороги и
размеры ее грузонапряженности. Чем выше транзитное значение дороги и ее
грузонапряженность, тем важнее обследовать переходы на спрямляющих на-
правлениях трассы, хотя бы это и приводило к менее благоприятным местам
мостового перехода.
2. Ширина пойм должна быть возможно меньше, так как это умень-
шает протяжение пойменных насыпей или подходных эстакад. Главное русло
(при наличии пойм) желательно пересекать в местах средней ширины русла,
так как при этом обычно получается минимальная стоимость моста. Островов
и рукавов на переходе следует избегать.
Помимо наименьшей ширины пойм, для уменьшения протяжения поймен-
ных насыпей следует по возможности избегать углов поворота трассы на
поймах. При необходимости назначения таких углов они должны задаваться
вверх, а не вниз по течению для обеспечения беспрепятственного стекания па-
водковых вод с поймы к отверстию.
Из трех вариантов перехода реки С, показанных иа рис. 3-VII, существенными
достоинствами обладает вариант III, имеющий наименьшее протяжение пойменных
участков, хотя это и приводит к некоторому удлинению линии.
Наиболее короткий вариант I неудачен потому, что имеет наибольшую длину пойм,
угол поворота в пределах правой поймы (хотя н вверх по течению) и пересекает
рукав реки.
Вариант II в отношении длины линии и протяжения пойменных участков занимает
среднее положение, ио недостатком его является угол поворота иа левой пойме вниз
по течению, что вызовет застой воды на пойме (в районе а).
3. Участок реки, на котором располагается мостовой переход, следует
выбирать возможно более прямолинейным по очертанию русла и
границ разлива. При криволинейном очертании потока возможен под-
мыв берегов и конусов насыпи, во избежание чего приходится увеличивать
объем укрепительных работ.
Наилучшим с гидрологической точки зрения является переход реки в ме-
сте, где она протекает в глубоком, прямом русле, ограниченном высокими бе-
регами, так как это дает наименьшее отверстие моста, наименьшие объемы на-
сыпей на подходах и меньшие размеры струенаправляющих сооружений.
14
ГЛАВА VII
Например, на старом, ныне затопленном переходе р. Днепр, у Кичкаса, где река
протекала в глубоком русле, сжатом крутыми скалистыми берегами при полном отсут-
ствии пойм, мост имел отверстие 180 м, а у Днепропетровска (на 60 км выше по тече-
нию) отверстие моста через р. Днепр достигает 1 200 м.
4. Направление пересечения должно быть возможно бли-
же к перпендикулярному по отношению к главному руслу и к направлению
течения высоких вод. Косое пересечение увеличивает отверстие моста, приво-
дит к необходимости устройства более длинных струойаправляющих дамб
и дополнительных регуляционных сооружений (например траверсов).
Если направление потока высоких вод в месте перехода не совпадает с на-
правлением главного русла, то на судоходных реках мост следует располагать
перпендикулярно к главному руслу с косиной не более 5°, при необходимости
пересечения главного русла с большей косиной (но не более 10°) последняя долж-
на учитываться при установлении величины судоходных пролетов. На несудо
ходных реках мост должен располагаться перпендикулярно к руслу, если по
следнее пропускает —70% и более суммарного расхода потока; в других случа
ях мост располагается перпендикулярно к направлению пойменного потока.
5. Русло реки в месте перехода должно быть по возможности у с т о й ч и-
в ы м, без рукавов, так как для предотвращения возможности отклонения
в них главного русла реки требуется устраивать специальные регуляционные
сооружения.
6. Геологические условия русла в месте перехода должны
быть возможно более благоприятными для устройства опор. В частности,
грунты, могущие служить основанием опор, должны залегать неглубоко и
быть достаточно плотными, так как стоимость опор большей частью состав-
ляет около половины полной стоимости моста и глубокое заложение фундамен-
тов опор или малая несущая способность грунтов вызывают удорожание мо-
ста и усложнение производства работ.
Однако сложные геологические условия не могут служить причиной для
исключения намеченного варианта мостового перехода. Современные техни-
ческие средства возведения бескессонных глубоких фундаментов (например сваи-
оболочки) позволяют решать очень сложные задачи устройства опор моста да-
же в неблагоприятных геологических условиях. В таких случаях потребуется
лишь учесть удорожание стоимости моста, вызываемое глубоким заложением
фундаментов, и сопоставить эти дополнительные расходы с достигаемой эконо-
мией на других элементах мостового перехода или на сокращении длины
линии.
7. При переходах через реки ниже существующих или проектируемых
плотин ГЭС створ перехода необходимо располагать вне участка сосредо-
точенных размывов, ниже водобоя или рисбермы плотины.
При переходах через реки выше существующих или проектируемых
плотин ГЭС створ перехода желательно располагать по плотине, или если
это невозможно или нерационально, в наиболее узком месте водохранилища,
при этом следует учитывать изменение линии берега под воздействием волн,
образующихся в водохранилище.
8. Следует избегать расположения мостовых переходов в непосредствен-
ной близости от впадения значительных притоков ниже по течению, так
как это создает непараллельность струй потока и может вызвать образование
размывов в одной части живого сечения и отложения наносов в другой.
Приведенные требования в известной мере противоречивы, поэтому неиз-
бежна разработка ряда вариантов мостового перехода. Для каждого из них необ-
ходимо определить строительную стоимость и расходы эксплуатации в преде-
лах общих точек для всех вариантов трассы на участке мостового перехода.
На основе этих материалов производится технико-экономическое сравнение
вариантов и выбор наиболее целесообразного варианта перехода.
При проектировании мостового перехода необходимо также учитывать
возможную перспективу использования пересекаемой реки для транспортных,
гидроэнергетических и оросительных целей.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
15
Для назначения вариантов пересечения реки и подходов к мосту, уточ-
нения расположения моста в плане, проектирования регуляционных сооруже-
ний и т. п. требуются подробные планы участка реки и прилегающей местности
в зоне проектируемого мостового перехода.
При производстве гидрологических обследований используются: ситуа-
ционный план участка реки в районе намечаемых вариантов ее пересечения
(рис. 4-VII) и план мостового перехода в горизонталях. Кроме того, в процессе
производства гидрометрических работ составляются специальные планы, на
которые наносятся траектории поплавков при наблюдениях скорости течения
воды и направления потока, траектории ледохода, судов и т. п.
Рис. 4-VII. Ситуационный план мостового перехода
Инженерно-геологические обследования участка реки, пойм и косогоров
в пределах намечаемых вариантов мостового перехода имеют целью устано-
вить: геологические условия речной долины — для проектирования мостового
перехода в целом; состав и свойства грунтов русла реки — для выяснения воз-
можности допущения размыва под мостом; геологический разрез русла реки —
для выбора рода фундаментов опор моста и определения глубины их заложе-
ния.
Кроме того, инженерно-геологические обследования включают также изы-
скания строительных материалов в районе проектируемого мостового перехода
для обеспечения нужд строительства моста и подходов к нему.
Методы инженерно-геологических обследований излагаются в Наставле-
нии по изысканиям железнодорожных мостовых переходов через водотоки.
При значительном протяжении пойменных насыпей существенное значение
приобретают также вопросы обеспечения устойчивости пойменных насыпей и
отыскания земляных карьеров.
Г идролодические обследования
Гидрологические обследования производятся с целью изучения режима
реки и определения необходимых расчетных гидрологических данных для проек-
тирования сооружений мостового перехода. При этом должны быть изучены
и условия возможного изменения с течением времени естествен^ ' русла, а
также влияние на режим водотока возможного строительства гидротехниче-
ских сооружений.
16
ГЛАВА VII
Систематическое изучение режима рек в СССР осуществляется Главным уп-
равлением гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР.
Кроме гидрометеослужбы, экспедиционные исследования рек производятся
проектными организациями различных ведомств. Сбор и изучение имеющихся
материалов наблюдений на данной реке должны предшествовать установлению
программы изысканий для получения недостающих сведений о водотоке в ме-
сте мостового перехода.
Методы производства гидрологических обследований пересекаемых водо-
токов зависят от того, включают ли они натурные наблюдения за проходом высо-
ких вод в период паводка или же ограничиваются гидрологическим обследо-
ванием водотока без натурных наблюдений за проходом паводка.
Преимуществом второго метода является возможность производства таких
обследований в любое время года, вследствие чего этот метод, несмотря на мень-
шую его точность, является наиболее распространенным. Этот метод может
обеспечить необходимые исходные данные для проектирования мостовых
переходов на стадии разработки проектного задания при трехстадийном,
а в благоприятных условиях — и при двухстадийном проектировании.
Гидрологические обследования с проведением цикла натурных наблюде-
ний за проходом паводка высоких вод хотя и являются более трудоемкими и до-
рогими, но они необходимы во всех случаях сложных мостовых переходов в осо-
бенности при проектировании мостовых переходов через крупные реки, а также
при наличии подпора с низовой стороны, при активно действующих протоках
и неустойчивом русле, при необходимости устройства дополнительных отвер-
стий в поймах и во всех других сложных случаях проектирования мостовых
переходов, особенно на малоизученных речных системах.
Гидрометрические работы
\
Гидрометрические работы на изысканиях мостового перехода включают
съемку живых сечений и комплекс измерений, характеризующих режим дан-
ного водотока: наблюдения за уровнями воды, измерения скоростей и укло-
нов поверхности воды, определение направлений течения, а также установле-
ние режима судоходства и ледового режима.
Гидрометрические работы ведутся в течение 1—2 месяцев на средних водо-
токах и 2—4 месяцев на больших. Они охватывают в общем случае время от
подвижки льда и начала ледохода до прохода всего паводка и спада воды до
уровня межени.
Участок реки, на котором сосредоточивается изучение характера и режима
пересекаемого водотока, как правило, должен совпадать с участком перехода
реки трассой. На этом участке разбиваются гидростворы, т. е. сечения по-
перек реки в пределах всего разлива высоких вод. Обычно устраивается три
гидроствора: 'один главный гидроствор, совпадающий по возмож-
ности с осью мостового перехода, по которому ведутся основные измерения,
и два вспомогательных, контрольных: выше главного на расстоянии,
примерно равном ширине разлива, и ниже — на расстоянии половины шири-
ны разлива высоких вод. Вспомогательные створы имеют значение также для
производства измерений между створами. Гидростворы разбиваются перпен-
дикулярно к направлению потока и закрепляются вехами по обоим берегам
на всю ширину разлива (на рис. 4-VII гидростворы нанесены на ситуационном
плане мостового перехода).
Промеры глубин водотока для получения поперечного сечения По
гидроствору и для выяснения величин размывов и наносов производятся дважды:
до начала подъема воды (обычно со льда через пробиваемые в нем лунки) и
непосредственно после прохода паводка и спада воды (уже с лодки). Эти про-
меры производятся при помощи футштока (шест с делениями), если глубина
реки не превышает 6 м. При больших глубинах промеры производятся лотли-
нем (мягкий стальной трос или пеньковый шнур с разметками через 0,1 м и
с грузом на конце).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
17
Расстояния между промерами глубин по ширине водотока зависят от ши-
рины русла реки и принимаются в пределах от 5—10 до 40—50 м.
При промерах с лодки, находящейся в гидростворе, ее положение засе-
кается теодолитом (рис. 5-VII), установленным на возвышенном засечном
пункте. При помощи засечек (горизонтальные углы а) и предварительно из-
меренного базиса расстояние между точками промеров глубины определяется
графически по плану перехода.
Абсолютные отметки дна русла определяются по нивелировочным отмет-
кам уреза воды (или ледяного покрова) и данным промеров глубин на мосто-
вом переходе. В пределах пойм отметки поперечного сечения по гидроствору
определяются непосредственно нивелированием до подъема воды. У каждого
гидроствора устанавливается в зависимости от ширины реки один или два ка-
питальных репера, которые связываются точным нивелированием с системой ре-
перов на трассе изысканий.
Рис. 5-VII. Засечки лодки
теодолитом
Рис. 6-VII. Схема действия
эхолота
Недостатком механических способов промеров глубин являются затрудни-
тельность без донного контакта устанавливать момент касания дна лотом и необ-
ходимость учитывать относ лотлиня течением. Поэтому на больших реках за
последнее время определение глубин производится с помощью эхолотов,
дающих высокую точность измерений и значительно ускоряющих процесс
работы.
Принцип действия эхолота (рис. 6-VII) основан на измерении времени,
необходимого для прохождения ультразвукового импульса от вибратора-из-
лучателя С до дна реки В и обратно к вибратору-приемнику А. Зная базу
эхолота Ь, а также глубину расположения вибраторов а, можно вычислить
глубину воды h = hi + а (м).
Для наблюдений за уровнями воды на каждом гидро-
створе у берегов главного русла устраиваются по возможности на обоих бе-
регах реки временные водомерные посты — водпосты (/, 2, 3, 4, 5, 6 на
рис. 4-VII) в виде водомерных реек или ряда свай, на которые ставится пере-
носная рейка. Нули водомерных реек (или головки сваи) связываются ниве-
лированием с реперами. При подъеме воды может потребоваться временное пе-
ренесение постов к границам разлива высоких вод. Наблюдения за уровнями
воды производятся не менее трех раз в сутки в одни и те же часы.
На основании журнала наблюдений составляется график колебания уров-
ней воды за время работы гидрометрической партии. Кроме графиков колеба-
ния уровней воды за период изысканий, по ближа пост:- у водо-
мерному посту составляются графики колебания ежедневных уровней воды за
характерные годы (годы с высоким весенним уровнем воды, высоким и низким
летним уровнем и т. п.).
Кроме того, подлежат установлению: а) высокие уровни весеннего и осен-
него ледохода; б) наивысший и наинизший уровни подвижки лвда и ледостава;
18
ГЛАВА VII
в) уровень меженных вод; г) уровень самых низких вод; д) расчетный уровень
судоходства и сплава; е) самая ранняя и самая поздняя даты наступления ха-
рактерных уровней воды и льда, необходимые при составлении проекта орга-
низации строительных работ.
Для проектирования мостового перехода Необходимо также выявить имев-
шие место или возможные наивысшие годовые уровни паводковых (высоких)
вод (УВВ) с установлением вероятности их превышения. Для разрешения этой
очень важной задачи методами, изложенными в § 3, необходимо в процессе
гидрометрических работ получить определенные исходные данные.
1. При наличии в районе перехода постоянного многолетнего водомер-
ного поста материалы такого поста дают возможность обоснованно установить
УВВ той или иной вероятности его превышения. Для этого необходимо собрать
и систематизировать материалы постоянных постов о колебаниях высоких
уровней воды за ряд лет. Все отметки этих уровней приводятся к абсолютным
отметкам для возможности их последующей совместной обработки. При наличии
нескольких водомерных постов в районе мостового перехода определение рас-
четного значения УВВ производится параллельно по данным всех водомерных
постов. Этим самым обеспечивается контроль полученных данных и большая
их достоверность.
2. При отсутствии постоянных водомерных постов, ведущих системати-
ческое наблюдение за колебаниями уровня воды в реке, установление УВВ
определенной вероятности превышения значительно затрудняется. В этих слу-
чаях в период гидрометрических работ очень важно определить по тем или
иным признакам наиболее высокие уровни воды, которые когда-либо наблю-
дались вблизи намечаемого перехода.
В зависимости от местных условий нахождение УВВ в том или ином месте
на реке возможно следующими методами:
а) по опросу старожилов (анкетным методом);
б) по следам высоких уровней воды непосредственно на местности и по дру-
гим ситуационным признакам;
в) подбором уровня воды по известному расходу воды.
Первый способ сводится к установлению по непосредственным показани-
ям местных жителей, до каких мест доходил самый высокий наблюдавшийся
ими уровень паводковых вод. Установленные по таким показаниям отметки,
до которых доходила вода, связываются нивелированием с ближайшими репе-
рами и таким образом определяются абсолютные отметки показанных уровней.
При получении показаний старожилов следует выяснить, хотя бы приближен-
но, год, в котором имел место указываемый ими паводок. Имея данные о высо-
ких паводках различной вероятности их превышения на других реках дан-
ного района и зная год высокого паводка на обследуемой реке, можно судить
о примерной вероятности превышения показанного старожилами уровня.
К следам на местности, дающим возможность судить об имевших место
высоких паводках, можно отнести: следы на берегах рек отложения ила,
песка, щепок и т. п.; следы наносов в расщелинах скал и на коре деревьев; остав-
шиеся после половодья на кустах и деревьях в пойме ветки и трава; камни в гор-
ных потоках, перемещенные на пойменных участках паводковым потоком.
Перечисленные следы, за исключением последнего, дают возможность
определить УВВ, который прошел за последние 10—20 лет. Большие же камни
на пойменных участках горных потоков позволяют судить о более редких па-
водках, которые могли иметь место за последние 30—50 лет.
Найденные по следам на местности уровни высоких вод при возможности
весьма полезно сопоставлять с данными по опросу старожилов.
При установлении УВВ следует использовать эти данные даже при нали-
чии на реке постоянных водомерных постов, если срок работы их невелик (10—
20 лет). Совместное использование тех и других данных позволит повысить до-
стоверность определения УВВ.
Что касается уровней ледохода, ледостава, подвижки льда, среднемежен-
ного и самых низких вод, то все они устанавливаются на основании обработ-
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
19
ки данных многолетних водомерных постов, а при отсутствии таковых — пу-
тем опроса старожилов и обстоятельного анализа конкретных условий.
Перенесение уровней с водомерных постов к месту перехода
наиболее удобно производить по кривым связи уровней на водпостах. Для по-
строения таких кривых в период гидрометрических работ в одни и те же часы
должны производиться одновременные
наблюдения за уровнями воды на по-
стоянном многолетнем водомерном посту
и на временном водпосту на переходе.
По этим данным строится график, по-
казанный на рис. 7-VII. Кривая связи
уровней графически экстраполируется
до требуемых ординат УВВ на постоян-
ном посту (пунктирная часть кривой на
рнс. 7-VII), что дает возможность полу-
чить на оси ординат отметку соответ-
ствующего УВВ на переходе.
В случае отсутствия постоянных
водомерных постов отметки УВВ уста-
навливаются непосредственно в районе
перехода реки. Перенос этой отметки
на створ перехода производится по ос-
редненному уклону реки путем увеличе-
Рис. 7-VII. Кривая связи уровней на
водомерных постах
ния или уменьшения ее на величину И (м), где I — расстояние вдоль реки от
места, где найдена отметка УВВ, до перехода, a i — средний уклон реки на
этом расстоянии при УВВ, определяемый, как указано ниже.
Определение продольного уклона воды в реке требуется при
установлении и переносе отметок УВВ. Кроме того, продольный уклон может
потребоваться для уточнения величины коэффициента шероховатости и для
вычисления средних скоростей течения при морфометрических обследованиях.
На отдельных участках реки продольный уклон ее при межени бывает раз-
личным: на плесах (участки а на рис. 8-VII) уклон меньше, а на перекатах (уча-
стки б)—• больше. С повышением же уровня воды в реке разница в уклонах
на плесовых и перекатных' участках несколько сглаживается.
Зависимость продольного уклона реки на отдельных участках от уровня
воды может быть установлена двойным нивелированием по кольям забитым по
урезу воды при различных уровнях Н за период гидрометрических работ.
Путем построения графика, нанесения на него осредненной кривой i = /(Я) и
экстраполяции получаемой кривой до Н при УВВ может быть найдена величи-
на уклона при УВВ. Если колебания величины уклона при различных наблю-
денных уровнях невелики, можно приближенно принимать уклон при УВВ
равным уклону при наивысшем наблюденном уровне.
Поперечный уклон, наблюдающийся иногда на реках, может
вызываться центробежной силой, возникающей на поворотах реки, и ускоре-
нием при вращении земли, прижимающем поток к правому берегу в северном
20
ГЛАВА VII
полушарии и к левому — в южном. Хотя поперечный уклон на реках обычно
бывает значительно меньше продольного уклона, все же его иногда приходит-
ся учитывать при установлении необходимого возвышения земляного полотна
над уровнем высоких вод в различных точках мостового перехода. Методы
определения величины поперечного уклона ет центробежной силы и от вра-
щения земли излагаются в специальных курсах проектирования мостовых
переходов.
Одним из важных элементов гидрометрических работ является изме-
рение скоростей водного потока, от которых зависит расход воды
в реке. Ввиду того, что скорость течения воды в реке в большой мере зависит
от глубины потока (в связи с изменением гидравлического радиуса), измере-
ния скоростей должны производиться при разных уровнях, чтобы можно было-
установить зависимость скорости от уровня воды v = f(H).
Рис. 9-VII. Назначение вертикалей в русле и на пойме
Скорости течения могут определяться при помощи вертушек или
поплавков. Вертушка при помощи груза может опускаться на любую
глубину реки и давать показания скоростей на разных глубинах, что позволяет
определять скорости, средневзвешенные по глубине.
Измерения скоростей вертушками производятся в различных точках ство-
ра, т. е. на разных «вертикалях». Вертикалью в гидрометрии называет-
ся отвесная линия на определенном месте гидроствора, где производится изме-
рение скоростей на разных глубинах. В дальнейшем для каждой такой вер-
тикали определяется средняя скорость течения воды.
Назначение вертикалей и вертушечные наблюдения, как правило, произ-
водятся не только по главному гидроствору, но и на контрольных створах —
для поверочного определения величины расхода.
В зависимости от ширины и конфигурации русла и пойм расстояния
между вертикалями в главном русле обычно принимаются равными 20—50 м,
а на поймах — до 200 м. При разбивке вертикалей следует намечать их на
характерных переломах профиля живого сечения гидроствора, как это пока-
зано на рис. 9-VII.
Так как направление течения может не быть перпендикулярным направ-
лению гидроствора, то при работе с вертушкой необходимо одновременно заме-
рять углы 3 между направлением течения и направлением гидроствора. Для
этого можно пользоваться привязным поплавком.
Для получения скорости в направлении, перпендикулярном к гид-
роствору, измеренная вертушкой скорость должна быть умножена на
cos (90—р). При р>-80° такая поправка ввиду малости ее может не учиты-
ваться.
В зависимости от глубины водотока h скорости измеряются вертушкой в пя-
ти точках по вертикали при h> Зм (как показано на рис. 10-VII) или только
в трех точках (трехточечный способ) при глубине до 3 м. При глубине менее 1 м
допускается производить измерение скоростей только на глубине 0,6 h (одно-
точечный способ).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
21
Средние скорости на вертикали оср определяются путем построения
диаграмм (эпюр) изменения скоростей (рис. 10-VII):
оср = ^ (м/сек), (1-VII)
где Q — площадь эпюры, измеренная планиметром.
При одноточечном способе средняя скорость принимается равной скорости
иа глубине 0,6 /г.
Измерения скоростей поплавками дают менее точные результаты,
нежели вертушками, особенно при сильном ветре; поэтому поплавковые наблю-
дения применяются при сложности организации вертушечных наблюдений; на
малых реках, защищенных от сильных ветров лесистыми высокими берегами,
а также в условиях очень высоких скоростей и карчехода, когда вертушечные
наблюдения затруднены.
Рис. 10-VII. Эпюра скоростей
на вертикали
Основной
ПоплаВкоВый С1П^П ПоплабкоВый
cmooh
Рис. 11-VII. Определение ско-
ростей течения поплавками
Поплавки изготовляются обычно в виде деревянного диска диаметром око-
ло 25 см и толщиной около 5 см. В центре диска укрепляется стержень высотой
до 15 см с белым флажком; для придания поплавку устойчивости в ветреную по-
году к нему прикрепляется небольшой груз.
Для определения скоростей поплавками у каждого гидроствора предва-
рительно разбивают два дополнительных поплавковых створа
выше и ниже основного створа на таком расстоянии от него, чтобы длина траек-
тории поплавковых ходов была не менее 100 м. Выше этих створов разбивается
еще особый пусковой створ (рис. 11-VII). Замеряя время прохожде-
ния поплавка между створами и длину траектории (определяемую графически
по плану), находят скорость.
Поплавки пускаются в разных местах по ширине реки. При поплавковых
наблюдениях измеряемые скорости относятся к точкам гидроствора, опреде-
ляемым графически по плану после построения траекторий поплавков. Графи-
чески же определяются и углы между направлением течения и направлением
гидроствора.
При работе с поплавками приходится пользоваться переходными коэффи-
циентами, выражающими отношение средних скоростей к поверхностным.
Среднюю величину этих коэффициентов можно установить путем определения
на нескольких вертикалях скоростей при помощи вертушек.
Наблюдения над направлением струй производятся на разных
уровнях с целью уточнения расположения моста в плане (перпендикулярности
его к направлению потока) и для проектирования регуляционных сооружений.
Наиболее распространенным способом установления направления струй
является способ, при котором траектории поплавков определяются засечками
теодолитом.
22
ГЛАВА VII
Наблюдения за поплавками могут производиться одним теодолитом с вы-
сокого берега или со специально построенной вышки. Измеряя при наводке
трубы инструмента на поплавок одновременно горизонтальные и вертикаль-
ные углы, можно фиксировать на плане положение поплавка в данный момент
(рис. 12-VII). По результатам определения Направления струй составляются
соответствующие планы поплавковых траекторий при разных уровнях воды.
Во время ледохода подобным же способом выполняются наблюдения за на-
правлением льдин.
На судоходных и сплавных реках при разных уровнях воды производятся
наблюдения за проходом судов и плотов с целью уточнения фарватера для раз-
мещения судоходных пролетов моста. Результаты этих наблюдений наносятся
на план реки.
Рис. 12-V1I. Засечки поплавков одним теодолитом
Кроме того, по соответственно обработанным материалам наблюдений по-
стоянных водомерных постов обычно составляются сводные многолетние графи-
ки: уровней воды в реке (по данным ежедневных колебаний уровней), характер-
ных уровней, по которым в дальнейшем устанавливается вероятность превыше-
ния наиболее высоких уровней (см. § 3), совмещенные графики колебания уров-
ней воды и уклонов (рис. 13-VII) и др.
Определение расходов водотока производится в результате
обработки данных гидрометрических наблюдений. Гидрометрические наблю-
дения дают возможность наиболее точно определить расход воды в реке при
разных уровнях воды. Для этого производится построение кривой «элементар-
ных расходов».
Элементарным расходом на вертикали называется расход воды, проходящей
через элементарную площадь живого сечения гидроствора, высота которой есть
глубина воды h на данной вертикали. При средней скорости на вертикали пср
элементарный расход на вертикали q определится из выражения
q=vC9h (м2!сек). (2-VII)
‘Ми*
Средние скорости на вертикали при этом способе удобнее всего подсчи-
тывать по формуле (1-VII) по эпюрам скоростей. По вычисленным средним
скоростям на отдельных вертикалях может быть построена плавная кривая
средних скоростей по всему живому сечению гидроствора (рис. 14-VII).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
23
Если подставить в формулу (2-VII) значение средней скорости, определен-
ной по формуле (1-VII), то получим
q — vcph = — h — Q (жа/сек),
т. е. величина элементарного расхода численно равна площади эпюры скоростей
на вертикали.
Месяцы I , , ДГ , , I , . Е , ' Р |
Числа 1 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 В 30 5 Ю 15 10 25 30
Рис. 13-VII. График колебаний уроввей воды и уклонов
Следовательно, если на каждой вертикали отложить в каком-либо масшта- -
бе площадь эпюры скоростей для данной вертикали, а затем соединить все
эти ординаты плавной кривой, то получится кривая элементарных
расходов (см. рис. 14-VII).
Площадь, ограниченная этой кривой, и будет представлять собой расход
для всего живого сечения реки по данному гидроствору:
I, I.
Q=\qdl=\ Qdl (м'.'сек), (3-VII)
i, г.
где I — расстояние (м) от одного или другого берега.
При построении кривой элементарных расходов значения площадей эпюр
скоростей в необходимых случаях должны умножаться на косинус угла между
направлениями течения и перпендикуляр^ к створу.
График элементарных расходов и средних скоростей совмещается с живым
сечением (см. рис. 14-VII). Площадь, ограниченная кривой элементарных рас-
ходов, определяемая планиметром, и дает суммарный расход реки — отдельно
для главного русла и для каждой поймы.
24
ГЛАВА VII
Расход воды в реке при разных уровнях, как правило, определяется как
по главному, так и по вспомогательным контрольным гидростворам, разбитым
выше и ниже главного. Если суммарные расходы в главном русле и на поймах
при одновременно измеренных скоростях отличаются по всем гидростворам не
более чем на 5%, в основу расчетов принимается расход по главному гидро-
створу. В противном случае причина расхождения в расходах подвергается
анализу и в расчет принимается тот расход, который можно считать более
достоверным.
Рис. 14-VII. Кривые элементарных расходов и средних скоростей
Средние скорости потока. По вычисленным значениям рас-
ходов водотока могут быть определены средние (средневзвешенные) скорости
потока как частное от деления суммарного расхода Q на соответствующую пло-
щадь живого сечения о>
оср=-^ (м/сек). (4-VII)
Средние скорости подсчитываются для всего потока и в отдельности для
главного русла и каждой поймы, что необходимо для расчета отверстия моста.
Важное значение имеют разрабатываемые в ЦНИИС Минтрансстроя аэро-
изыскательские методы гидрометрического обследования мостовых переходов1.
Эти методы позволяют без производства наземных измерений на основе аэрофо-
тосъемки в сочетании с аэронивелированием определять: поверхностные ско-
рости течения воды и направления поверхностных струй, элементарные рас-
ходы на вертикалях, а также глубины и отметки уровня воды на вертикалях
.и планы мостовых переходов с сечением рельефа до 1 м.
Аэрогидрометрические работы включают полеты специально оборудован-
ного самолета поперек реки по створу на небольшой высоте (порядка 150—
‘200 м) со сбрасыванием в желательных точках мостового перехода (на верти-
калях) специальных гидрометрических сосудов (например отрезков труб диа-
метром около 80 мм с отверстиями), начиненных так называемым жидким ин-
дикатором (смесь отработанного авиационного масла с керосином) с одновре-
менным фотографированием мест их падения на поверхность воды.
Через несколько минут после сбрасывания этих сосудов производится
продольная аэрофотосъемка вдоль реки в период выхода на поверхность воды
жидкого индикатора из сброшенных гидрометрических сосудов. Такая съемка
выполняется несколькими продольными маршрутами с небольшими интервала-
ми между моментами съемки продолжительностью около 2,5 сек. Масштаб и
высота съемки зависят от ширины реки и колеблются от 1 : 2 000 — 1:4 000
при ширине реки до 400 м и высоте съемки 150—350 м до масштаба 1 : 15 000
в высоте съемки 1 000 л при ширине реки до 1 500 м.
1 Технические указания по применению аэрометодов иа изысканиях мостовых пере-
водов. Оргтрансстрой, 1960 (Минтрансстрой СССР).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ 25-
В результате этих летносъемочных работ могут быть получены аэро-
фотоснимки, на которых по месту выхода масляных пятен, расстоянию и
интервалу времени от мест и моментов падения гидрометрических сосудов
могут быть определены элементарные расходы водотока по вертикалям, а
по перемещениям масляных пятен могут быть определены поверхностные
скорости и направления поверхностных струй. Путем деления элементарного
расхода на поверхностную скорость с учетом перехода от поверхностной
скорости к средней могут быть определены и глубины воды на вертикалях.
Одновременно аэронивелирование позволяет получить в условных от-
метках уровни поверхности воды, а также необходимые данные для пост-
роения профиля живого сечения и составления топографического плана
мостового перехода.
Сводные графики. На основании подсчета расходов и скоростей
при разных наблюденных уровнях воды строятся графики Q = /(Я) и оср —
=f{H) в виде осредняющих плавных кривых (рис. 15-VII/. Путем графической
Рис. 15-VII. Графики
зависимостей Q = f (Н),
иср = / (И) и <« = /(//)
экстраполяции таких кривых (пунктирные линии на рис. 15-VII) до установ-
ленного тем или иным путем расчетного уровня высоких вод (УВВ) определяют-
ся соответствующие значения максимального расхода и средней скорости
при уровнях воды, превышающих наивысший уровень за время наблюдений.
Для большей достоверности получаемых результатов следует на том же
графике (см. рис. 15-VII) нанести кривую площади живого сечения a=f(H),
которая может быть построена для любых значений Н без экстраполяции.
Проверка условия QM = идср при расчетном УВВ дает контроль правиль-
ности экстраполяции кривых Q = f(H) и гср = /(Я).
После установления для проектируемого мостового перехода макси-
мального расхода с требуемой расчетной вероятностью его превышения (?₽%,
как это рассматривается ниже в § 3. можно по графику Q = f (Н) опреде-
лить и уровень высоких вод в реке для той же вероятности его превышения
УВВР% = f (QP%), как это показано на рис. 15-VII.
Морфометрические обследования
Этот вид обследований может производиться и в межпаводковый период.
При морфометрических обследованиях значения средних скоростей при раз-
ных уровнях воды в главном русле цСр<г. р>, на левой пойме цСр<л. п» и на
правой пойме оср <п. п) определяются по формулам гидравлики. После этого
максимальный расход при тем или ином уровне может быть подсчитан по
формуле
Qm —»®г. р fcp (г. р) 4* ®л. п Оср (л. п) 4- ®п. п ®ср (и. п) (.*(*/ сек). (5-VII).
26
ГЛАВА VII
Определение указанных средних скоростей производится по формуле
Шези v = С (м/сек), причем значения коэффициента С могут подсчи-
тываться по формулам
Базена
или Маннинга
1 ±
— К6,
п
тде R— гидравлический радиус русла реки (лг).
Входящие в формулы Базена и Маннинга коэффициенты шероховатости у
1
:-и - являются эмпирическими коэффициентами, характеризующими физическое
•состояние ложа потока и гидравлическую структуру потока (извилистость и
.засоренность русла, косоструйность, наличие препятствий течению, раститель-
ности и пр.). Значения этих коэффициентов приведены в приложении 6 к пер-
вому тому учебника.
С достаточной для практических целей точностью в приведенных выше фор-
мулах для определения коэффициента С и скорости в речных руслах и поймах
.можно заменить гидравлический радиус R средней глубиной h. Тогда
.получим:
по формуле Шези—Базена
о = (м/сек)-, (6-VII)
по формуле Шези—Маннинга —
1 -1 -1
о= —Л‘3г2 (м/сек). (7-VII)
Для определения средней скорости течения в горных и полуторных
(руслах применяется формула, предложенная М. Ф. Срибным:
2 1
v — 6,5 h 3 г4 (м/сек). (8-VH)
Таким образом, для определения расходов воды в реке в процессе произ-
'водства морфометрических обследований необходимо:
а) снять поперечное сечение реки по створу, называемому в этом случае
•«морфоствором»;
б) установить отметки высоких уровней воды в реке;
в) определить уклоны реки i при разных уровнях воды;
г) установить характеристики главного русла и пойм в районе морфоствора
по признакам, необходимым для определения их коэффициентов шероховатости.
При морфометрических обследованиях остаются в силе все требования
•об изучении реки в районе перехода, съемке ситуационного плана и о
•сборе данных по режиму реки, изложенные выше в разделе гидрометрических
работ.
Главный морфоствор для производства морфометрических обследований,
подобно главному гидроствору для гидрометрических работ, должен назна-
чаться на прямолинейном участке реки с хорошо разработанным главным рус-
лом и с небольшими ровными, открытыми или малозаросшими поймами. В необ-
ходимых случаях намечается 1—2 вспомогательных морфоствора.
Морфоствор должен разбиваться на всю ширину разлива самых высоких
вод с запасом в каждую сторону по крайней мере на 100 м или на 1—2 м выше
уровня самых высоких вод.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
27
Нивелирование живого сечения по морфоствору в пределах пойм и про-
меры глубин в главном русле и в протоках производятся так же, как и при
гидрометрических работах. Промеры глубин по переходу при этих обследова-
ниях делаются один раз.
Установление высоких уровней воды (УВВ) и
других характерных уровней для данной реки: наивысшего уровня весеннего
ледохода, наинизшего уровня подвижки льда, меженного уровня и др. —
при морфометрических обследованиях производится по данным постоянных во-
домерных постов, по признакам прохода высоких вод на местности, по показа-
ниям старожилов и т. п.
Определение уклонов реки при морфометрических обследо-
ваниях затруднительно, так как зависимость уклона от уровня воды в этом
случае не может быть установлена. Ориентировочно уклон потока при УВВ мо-
жет быть определен по установленным (опросами жителей или по следам на
местности) отметкам УВВ на участке реки в районе мостового перехода. При-
ближенно уклон реки при расчетном уровне высоких вод принимается равным
осредненному уклону межени на протяжении нескольких плесов и перекатов.
Для контроля необходимо определить уклон реки при наблюденном уровне, для
чего в период производства морфометрических обследований снимается про-
дольный профиль реки на участке, захватывающем не менее трех плесов (уча-
стки а на рис. 8-VII) и трех перекатов (участки б на рис. 8-VII). Продольный
профиль реки по зеркалу наблюденного уровня составляется на основе двой-
ного нивелирования по кольям, забитым по урезу воды.
Нужно отметить, что уклоны в главном русле и на поймах не всегда
совпадают. Объясняется это тем, что расстояния между какими-либо двумя
сечениями по главному руслу за счет извилистости его могут быть больше,
чем по поймам, а следовательно, уклоны в главном русле обычно меньше, чем
на поймах.
Определение коэффициентов шероховатости при морфо-
метрических обследованиях должно производиться на основе изучения рельефа
и ситуации местности в районе морфостворов, характера русла, наносов, расти-
тельности на поймах и всех других характеристик, определяющих условия
прохождения высоких вод. На поймах, помимо протоков, следует выделять
значительные участки с резко различными условиями протекания воды, напри-
мер, открытые и заросшие.
На основании полученных характеристик устанавливаются по соответст-
вующим таблицам численные значения коэффициентов шероховатости — от-
дельно для главного русла и каждой из пойм на различных выделенных участ-
ках их.
Значения коэффициентов шероховатости русла желательно по возможно-
сти проверить в натуре по материалам простейших наблюдений. Для этого
следует при любом уровне произвести определение скоростей течения воды.
Подсчитав при этом уровне ы, h и гср (как при гидрометрических работах) и
зная i, можно решить уравнение (6-VII) относительно у и найти значение
коэффициента шероховатости по формуле (9-VII)
у = 87ftrr— — • (9-VII)
Г*ср
Если при морфометрических обследованиях уровни воды изменяются,
то такая проверка коэффициентов шероховатости может быть сделана при не-
Оюльких уровнях для главного русла и для пойм.
После определения при наблюденном уровне площадей живого сечения,
средних глубин, уклонов и коэффициентов шероховатости определение м а к-
симального расхода при расчетном уровне может быть произведено
по формуле (10-VII).
0*7 _
Ом = 2 ®0сР = 2 ® Vhi (л’/сек). (10-vi I)
1 I
28
ГЛАВА VII
Общий расход по морфоствору подсчитывается как сумма расходов в главном
русле и на поймах,которые следует разбивать на участки не только с различными
коэффициентами шероховатости, но и при резком изменении средних глубин.
На основании значений расходов, вычисленных морфометрически,
для различных уровней воды строится зависимость Q — f(H). По этой зависи-
мости для расходов воды заданных вероятностей превышения Qp% находятся
соответствующие им уровни воды УВВро/о (см. рис. 15-VII).
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ЗАДАННОЙ
ВЕРОЯТНОСТИ ПРЕВЫШЕНИЯ
Применение метода математической статистики и предпосылки
нормирования расчетных расходов
Для проектирования мостовых переходов решающее значение имеют коле-
бания годовых максимальных расходов. Задача сводится к установлению
такого наибольшего расхода, который гарантировал бы устойчивость и со-
хранность сооружений на мостовом переходе, безопасность и бесперебой-
ность движения поездов по участку мостового перехода.
Как уже отмечалось в главе VI применительно к периодическим водото-
кам, многолетними наблюдениями и проводившимися исследованиями колеба-
ний годовых максимальных расходов и уровней воды в реках установлено, что
чем выше максимальный расход (уровень) воды в реке, тем реже такой расход
(уровень) воды наблюдается, тем менее вероятно его превышение.
На основе этого положения на современном уровне развития теории проек-
тирования мостовых переходов, как и других гидротехнических сооружений,
в СССР и в мировой практике принято нормировать запасы мощности этих со-
оружений по средней вероятности превышения максимальных годовых расходов
(или максимальных уровней воды). Так как для сохранности сооружений мо-
стового перехода могут представлять опасность расходы, превышающие приня-
тый в расчет максимальный расход QM , то под вероятностью превы-
шения того или иного максимального расхода QM принято понимать вероят-
ность появления расходов, превышающих его значение. Норма вероятности
превышения о. как это рассмотрено в гл. VI, задается в долях единицы (1/10ooi
»/8оо; V100) или в % (0,1; 0,33; 1,0%).
В современной строительной практике такие ответственные гидротехниче-
ские сооружения, как крупные плотины, проектируются по максимальным
расходам с очень малой вероятностью их превышения порядка У10 000 и менее,
ибо прорыв плотины на большой реке может привести к тяжелым народнохо-
зяйственным бедствиям — затоплению целых районов и разрушению насе-
ленных пунктов.
Искусственные сооружения на железных дорогах тоже являются ответст-
венными сооружениями, но в меньшей степени, нежели плотины на больших ре-
ках. Поэтому проектирование железнодорожных мостов по максимальным рас-
ходам с чрезмерно редкой вероятностью их превышения привело бы к неоправ-
данным с технической и экономической точек зрения повышенным затратам на
увеличение отверстия моста и высоты насыпи на подходах к нему.
По данным ряда исследований (Гидропроекта, Д. Л. Соколовского и др.),
расходы с вероятностью превышения 0,33% (1/з00) и менее, хотя и наблю-
дались на реках СССР, но очень редко, и проектирование мостовых сооружений
по таким расходам обеспечивает достаточную гарантию безопасности движе-
ния поездов и сохранности сооружений на мостовом переходе.
Произведенные в ЦНИИСе и в Союздорнии исследования и технико-эконо-
мические расчеты установили, что расчет отверстий мостов на максимальный
расход с несколько большей вероятностью превышения р = 1 % и даже
р = 2% в подавляющем большинстве случаев обеспечивает нормальные усло-
вия эксплуатации мостовых сооружений. Возможные же при этом повышенные
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
29
затраты на ремонт повреждений при пропуске больших расходов не превы-
шают экономии от снижения первоначальной стоимости мостовых сооружений.
Вопросы эти требуют дальнейшего изучения, однако по изложенным соображе-
ниям в современных нормативных документах принят расчет сооружений на
мостовом переходе по двум расходам и соответствующим им уровням
воды:
а) по расчетным расходам (уровням воды), по которым рассчитывают-
ся отверстия искусственных сооружений; эти расходы должны опреде-
ляться с вероятностью превышения р = 1 : 100 (1%) для дорог! и II кате-
горий и р = 1 : 50 (2%) для дорог III категории;
б) по наибольшим расходам (уровням воды), по которым прове-
ряются отверстия сооружений и рассчитываются высоты пойменных
насыпей и струенаправляющих дамб; эти расходы должны определяться
с вероятностью превышения для всех категорий дорог р = 1 : 300 (0,33%).
Этими нормами, принятыми в НиТУ, предусматривается, что расчет по наи-
большим расходам должен гарантировать сохранность сооружений и безопас-
ность движения поездов даже при максимальных паводках с очень редкой
средней вероятностью их превышения, а расчетный расход должен гарантировать
все сооружения мостового перехода от затруднений в условиях нормальной
эксплуатации. Пониженные нормы расчетного расхода для дорог III категории
определяются меньшими размерами перевозок на них, когда расходы по ре-
монту и потери от перерывов движения в результате возможного в редких
случаях превышения этих расходов вполне оправдываются, как правило,
более высокой экономией от снижения первоначальных затрат на сооруже-
ние мостовых переходов.
В то же время нормы наибольших расходов, обеспечивающие безопасность
движения поездов, являются обязательными для всех категорий дорог в рав-
ной мере.
Определение расходов заданной вероятности их превышения производится
различными методами, в зависимости от наличия или отсутствия много-
летних наблюдений годовых максимумов уровней и расходов воды для дан-
ной реки.
При н ал ичии многолетних наблюдений для опреде-
ления расходов заданной вероятности превышения применяется прогно-
зирование максимальных расходов на основе метода математической ста-
тистики.
При этом необходимо отметить, что статистические методы прогнозирова-
ния максимальных расходов с той или иной степенью вероятности их превы-
шения основаны на предположении, что все годовые максимальные расходы ге-
нетически однородны, т. е. или ливневого, или снегового происхождения, слу-
чайны по своей величине, независимы друг от друга и, следовательно, воз-
можность появления каждого из них в прошлом сохраняет свое значение и на
будущее.
В действительности, несмотря на многообразие природных факторов, ко-
торые в самом различном сочетании влияют на величину максимальных рас-
ходов постоянных водотоков, нельзя рассматривать эти явления как случайные.
Впредь до познания этих сложных закономерностей природы достаточно обо-
снованную ориентировку в прогнозировании максимальных расходов дают
методы математической статистики. При этом необходимо сочетать эти методы
с учетом тех, нередко существенных изменений природных условий, которые
обусловливаются преобразованием природы в результате хозяйственной
деятельности людей.
В особенности важно учитывать указанные обстоятельства в социалисти-
ческих условиях, где проводятся таки^. мероприятия, как регулирование
целых речных систем, строительство гидроэлектрических станций, мероприя-
тия по ирригации и мелиорации отдельных районов, осушению заболоченных
территорий, лесонасаждениям и т. п.
30
ГЛАВА VII
Расчет максимальных расходов заданной вероятности превышения
при наличии многолетних наблюдений
Исходными данными для расчета максимальных расходов заданной веро-
ятности превышения при наличии многолетних наблюдений являются соот-
ветственно обработанные материалы постоянных водомерных постов. В боль-
шинстве случаев водомерные посты не производят измерение расходов, а заме-
ряют лишь уровни воды. По этим данным может быть составлен многолетний,
график максимальных уровней, а затем по полученной в результате произве-
денных изысканий зависимости Q = f(H) (см. рис. 15-VII) путем ее экстрапо-
ляции могут быть найдены значения соответствующих годовых максимальных
расходов QM Для тех или иных наибольших уровней воды в реке. Для нахожде-
ния же максимальных расходов с заданной вероятностью превышения тре-
буются данные о наблюденных годовых максимумах QM (или уровнях воды в ре-
ке) за весьма длительный период (порядка нескольких сотен лет), т. е. нужен до-
• статочно длинный статистический ряд многолетних наблюдений.
Сгруппировав годовые максимальные расходы по принципу их возраста-
ния и разбив весь диапазон колебаний годовых максимумов на равные интер-
валы , можно подсчитать в каждом интервале число наб-
а) ё) люденных годовых максимумов т (так называемая частота
Рис. 16-VII. Эмпирические кривые распределения и вероятности превышения
На основании этих данных может быть построена ступенчатая диаграмма,
приведенная на рис. 16, tz-VII. Линия, соединяющая середины вершин прямо-
угольников этой диаграммы, называется эмпирической кривой
распределения. В большинстве случаев при расчете расходов такие
кривые распределения имеют несимметричное (асимметричное) очертание,
как это показано на рис. 16, a-VII.
Из кривой распределения может быть получена интегральная кривая
распределения, так называемая кривая вероятности превышения.
Эта кривая получается последовательным суммированием частот каждого
интервала AQM, начиная с наибольших значений QM (рис. 16, б-VII). Если
по оси абсцисс откладывать вместо накапливаемой суммы частот ^tn ее
У1 tn
отношение к общему числу наблюдений , то полученная кривая даст
искомую эмпирическую зависимость между величиной максимальных рас-
ходов'QM и вероятностью их превышения р (%), т. е. QM = f(p), где р =
= 2^100 (%).
п
Точность такой кривой вероятности превышения тем больше, чем длиннее-
ряд наблюденных годовых максимумов и чем меньше размеры принятых ин-
тервалов . Так как в большинстве случаев такие наблюдения имеются лишь,
за ограниченный период, в лучшем случае измеряемый несколькими десятиле-
тиями, приходится прибегать к теоретическим кривым рас-
пределения (рис. 17-VII).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
31
Очертание каждой такой теоретической кривой распределения (отвечаю-
щей действительному характеру изменения расходов на данной реке) определяет-
ся некоторыми параметрами этой кривой. Для приближения принятого теорети-
ческого закона распределения к характеру данной реки (или, точнее, какого-
либо ее участка) расчетные значения параметров теоретической кривой распре-
деления должны устанавливаться на основе непосредственных наблюдений за
годовыми максимальными расходами на рассматриваемом участке реки, хотя
бы за ограниченный период п лет.
Такие данные за ряд лет наблюдений и образуют исходный статистический
ряд. При этом в статистический ряд должны включаться только наибольшие в
году расходы, соответствующие ге-
нетически однородным паводкам.
Кроме того, точность определения
всех расходов должна быть одина-
ковой. Для применяемых на практи-
ке значений вероятностей превы-
шения расходов при определении
отверстий мостов желательно
иметь данные наблюдений не менее
чем за 25—30 лет. Практически
применение теории вероятностей
к гидрологическим расчетам даже
для вероятностей превышения по-
рядка р = 1 : 100 (1%) считает-
Рис. 17-VII. Теоретическая кривая распре-
деления
ся возможным при числе членов статистического ряда не менее 15—20.
По статистическому ряду максимальных годовых расходов QM(I), Qm(2),--.»
Qm(Z)>..., Qm(r), наблюденных за п лет, вычисляются следующие параметры
кривой распределения:
1. Среднеарифметическое значение членов ряда
Qm (ср)----
п
S Qm (Z)
I
п
(м5/сек).
(11-VII)
Этот параметр характеризует величину среднемаксимального расхода
за период наблюдений. Отношение величины отдельного годового макси-
мального расхода к среднеарифметическому значению называется модуль-
ным коэффициентом Кр
= (12-VII)
Чм (ср)
2. Среднеквадратичное отклонение членов ряда от средне-
арифметического их значения
(&.«>-<2. <w>!
*=F J--------------!——
(м8/сек). (13-VII)
При числе членов ряда п менее 30 в математической статистике обосновы-
вается необходимость для сохранения требуемой точности результатов вводить
в знаменатель подкоренной величины не число членов статистического ряда п,
а величину п — 1.
Этот параметр характеризует изменчивость статистического ряда,
т. е. среднеквадратичное отклонение его членов от среднеарифметического
значения. Практически удобнее пользоваться не размерной величиной 8^
а безразмерной величиной — ее отношением к среднеарифметическому зна-
чению QM(cp), получившим название коэффициента вариации Cv,
Qm (ср)
•32
ГЛАВА VII
Таким образом, при п >30
(14-VII)
при п<30
п
2(К)-1)2
CT"* <15-VII>
3. Среднекубичное отклонение членов ряда от среднеарифме-
тического их значения
2 (К—i)3
------------ (м3/сек). (16-VII)
»2 =
2 (Qm (j) Qm (ср))3
--------— ------— Qm (ср)
Этот параметр характеризует асимметричность кривой распре-
деления, учитывая уже знаки величин отклонения ± (QM w— QM (Ср)). В коэф-
фициенте вариации, содержащем эти отклонения годовых максимумов от
среднемноголетнего их значения во второй степени, знаки не отражаются
и потому асимметричность ряда не учитывается.
Удобнее и здесь пользоваться не размерной величиной среднекубичного
отклонения 32, а соответствующим безразмерным отношением. В качестве
такового принимается отношение подкоренной величины среднекубичного
отклонения к кубу среднеквадратичного отклонения, называемое коэффи-
циентом асимметрии:
*3 См(ср)2(/<1-1)3
г — — 1
“ 5.3
83 nSi
Учитывая, что 8Х = CVQM (ср), получим
S(Ki-i)3
cs=-
(17-VII)
(18-VH)
nCv
Чем выше степень параметра теоретической кривой распределения,
тем большее число членов ряда необходимо для определения этого парамет-
ра с одинаковой степенью точности. Так, если параметры QM(Cp> и Сг,
могут вычисляться при п> 15—20, то для подсчета Cs по формуле (18-VII)
требуется значительно большая продолжительность наблюдений порядка нес-
кольких сотен лет. Поскольку таких наблюдений в большинстве случаев не
имеется, определение коэффициента асимметрии приходится производить
косвенным путем, как излагается ниже.
В случае, если в имеющемся ряде наблюденных на каком-либо водомерном
посту максимальных расходов за п лет имеется один наибольший максимум,
в отношении которого известно (по показаниям старожилов или по другим дан-
ным), что он не повторялся больший промежуток времени, чем период наблюде-
ний, то определение параметров QM(CP) и Ст, правильнее производить по форму-
лам, предложенным С. Н. Крицким и М. Ф. Менкелем;
См(ср)-
Q* (ср) = Qm (.V) + п__| 2 Qa (i)
где N — число лет, в течение которого не повторялся данный наивысший
паводок;
Qu(N) — максимальный расход этого паводка (м3/сек);
п — число лет наблюдений;
<2м (о — наблюденные максимальные расходы {м31сек) без наибольшего мак-
симума;
(ж3/сек), ' (19-VII)
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
33
и, соответственно:
/ 1 КТ____1 п~ 1
(20-VII)
где Kn — модульный коэффициент для наибольшего расхода;
— прочие модульные коэффициенты.
Если расход фМ(ло установлен вне ряда наблюдений, то в формулах
(19-VII) и (20-VII) величина п— 1 заменяется величиной п.
Если бы все указанные параметры теоретической кривой распределения,
соответствующие характеру изменения расходов на данной реке, могли быть
получены с достаточной достоверностью,
то, построив’ кривую распределения
(см. рис. I7-VII), можно было бы по
принципу, изложенному при рассмот-
рении рис. 16-VII, построить и тео-
ретическую кривую веро-
ятности превышения расхо-
дов для данной реки (рис. 18-VII).
При построении кривой вероятно-
сти превышения по оси ординат можно
откладывать значения годовых макси-
мумов QM или значения модульных
коэффициентов К = . По оси
''м (ср)
Рис. 18-VII. Теоретическая кривая ве-
роятности превышения
абсцисс
откладываются вероятности
превышения данных максимальных рас-
ходов (р%).
Задаваясь любым расчетным значением вероятности превышения макси-
мальных расходов (р%), по кривой вероятности превышения может быть
получена непосредственно величина Qp% или соответствующего модульного
коэффициента Кр%, а следовательно, и величина расчетного максимального
расхода воды в реке с заданной вероятностью превышения:
Qp% — Кр% Ом (ср) (мР/сек).
(21-VII)
Однако, как уже указывалось, при ограниченной продолжительности
наблюдений определение параметра Cs не может быть произведено непо-
средственно. Поэтому для определения максимального расхода используются
теоретические интегральные кривые вероятностей превышения расходов,
составленные С. Н. Крицким и М. Ф. Менкелем путем приближенного
интегрирования уравнения кривых распределения для практически возмож-
ных расчетных отношений Cs : С.. = 1 4- 6. для вероятности превышений
р = 0,001—99,9% и коэффициентов вариации С., = 0,1 -у 1,5. Таблицы ор-
динат теоретических кривых вероятностей превышения расходов, дающие
значения модульных коэффициентов Ktr.=f(p, Cv и CS:CV), приведены
в Наставлении Главтранспроекта по изысканиям железнодорожных мостовых
переходов через водотоки. Выборочные значения модульных коэффициентов
Кр% даны в приложении 1 ко второму тому для наиболее употребительных
кривых, имеющих отношения Cs: Сг, — 2.0 и 4,0 (первое наиболее употре-
бительно для расчета паводковых максимальных расходов от снеготаяния,
а второе для расчета паводковых максимальных расходов ливневого про-
исхождения).
Для расчетов, не требующих высокой точности, можно принимать отно-
шение Gs: Cv в зависимости от генетической природы максимальных павод-
ков данной реки: при ливневом происхождении максимальных паводков
Cs: Сг, = 4,0, а при максимальных расходах от снеготаяния CS:CV = 2,0.
Тогда по таблицам ординат интегральных кривых вероятности превышения
могут быть получены модульные коэффициенты для конкретного случая
2 Зак. 1018
34
ГЛАВА VII
/<р% = f (р; Cv; Cs : Cv), которые позволят определить максимальный расход
с заданной вероятностью превышения р% по формуле (21-VII).
Для более точных расчетов, чтобы, не зная величины Cs, из большого
числа теоретических кривых выбрать ту, которая соответствует условиям
формирования стока на данной реке, необходимо предварительно построить
эмпирическую кривую вероятности превышения расходов
Qp% — f(p) (или модульных коэффициентов КР% = f (р))-
Рис. 19-VII. Подбор кривой вероятности превышения иа клетчатке вероятностей
Для построения такой эмпирической кривой наблюденные годовые мак-
симальные расходы располагают в убывающем порядке, после чего эмпири-
ческую вероятность превышения каждого члена ряда р3 (%) определяют по
формуле Н. Н. Чегодаева
* = 100 (22’VII>
где — порядковый номер годового максимума в ряду, считая от наиболее
высокого.
п — общее число лет наблюдений.
Отложив по оси ординат величины расходов (или соответствующих
модульных коэффициентов) каждого члена ряда, а по оси абсцисс вероят-
ность их превышения, можно получить ряд точек эмпирической кривой
Q = /(p3) или KP% = f(p3). Путем наложения на этот график теоретических
кривых Q — f (р) или А'ро/ = f (р) по таблицам С. Н. Крицкого и М. Ф. Мен-
келя для различных соотношений Cs: Съ можно подобрать одну из теоре-
тических кривых вероятности превышения, которая даст наименьшие откло-
нения от эмпирических точек (см. рис. 19-VII). В приведенном на рис. 19-VII
примере наиболее удачно соответствует эмпирическим точкам кривая для
С?:Сг,=2, т. е. при CS—2CV. По такой подобранной кривой можно непос-
редственно определить максимальный расход Qp% = f (р) или вычислить его
через Кр% (взятое из соответствующей таблицы) по формуле (21-VII).
Кривые вероятности превышения, построенные в линейных масштабах,
имеют обычно настолько крутые верхние и нижние участки, что затрудняется
пользование ими. Поэтому такие кривые обычно строятся на специальной
«клетчатке вероятностей», горизонтальный масштаб которой все время уве-
личивается по мере удаления от середины. На рис. 19-VII приведен подбор
кривой вероятности превышения на клетчатке вероятностей.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
35
Расчет максимальных расходов заданной вероятности превышения
при отсутствии многолетних наблюдений
Для не изученных в гидрологическом отношении рек, на которых отсутст-
вуют непосредственные наблюдения за уровнями и расходами воды, применя-
ются косвенные методы определения расходов заданной вероятности превыше-
ния. Эти методы основываются на использовании аналогии с реками, на кото-
рых имеются данные многолетних наблюдений и которые близки к исследуе-
мой реке по гидрологическим условиям.
Основными признаками гидрологической аналогии являются: происхож-
дение паводков (ливневые или от снеготаяния), размеры и очертание бассейна,
его залесенность и заболоченность, рельеф бассейна и т. д. Расчет по аналогии
заключается в применении эмпирических формул, основные параметры которых
определяются по реке-аналогу в результате обработки рядов наблюдений,
имеющихся на этой реке. Применяемые в практике эмпирические формулы
для расчета максимальных годовых расходов воды существуют двух типов —
редукционные и объемные.
Формулы редукционного типа основаны на установлении связи мо-
дулей максимальных расходов М = с величиной площади бассейнов F.
Г
По исследованиям Д. Л. Соколовского, редукционный характер этой связи
выражается зависимостью
мр% = (м8/сек-км2), (23-VII)
где Ар% — параметр, характеризующий влияние географических условий на
максимальный сток заданной вероятности превышения р%;
F — площадь водосбора (км2);
п — показатель степени редукции модуля максимального расхода по
площади водосбора (для Европейской части СССР по исследова-
ниям Д. Л. Соколовского п = 0,25 для максимальных расходов
от снеготаяния и п = 0,50 для ливневых максимумов).
Расчетная формула для вычисления максимальных расходов имеет сле-
дующий вид:
Qp% = мр% F = Лро/о F1 “п 8' 8" (мв/сек), (24-VII)
где 3' и 3" — коэффициенты, учитывающие уменьшение расхода в зависимо-
сти от залесенности, заболоченности и озерности бассейна вслед-
ствие замедления снеготаяния в лесу, большей проницаемости
лесных почв и аккумуляции части стока в болотах и озерах.
Формулы объемного типа основаны на исчислении объема стока, что
позволяет при известной форме гидрографа (графика зависимости расхода от
времени паводка) определить его максимальную ординату, равную максималь-
ному расходу воды. Схематизированная форма гидрографа по исследованиям
многих авторов обычно принимается треугольной или параболической и ха-
рактеризуется коэффициентом формы гидрог та.
Коэффициент формы гидрографа s представляет собой отношение макси-
мальной ординаты гидрографа к ординате прямоугольного гидрографа с той
же^продолжительностью паводка и дающего тот же объем стока; для тре-
угольного гидрографа е = 2.
Общий вид формул этого типа следующий:
. 0,28 hc Fe. ,
Qp% = — 8 8 (ма/сек), (25-VI I)
где hc — слой паводкового стока (мм) заданной вероятности превышения;
Т — продолжительность паводка (ч);
-0,28 — коэффициент, увязывающий размерности.
36
ГЛАВА VII
Основные параметры Ар% и /гс определяются, как сказано выше, по
реке-аналогу, а расчетные расходы для исследуемой реки вычисляются по
формуле (24-VII) или (25-VII); при этом продолжительность паводка Т
на исследуемой реке определяется по соотношению продолжительности
подъема и спада паводка.
Величина hc для ливневых паводков может быть вычислена теоретически
непосредственно для исследуемой реки по метеорологическим данным об осад-
ках. Методы такого определения /гс изложены у проф. Д. Л. Соколовского
(Речной сток. Гидрометеоиздат, 1952).
Практические указания о расчетах половодных и паводковых расходов
на реках при отсутствии рядов наблюдений излагаются в Наставлении по изы-
сканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых пе-
реходов через водотоки.
Уровни воды, соответствующие максимальным годовым расходам задан-
ной вероятности превышения, определяются путем построения зависимости
Q = f (Н) по данным гидрометрического или морфометрического обследова-
ния водотока (см. § 2) с экстраполяцией этой кривой до известных зна-
чений Qp% и определения соответствующих им значений Нр%, как показано
на рис. 15-VII.
§ 4. РАСЧЕТ ОТВЕРСТИЙ СРЕДНИХ И БОЛЬШИХ МОСТОВ
Особенности гидравлического расчета отверстий
средних и больших мостов
Как изложено в главе VI первого тома учебника, русла периодических во-
дотоков обычно укрепляются, чем искусственно создается неразмываемое рус-
ло. Это позволяет рассчитывать отверстия малых мостов и труб по законам
гидравлики для водослива с широким порогом.
При гидравлическом расчете этих сооружений можно простыми расчетами
варьировать стеснением потока и отверстием сооружения, получая желательную
критическую глубину воды под мостом и регулируя требуемую глубину во-
ды перед мостом.
Принципиальное различие гидравлической работы мостов через постоян-
ные водотоки по сравнению с мостами малых отверстий заключается в том,
что при сооружении средних и больших мостов речные русла под мостами, как
правило, не укрепляются, так как это технически трудно осуществимо и эконо-
мически в большинстве случаев нерационально. Следовательно, для средних
и больших мостов не создаются условия водослива с широким порогом и при гид-
равлическом расчете этих сооружений приходится уже исходить из условий раз-
мываемого русла.
Поэтому для случаев неукрепленного подмостового русла должны приме-
няться принципиально отличные методы расчета отверстий средних и больших
мостов, нежели изложенные в главе VI методы расчета отверстий мостов через
малые (периодические) водотоки.
Зарождение и развитие методов расчета отверстий мостов
на основе принципа проф. Белелюбского
В первые десятилетия строительства железных дорог в России (1850—
1880 гг.) отверстия мостов через постоянные водотоки назначались, как прави-
ло, по урезу воды речного русла. Поймы обычно перекрывались насыпями под-
ходов к мосту. Иногда в пойменных насыпях устраивались мосты малых от-
верстий через постоянно действующие протоки и ручьи.
Первые же годы эксплуатации таких мостов показали недостаточность
отверстий, перекрывавших только русла рек. Неблагополучно работали в боль-
шинстве случаев и пойменные сооружения, так как из-за большого перепада
между уровнями воды с верховой и низовой стороны насыпи возникали недопу-
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
37
стимо высокие скорости течения под мостом. Последнее обстоятельство привело
к применению на поймах малых мостов шандорного типа, у которых на период
пропуска паводка отверстия закрываются щитами — шандорами.
Формирование теоретических основ расчета отверстий мостов по макси-
мальному паводковому расходу затруднялось в тот период сложностью учета
разных скоростей и разных режимов протекания воды в русле реки и в ее
поймах.
Решающую роль в развитии теории расчета отверстий средних и больших
мостов сыграли исследования известного русского ученого проф. Н. А. Беле-
любского, определившего в 1875 г. принципы этих расчетов на основе следую-
щих положений: при стеснении живого сечения реки мостовым сооружением
возникает размыв, который прекращается после того, как площадь подмостового
сечения потока воды увеличится настолько, что скорость течения воды под мо-
стом станет равной средней бытовой скорости в главном русле. По этим положе-
ниям расчет отверстий должен был производиться на основе допущения равен-
ства расчетной скорости под мостом vp величине средней скорости в главном рус-
ле водотока в его естественном (бытовом) состоянии при расчетном уровне воды,
т. е. пр = пг. р.
Расчет отверстия моста по принципу Н. А. Белелюбского сводился
к определению потребной рабочей площади живого сечения под мостом й
при расчетном паводковом уровне водотока и соответствующем этому уровню
максимальном паводковом расходе водотока Qu (м3/сек)
Й = -^(лс2), (26-VII)
где р — коэффициент сжатия потока, зависящий от скорости течения воды
и величины пролетов моста.
Известную сложность в этом получившем широкое признание методе рас-
чета представляла необходимость предварительного определения величины
максимального паводкового расхода QM и скоростей течения воды в главном
русле.
В 1916 г. А. А. Каншин1 упростил расчет по принципу Белелюбского,
предложив для расчета потребной рабочей площади под мостом так называемый
метод гидравлических эквивалентов, не требующий опреде-
ления скоростей и расхода.
Если обозначить через со и иг. р площадь живого сечения и скорость
в главном русле, соответственно coi и щ— в левой пойме и со2 и v2—
в правой пойме, то
Q = сопг. р 4- -}- со2 Vi (.н’/сек). (27-VII)
Подставив в формулу (26-VII) величину расхода по выражению (27-VII),
’ получаем
£2 = — fco'-J- СО] + £02-^=-^ = т-(« + #1<01 4- k2 со2) (лс2), (28-VII)
И \ вг. р ?Г. □ /
где kx и k2 — гидравлические эквиваленты левой и правой пойм.
Гидравлические эквиваленты могут быть получены без определени я скоро-
стей главного русла и пойм на основании гидравлических формул Шези—
Базена:
~^VR^
1 4- -^= ,___ г-^
4k _____ pi ______V Ri___________ 7г- р 4~ V Rr. р Ri V h
vr. р ---87---р ir р 71 4- Rr. р V tr. р
1 А. А. Каншин. Об определении отверстий больших мостов. Журнал Министер-
ства путей сообщения, 1916, кн. I, II.
38
ГЛАВА VII
Если принять ir = fr. р (что справедливо для ровной долины и прямого
главного русла), то получим
ki = Yt^p + (29а-VII)
и соответственно
k2 = = Yr-.р + . А2_. (296-V11)
РГ. Р Уг+У^2 ^г. Р
Здесь Yr. р, Yi и Y2 — коэффициенты шероховатости главного русла и
пойм по Базену, а 7?г. р. Ri и Т?2— соответствующие гидравлические ра-
диусы.
В этих формулах Каншин предлагал пользоваться постоянными величина-
ми коэффициентов шероховатости у, принятых по Базену: 7 = 0,85 для русел и
7 = 1,75 для пойм, что не обеспечивало возможности учета различных усло-
вий протекания воды на отдельных участках одной и той же реки и на разных
реках.
В 1932 г. М. Ф. Срибный на основании обширного фактического материала
установил дифференцированные характеристики шероховатости речных русел
и пойм. Это позволило несколько усовершенствовать метод гидравлических
эквивалентов.
С другой стороны, как показала практика, в формулах гидравлических
эквивалентов для пойм с достаточной для практических целей точностью можно
заменять гидравлические радиусы R средними глубинами п = где b — ши-
рина главного русла или поймы. В результате учета всех этих положений
на практике стал применяться метод морфологических характе-
ристик, основанный на уточненном определении гидравлических эквива-
лентов с индивидуальным учетом коэффициентов шероховатости Yr. р. Yi и
Y2 каждого водотока. Для этого метода формулы (29-VII) приняли следую-
щий расчетный вид:
kl = . (30a-VI I)
Yi+r^i ^r- p
__ Yr, p 4~ I ^r. p _ h2
Y2 + V h2 hr. p
(306-VII)
Определение отверстия моста по графику накопления
рабочей площади под мостом , •
После установления требуемой рабочей площади под мостом отверстие моста
может быть определено по живому сечению в месте мостового перехода путем
подбора такого положения береговых опор моста, при котором будет обеспечена
под мостом необходимая рабочая площадь 2 (м2) при расчетном уровне воды.
Наиболее наглядно указанная задача решается графически построением
графика накопления рабочей площади под мостом Q= f(l) (рис. 20, a-VII).
Такой график строится совмещенно с живым сечением реки на переходе
(рис. 20, б-VII) (график накопления рабочей площади можно располагать над
или под живым сечением). На ось абсцисс этого графика сносятся расстояния I
с живого сечения, а по оси ординат откладывается накапливающаяся площадь
живого сечения 2 (лг2) в произвольном удобном масштабе.
Начало координат графика может приниматься в любой точке живого се-
ччения, но обязательно за пределами возможного расположения береговых опор
моста. От этой точки (точка а на рис. 20, б-VII) живое сечение разбивается на
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
39
трапеции аа'б'б', бб'в'в\ вв'г'г и т. д., площади которых определяются аналити-
чески (или планиметром). Против соответствующих точек живого сечения —
б, в, г и т. д. — на графике накопления рабочей площади, расположенном
над живым сечением, по ординатам откладываются просуммированные площади
живого сечения от начальной, точки подсчетов.
В результате на графике получается ломаная линия (или кривая), опре-
деляющая нарастание площади живого сечения от начала построения до данной
точки. Построение продолжается до тех пор, пока линия накопления площади
уже в пределах противоположной поймы не перекроет с некоторым запасом по-
требную рабочую площадь под мостом.
Рис. 20-VII. График иакоплеиия рабочей площади под мостом, совмещенный с живым
сечением
После построения линии накопления рабочей площади намечается положе-
ние одной из береговых опор (левой или правой). Фиксация положения той или
другой опоры может определяться удобством расположения ее, например, по
геологическим условиям берегов.
Из намеченной точки положения крайней опоры (например точка А на
рис. 20, а-VII) проводится ордината, против пересечения которой с линией
накопления рабочей площади делается г :си ординат отсчет величины т.
Добавляя к этому отсчету величину потреб .-эй рабочей площади под мостом 2,
против отсчета п — т,+ Q проводят горизонтальную линию, пересечение кото-
рой с линией накопления рабочей площади с- -делит положение второй бере-
говой опоры (точка В). Расстояние по оси абсцисс между точками А и В дает
отверстие моста L.
Если полученное таким образом положение второй опоры (точка В) окажет-
ся почему-либо недостаточно благоприятным, можно назначить другое положе-
ние этой опоры (например точка В') и подобным же построением в обратном
порядке найти новое положение первой опоры А' и отверстие моста L’.
Новое значение отверстия L' может несколько отличаться от предыдущего
L за счет разного наклона линии площадей в начале и конце графика (т. е.
40
ГЛАВА VII
разных глубин на левой и правой пойме). Минимальное отверстие поручится
при таком положении крайних опор, когда средний наклон линии накопления
площадей между крайними ординатами будет наибольшим. К отысканию та-
кого оптимального положения крайних опор и нужно стремиться во всех слу-
чаях, когда выбор положения этих опор не зависит от каких-либо иных (напри-
мер геологических) условий.
Такой графический метод дает возможность определения отверстия моста и
одновременного подбора наиболее целесообразного расположения береговых
опор, в чем заключается существенное достоинство этого метода. В дальнейшем
после выбора типа моста и разбивки общего отверстия его на пролеты потре-
буется некоторое смещение крайних опор в стороны пойм при учете стеснения
отверстия промежуточными опорами.
Для обеспечения необходимой точности графического определения отвер-
стий живое сечение вычерчивается в масштабах от 1 : 500 до 1 : 5 000 для гори-
зонтальных расстояний и от 1 : 50 до 1 : 200 для вертикальных в зависимости
от ширины реки и колебания отметок. Вертикальный масштаб для графика на-
копления рабочей площади подбирается с таким расчетом, чтобы средний наклон
линии площадей составлял бы примерно 45°; этим обеспечивается достаточная
точность отсчетов площадей и отверстия моста.
Искусственное развитие русла и учет размыва
Дальнейшее развитие методов расчета отверстий, основанных на принципе
проф. Н. А. Белелюбского, было связано с учетом мероприятий по уменьшению
отверстия моста за счет искусственного развития русла (планировки русла при
срезке) и учета размыва русла.
Рис. 21-VII. Схема планировки русла при срезке
Искусственное развитие русла (срезка русла) заключается в плани-
ровке берегов реки в пределах отверстия моста до той или иной отметки для
увеличения рабочей площади под мостом и соответствующего уменьшения от-
верстия моста (рис. 21-VII). Такая срезка может производиться на одном или
на обоих берегах реки, где она не будет заноситься отложениями речных нано-
сов. Отметка уровня срезки Нс должна назначаться в зависимости от местных
условий, но быть по крайней мере на 20—25 см выше отметки среднего уровня
межени (ЯУМВ) для возможности беспрепятственного производства работ по
срезке, т. е.
Нс Думв + 0,25 (м).
Площадь срезки, как показал опыт, не должна превышать 25% от потреб-
ной рабочей площади живого сечения под мостом (за исключением тех
случаев, когда мост располагается на искусственном русле). Для того чтобы
срезка нормально работала и не заносилась, она должна обязательно продол-
жаться как в верховую, так и в низовую сторону от оси перехода, на протяжение
не менее полной длины струенаправляющих дамб. При этом должно быть обес-
печено плавное сопряжение в плане границ срезки с естественным руслом и
струенаправляющими дамбами (см. рис. 31-VII).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
41
Объем земляных работ по срезке русла может достигать весьма значитель-
ных размеров. Вопрос об экономичности этого мероприятия должен быть решен
в каждом отдельном случае путем сопоставления стоимости работ по срезке и
получаемой экономии от уменьшения отверстия моста. При этом необходимо
учитывать возможность использования грунта, вынутого при срезке русла,
для отсыпки струенаправляющих дамб и подходных насыпей, если род грунта
позволяет это и дальность возки не полу-
чается слишком большой.
Отверстие моста при горизонтальной
двусторонней срезке русла может быть
определено аналитически. Действительно,
на основании рис. 21-VII можно выра-
зить рабочую площадь под мостом 2 сле-
дующим образом:
2 = L (7/увв <р%) — Нс) + <ос С**2)» (31-VII)
где L — отверстие моста (м);
Дувв <р%) — отметка расчетного уровня
(•«);
Нс — отметка срезки (м);
<ос —- площадь живого сечения ниже
уровня срезки (лг2).
Рис. 22-VII. Схема графического
определения отверстия моста при
размыве
Если известна потребная рабочая площадь под мостом Q, то на осно-
вании уравнения (31-VII) отверстие моста при срезке может быть найдено
по формуле
2 — <вс
Дувв(р%> — Нс
(м).
(32-VII)
При наклонной или односторонней срезке формула (32-VII) неприменима
и отверстие моста должно определяться по графику накопления рабочих
площадей с учетом срезки.
Помимо срезки русла для уменьшения отверстия моста, в соответствую-
щих условиях может предусматриваться также размыв дна реки под
мостом. Явления размыва в данном методе рассматривались при значитель-
ной схематизации этого сложного процесса переформирования русла и осно-
вывались на следующих положениях. Если грунты, складывающие дно реки,
могут размываться, то за счет некоторого уменьшения отверстия моста и ра-
бочей площади можно искусственно повысить скорости под мостом. При повы-
шенных скоростях поток воды в реке при высоких паводках будет размы-
вать русло реки и тем самым увеличит рабочую площадь под мостом. Размыв
русла будет происходить до тех пор, пока рабочая площадь под мостом не до-
стигнет требуемой по расчету величины 2. г. :е чего по принципу Белелюб-
ского должно наступить равновесие между скоростями и сопротивляемостью
грунта размыву и размыв прекратится.
Эффект от ожидаемого размыва русла оценивался расчетным коэф-
фициентом размыва Р, выражавшим отношение рабочей площади
под мостом после размыва Q к рабочей площади до размыва со (м2):
При этом условно принималось, что размыв дна происходит пропор-
ционально глубине, т. е. бытовая глубина h6 на каждой вертикали живого
сечения увеличится пропорционально коэффициенту размыва и достигнет
величины Лп. р = Лб Р (лс).
При такой схематизации явлений размыва расчет отверстия моста с учетом
размыва производился по графику накопления рабочей площади. Если на
таком графике уже построена кривая площадей без учета размыва (кривая
2В Зак, 1018
42
ГЛАВА VII
О А на рис. 22-VII), то для определения отверстия моста с учетом размыва £р
можно не строить линию размыва на живом сечении и отдельную кривую пло-
щадей на графике. Величину £р можно найти в этом случае, пользуясь первона-
чальной кривой О А, по точке а с ординатой, равной Результат получится
такой же, как и в случае построения отдельной кривой площадей при размыве
(кривая ОБ и точка б на рис. 22-VII). Это положение наглядно видно на
рис. 22-VII, где точки а и б лежат на одной ординате.
Для дальнейшего уменьшения отверстия моста можно предусматривать
одновременно срезку русла и размыв. В этом случае расчет отверстия моста
может быть также произведен графически с соответствующей корректировкой
за счет срезки кривой накопления рабочей площади при размыве. Однако при
горизонтальной двусторонней срезке и в этом случае значительно проще и
удобнее пользоваться аналитическим способом подсчета, применяя формулу
(33-VII):
Й
Р
L = -----тт- (*). (33-VII)
ЛУВВ(Р%) — Пс
В приведенной формуле все обозначения остаются прежними.
Дальнейшее совершенствование методов расчета
отверстий мостов
Несмотря на то, что изложенные выше методы расчета отверстий мостов
применяются при проектировании железных дорог до настоящего времени, на
современном уровне изучения условий протекания воды под мостом и динамики
русловых процессов имеются все основания считать эти методы основанными на
чрезмерной схематизации явлений. Произведенные исследования установили
несоответствие во многих случаях принципа проф. Н. А. Белелюбского факти-
ческим условиям работы мостовых переходов. Практика многолетней эксплуа-
тации больших и средних мостов не подтвердила некоторые важнейшие по-
ложения указанного принципа о том, что размыв русла возникает лишь
в том случае, когда средняя скорость течения под мостом превысит сред-
нюю бытовую скорость в русле, и что размыв прекратится, когда средняя ско-
рость под мостом уменьшится до бытовой скорости в русле. Не подтвердилось
и положение о пропорциональном размыве русла во всех точках живого сечения.
В действительности вследствие значительного различия глубин в поймен-
ных и русловых пролетах моста наблюдаются различные скорости течения
меньше и больше средней бытовой скорости в главном русле. Кроме того,
было установлено, что размыв в русловых пролетах моста нередко прекращает-
ся при средней скорости течения большей, чем среднебытовая. Это соответствует
гидравлике потока: повышенный уклон потока вследствие подпора и увеличен-
ная против бытовой глубина неизбежно приводят к увеличению средней ско-
рости течения. И, наконец, схематизация расчета глубин после размыва АП.Р про-
порционально коэффициенту размыва не учитывает сложной динамики русло-
вых процессов и геоморфологии русла.
По приведенным положениям изложенные выше методы расчета отверстий,
основанные на принципе проф. Н. А. Белелюбского, уже не соответствуют сов-
ременному уровню изученности русловых процессов и должны применяться
с должной осторожностью и сопоставительными расчетами. Наиболее
целесообразная сфера их применения — приближенные расчеты для предвари-
тельной стадии проектирования.
Для более же ответственных расчетов должны применяться методы опреде-
ления отверстий, основанные на учете динамики русловых процессов.
Развитие исследований в СССР и работы ряда авторов (Е. В. Болдакова.
Л. Г. Бегама, Л. Л. Лиштвана, О. В. Андреева, И. И. Херхеулидзе и др.>
по изучению физических процессов, происходящих при размыве, движения
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
43
наносов в речных руслах, изменения скоростей потока, естественных перефор-
мирований русла и др.,позволили за последние годы внести некоторые изменения
в основы расчета отверстий мостов, отойти от «статики» речного русла, приня-
той в принципах Белелюбского, и перейти к учету динамики русловых процес-
сов и баланса наносов в свободном и сжатом сечениях. Эти исследования еще
не завершены, однако накопленный экспериментальный материал позволяет со-
четать дальнейшие исследования с практическим применением новых методов
расчета отверстий с учетом руслового процесса.
Расчет отверстий с учетом руслового процесса
Речной поток под воздействием силы тяжести непрерывно перемещает
от истока к устью не только определенные объемы воды, но и некоторое
количество взвешенных в воде и влекомых по дну наносов — твердой фазы
потока. Перемещения твердой фазы, усиливающиеся в паводок и ослабеваю-
щие в межень, и создают русловый процесс, выражающийся в закономерных
деформациях дна речного русла и его берегов.
Произведенные в последние годы исследования ЦНИИС, Мосгипротранса,
Союздорпроекта, МАДИ и др. установили необходимость учета руслового про-
цесса при расчете отверстий мостов на основе баланса притока-выноса наносов.
Явление этого баланса заключается в том, что в каждом сечении речного русла
приносится и уносится примерно одинаковое количество наносов, чем обеспе-
чивается относительная стабильность дна. В этом случае русло находится в
состоянии «динамического равновесия».
При стеснении речного потока сооружениями мостового перехода происхо-
дит местное повышение скорости течения и увеличивается способность потока
взвешивать и переносить частицы грунта. Вследствие этого в подмостовом се-
чении вниз по течению уносится больше частиц грунта, нежели их прибывает
сверху, и баланс притока-выноса наносов нарушается, что и приводит к размыву
подмостового сечения. Размыв прекратится, когда транспортирующая способ-
ность потока на сжатом участке реки придет в соответствие с элементами по-
тока — средней скоростью, средней глубиной, геологической характеристи-
кой русла и рабочей площадью потока.
Учет всех процессов размыва представляет значительную сложность и
основывается как на установлении эмпирических зависимостей русловых
скоростей и баланса наносов, так и на попытках хотя бы упрощенного теоре-
тического решения уравнения баланса наносов.
Чем меньше отверстие моста и первоначальная рабочая площадь живого
сечения под мостом при расчетном уровне воды, тем больший возможен размыв
при пропуске расчетного расхода. В то же время чем больше принимается раз-
мыв под мостом, тем напряженнее будут работать все сооружения мостового пе-
рехода: на насыпи подходов будет влиять больший подпор; на струенаправля-
ющие дамбы, конусы и опоры моста — большие скорости течения и больший
размыв. Следовательно, эти элементы мостового перехода при меньшем отвер-
стии моста потребуется сооружать мощнее «применять более тяжелые типы
укреплений, более глубокое заложение ф; зментов и т. п.).
Так как всегда возможно ожидать пропуск под мостом расходов воды не-
сколько больше расчетного, то и в эксплуатации мост с меньшим отверстием
потребует больших расходов по водоборьбе создание более мощных запасов
камня, фашин и других противоаварийных материалов).
Наиболее экономичное решение должно выбираться на основании сравне-
ния вариантов перехода с различными отверстиями моста, исходя из следующих
положений. С уменьшением отверстия моста сокращается стоимость пролетных
строений, а также стоимость опор за счет возможного сокращения их числа.
В то же время уменьшение отверстия вызывает увеличение строительной стои-
мости за счет удорожания регуляционных сооружений и подходов вследствие
увеличения подпора перед мостом. При сокращении отверстия увеличиваются
также эксплуатационные расходы по водоборьбе. На основе расчетов сцшн-
44
ГЛАВА VII
мости мостового перехода при разной величине допускаемого размыва русла и мо-
жет быть найдена оптимальная величина отверстия моста.
При расчетах отверстия моста необходимо исходить из того, что русло рек
в большинстве случаев (за редким исключением скальных русел горных водо-
токов) сложено из размываемых грунтов с различным напластованием их
в каждом отдельном случае. Задачу вычисления величины отверстия моста,
которому соответствовал бы принятый заранее коэффициент размыва, нельзя
решить однозначно, так как размыв зависит не только от стеснения потока, но
и от геологической характеристики слоев грунта по ширине отверстия, т. е.
от величины самого отверстия. Поэтому величина отверстия моста L с заданным
или желаемым коэффициентом размыва может быть получена только подбо-
ром. Эту задачу удобно решать путем построения зависимости Р = f(L),
где Р — коэффициент размыва, равный отношению средней глубины после раз-
мыва Лсрп.р к средней глубине до размыва Лсрд.р; L — отверстие моста в свету,
исчисляемое по расчетному уровню воды.
Для того чтобы построить зависимость Р = /(L) на данном мостовом пе-
реходе, нужно иметь следующие данные:
а) величину расчетного расхода воды заданной вероятности превышения;
б) отметку уровня воды в створе перехода, соответствующую расчетному
расходу;
в) профиль живого сечения реки с нанесенным геологическим разрезом
по оси перехода и подробной характеристикой грунтов;
г) отметку уровня намечаемой срезки грунта под мостом.
Задаваясь последовательно различными величинами отверстий (начиная,
например, с отверстия, равного ширине главного русла реки, как наименьшего
возможного) и примерными величинами пролетов проектируемого моста, для
каждого отверстия L вычисляют величины коэффициентов размыва и строится
зависимость Р = f(L).
Вычисления коэффициентов размыва для различных значений L удобно
производить по следующей схеме:
L (л) й (JK) СР Д-Р h (л) ср п.р h ср п.р р= h Ср Д-Р
Величина йсрд.р определяется по формуле
лсрд.р = J М, (34-VII)
где а> — площадь живого сечения под мостом при расчетном уровне
с учетом срезки грунта (м2), определяемая по профилю перехода;
р. — коэффициент сжатия потока (см. табл. 1-VII).
В случае значительной косины перехода (более 10°) величины L и © опре-
деляются по проекции на нормальное пересечение водотока.
Наиболее трудоемкой задачей является определение средней глубины
под мостом после размыва Лсрп. Р, которая зависит от стеснения потока и
от геологического строения подмостового русла, а также от наличия или
отсутствия наносов в реке.
Формула для вычисления Аср п выведена, исходя из предположения, что в ре-
ках, несущих ианосы, баланс их в сжатом подмостовом сечении восстановится и размыв
в русловой части отверстия прекратится при средней скорости течения после размыва
гл р, большей бытовой средней скорости в русле v6 при расчетном уровне воды, т. е.
при &п > v6. При выводе использованы натуральные зависимости средней ско-
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
45
рости течения в процессе размыва русла от средней его глубины, предложенные
Л. Л. Лиштваном 2.
Для подмостовых русел, сложенных однородными грунтами, средняя глу-
бина после размыва при данной величине отверстия L определится из формулы
Асрпр= (35'VII>
где Qp — расчетный расход (м3/сек)-,
йр — средняя глубина русла реки при расчетном уровне (л);
v6 — средняя скорость в русле при расчетном уровне (м/сек), прини-
маемая по материалам гидрологических изысканий;
р. — коэффициент сжатия потока, принимаемый по табл. 1-VII, состав-
ленной А. И. Ожерельевым;
х—показатель степени редукции скорости по глубине, зависящий от
характеристики грунтов подмостового русла и принимаемый по
табл. 2-VII.
Таблица I-VII
Коэффициенты сжатия потока р.
Средняя скорость под мостом до размыва (м/сек) Длина пролетов в свету (м)
15 30 60 100 и более
Менее 1,00 ... 1,00 1,00 1,00 1,00
1,00 0,98 0,99 1,00 1,00
2,00 0,95 0,98 0,99 0.99
3,00 0,93 0,96 0,98 0,99
4,00 и более 0,91 0,95 0,98 0,99
Таблица 2-VII
Параметры формулы глубины размыва
Наименование грунтов, слагающих русла (по преобладающим фракциям) Средний диаметр фракций грунта (мм) X I 1 + х
Несвязные грунты
Тонкий пылеватый песок 0.15 0,42 0,70
Мелкий песок и супесь 0.50 0,41 0,71
Крупный песок и средний песок с гравием . . 2.5 0,38 0,73
Мелкая галька с гравием и песком 15,0 0,33 0,75
Крупная галька с гравием 60.0 0,29 0,78
Крупный булыжник с галькой ......... 250,0 0,25 0,80
Связные грунты
Малоплотные глины и суглинки при объемном
весе сухого грунта 7~1,00 -— 0,44 0,69
Среднеплотные глины и суглинки при объемном
весе сухого грунта 'f~l,4 -—- 0,35 0,74
Плотные глины и суглинки при объемном весе
сухого грунта у—1,8 — 0,29 0,78
Если в процессе размыва обнажаются слои грунта, отличные от верхнего слоя,
слагающего бытовое русло, то для определения средней глубивы /гср п производится
построение линии дна подмостового русла после размыва. Методика такого построения
в определения средней глубины после размыва при неоднородном геологическом строе-
нии подмостового русла излагается в Наставлеинн по изысканиям и проектированию
железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки.
1 Л. Л. Л и ш т в а н. Методические указания по применению русловых зависи-
мостей при проектировании мостовых переходов. Проект. М., 1960 (ЦНИИС).
46
ГЛАВА VII
Прсле построения зависимости Р = f(L) для различных значений L вычи-
сляются величины подпоров перед мостом (§ 5), скорости течения под мостом
и с учетом этих данных определяется ориентировочная строительная стоимость
всех сооружений мостового перехода. На основе всех этих расчетов возможно
отыскание оптимального отверстия моста.
Ввиду сложности расчетов, связанных с определением средней глубины
после размыва, для построения зависимости Р = /(£) в большинстве случаев
можно ограничиться расчетом отверстия применительно к значениям коэффи-
циентов размыва, устанавливаемых нормами проектирования железных дорог.
Установленные НиТУ 1960 г. наибольшие допускаемые коэффициенты общего
размыва, основанные на исследованиях ЦНИИС, близки к оптимальным их зна-
чениям для средних условий проектирования мостовых переходов. В табл. 3-VII
приведены величины Рд0П в зависимости от удельного расчетного расхода воды q
на 1 пог. м отверстия моста рассчитанного без размыва и срезки (при Р= 1),
т. е.
q = Qp : L6. Р (м2/сек).
Пользуясь зависимостью Р — f(L) и Данными табл. 3-VII, можно найти от-
верстие моста, соответствующее значению РДОп для расчетных условий.
Т а б л и ц a 3-VII
Наибольшие допускаемые коэффициенты размыва Рдсп
q (м2/сек) 2 и менее 3 5 10 15 20 и более
Рдоп . . . 2,20 2,10 1,70 1,40 1,30 1,25
По принятой величине отверстия моста L составляется наиболее экономич-
ная схема моста с разбивкой его на пролеты, как это изложено ниже, в соответ-
ствии с требованиями судоходства, сплава и условий ледохода, а также учиты-
вая прогноз возможного перемещения русла в пределах выбранного отверстия
моста. Для принятой схемы моста подсчитывается действительная величина
отверстия моста, которая вследствие применения типовых пролетов будет не-
сколько отличаться в ту или иную сторону от выбранной величины отверстия
моста.
Для уточненного отверстия по принятой схеме моста окончательно опреде-
ляется величина средней глубины после размыва А<р П.Р- Кроме того, для приня-
той схемы моста необходимо еще определить максимальную глубину после раз-
мыва /гтах п.р с учетом естественного переформирования русла и происходящего
при этом сосредоточенного размыва, а также величину местного размыва у опор
моста. Эти данные необходимы для уточнения глубины заложения опор моста
при конструктивном его проектировании. Методы и порядок этих расчетов
излагаются в указанном выше Наставлении по изысканиям мостовых переходов.
Приведенные формулы для определения отверстий средних и больших мо-
стов предполагают нормальное к направлению течения пересечение водотока
трассой. В случае необходимости косого пересечения величина от-
верстия моста в свету с учетом косины перехода L' определится по формуле
L' = —^-+M6tga (м), (36-VII)
COSX
где L — отверстие моста, определенное при нормальном пересечении;
а — угол между направлением течения и нормалью к створу перехода;
N — число пролетов моста;
b — ширина опоры моста (м).
Следует иметь в виду, что формула (36-VII), выведенная из чисто геометри-
ческих построений, не отражает всей сложности гидравлических условий про-
текания потока под косым мостом и является лишь приближенным решением
вопроса.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
47
Ориентировочное определение отверстий средних и больших мостов
Для ориентировочных расчетов при сравнении вариантов трассы прибли-
женное определение отверстия среднего или большого моста может быть про-
изведено по формуле, предложенной М. Ф. Срибным и представляющей собой
линейную интерпретацию формулы Каншина с использованием для коэффициен-
тов гидравлической эквивалентности пойм формулы средней скорости Шези —
Маннинга вместо формулы Шези — Базена:
(5 \
^Р+ / j s" ln I ( w)> (37-VII)
Ип Йр J
где т — коэффициент, учитывающий увеличение средней бытовой ско-
рости главного русла для получения средней расчетной ско-
рости под мостом после размыва (т = 0,85 4- 0,95 и прини-
мается в зависимости от плотности грунта);
1р — ширина главного русла (л);
/п — ширина пойм или отдельных их участков (ju);
пр — коэффициент шероховатости главного русла;
пп — коэффициент шероховатости пойм или отдельных их участков;
йр —средняя глубина главного русла (м);
йп — средняя глубина пойм или их участков (м);
L, Р и р. имеют прежние значения.
Особые случаи расчета отверстий мостов
В практике проектирования мостовых переходов встречаются особые
случаи, отличные от рассмотренных обычных условий.
1. Мостовой переход раш юложен взоне подпора от другой реки или в зо-
не приливо-отливных и сгонно-нагонных явлений, наблюдающихся на морских
устьях рек. _ Характерной особенностью этих случаев является несовпадение
максимального уровня с максимальным расходом воды. Наибольший уровень
воды в створе перехода наступает в моменты: наибольшего подпора при про-
хождении пика паводка на подпирающей реке, наибольшего ветрового нагона
или наибольшего прилива морской воды. Максимальный же расход воды соот-
ветствует наибольшей интенсивности спада подпертого уровня воды вследст-
вие спада паводка на подпирающей реке или прекращения нагонных и прилив-
ных явлений.
Самым неблагоприятным для гидравлической работы отверстия является
случай совпадения во времени наибольшей интенсивности спада подпертой во-
ды с прохождением пика расчетного паводка на пересекаемой реке. В этом
случае в подмостовом сечении будут наблюдаться наибольшие скорости те-
чения и наибольший размыв.
Задачей расчета является установление уровня, соответствующего наиболь-
шему расходу воды, и определение размыва методами, изложенными выше.
2. Мостовой переход расположен вверх нем бьефе плотины,
в пределах водохранилища. Особенностью этого случая является зависимость
гидравлической работы отверстия проектируемого моста от режима водохра-
нилища, сроков и интенсивности его наполнения в паводковый период и сра-
ботки его в меженный период; размеров сброса воды через водосбросные устрой-
ства плотины; расположения перехода в зоне движения или осаждения нано-
сов, в зоне заторов льда или вне ее. В водохранилищах происходит задержка
и отложение наносов и если створ перехода расположен вблизи плотины, где
движение наносов почти полностью прекращается, отверстие моста рассчиты-
вается на неразмывающие скорости течения. Во всех случаях отверстие моста,
расположенного в водохранилище, рассчитывается на пропуск сбросного расхо-
да заданной вероятности превышения при соответствующем ему уровне воды.
48
ГЛАВА VII
3. Мостовой переход расположен в нижнем бьефе, непосредствен-
но ниже плотины. Для этого случая характерной является работа отверстия
моста на пропуск сбрасываемого через плотину расхода воды заданной вероят-
ности превышения, причем расход этот не содержит наносов и проходит по бы-
товому руслу реки при уровнях воды, которые должны устанавливаться в со-
ответствии с бытовым уклоном и шероховатостью ложа потока. Вследствие от-
сутствия наносов расчет и в этом случае производится по неразмывающим ско-
ростям течения.
Если мостовой переход располагается в нижнем бьефе некапитальной пло-
тины, не рассчитанной на пропуск расходов заданной вероятности превышения,
то предусматривается возможность прорыва такой плотины и прохождение под
мостом волны прорыва (внезапного попуска).
4. Как правило, на мостовом переходе проектируется одно водопропускное
отверстие. Однако в некоторых случаях, например на поймах, пропускающих
большую часть расчетного расхода, при наличии на пойме вдали от главного
русла мощной протоки, пропускающей близкий к русловому расход воды,
может оказаться экономически целесообразным устройство дополнитель-
ных водопропускных отверстий, что допускается НиТУ как исключение. Такое
решение уменьшает подпор (см. ниже§ 5), снижает высоту пойменной насыпи и
облегчает ее работу при пропуске паводков, а также уменьшает общую стоимость
моста, так как пойменный мост будет иметь значительно меньшую высо-
ту и меньшие пролеты. Особенности расчета групповых отверстий подробно
изложены в Наставлении по изысканиям и проектированию мостовых перехо-
дов1. Там же изложены и другие, описанные выше, особые случаи расчета от-
верстий мостов.
Назначение величины пролетов и подмостовые габариты
Вопросы разработки и сравнения вариантов схем больших и средних мо-
стов в настоящем курсе не рассматриваются, так как они являются предметом
курса мостов. Здесь необходимо рассмотреть лишь некоторые вопросы, связан-
ные с назначением величины пролетов и учетом подмостовых габаритов, влия-
ющих на проектирование продольного профиля дороги в зоне расположения
моста.
Величина пролетов больших и средних мостов обусловливается, с одной
стороны, экономическими соображениями, а с другой,—требованиями судоход-
ства, сплава и условиями ледохода.
С точки зрения экономики величина пролетов зависит от высоты моста
и от геологических условий: чем больше высота моста и чем сложнее геологи-
ческие условия, тем дороже оказываются опоры и потому тем большие пролеты
оказываются выгоднее. Поэтому, в частности, в пределах главного русла и воз-
можных его перемещений целесообразнее назначать большие пролеты, чем на
поймах, где глубина заложения опор меньше и устройство оснований под опо-
ры обычно проще и дешевле, чем в главном русле.
При размещении судоходных пролетов в плане необходимо учитывать не
только современное положение русла и судовых ходов, но и возможное их
смещение вследствие естественного переформирования русла.
Требования к подмостовым габаритам и величине мосто-
вых пролетов изложены в действующих в настоящее время Нормах (НСП
ЮЗ-52)2, определяющих поперечное (перпендикулярное к направлению те-
чения) очертание границ пространства в пролете моста, которое должно оста-
ваться свободным для беспрепятственного пропуска судов и для сплава леса.
1 Наставление по изысканиям железнодорожных мостовых переходов через водо-
токи. М , 1957 (Минтрансстрой СССР. Главтранспроект).
2 Нормы проектирования подмостовых габаритов на судоходных и сплавных реках
и основные требования к расположению мостов (НСП 103-52). М., Госстройиздат,
1952. (Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства).
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
49-
Этими нормами устанавливаются также наименьшая величина судоходных
пролетов и величина возвышения низа пролетных строений над расчетным,
судоходным уровнем в зависимости от класса внутренних водных путей, так.
называемый подмостовой габарит (приложение 2).
По условиям предупреждения заторов при пропуске льда величину про-
летов на уровне высокого ледохода рекомендуется принимать не менее 15 м
при слабом ледоходе и не менее 40 м при сильном ледоходе.
Для предварительного определения минимально возможной отметки про-
ектной линии на мосту необходимо установить отметку расчетного судоходного
уровня и класс реки, от которого зависит минимальная величина наибольшего,
судоходного пролета и потребное возвышение низа пролетного строения над
расчетным судоходным уровнем. В зависимости же от типа пролетных строений
и выбранного рода материалов может быть определена строительная высота
пролетных строений, т. е. расстояние от низа этих последних до подошвы рель-
сов. Уточнение этой отметки возможно только после разработки вариантов
схемы моста и выбора наиболее рационального варианта.
На переходах судоходных и сплавных рек минимальная отметка
проектной линии на мосту Нт1п определяется по формуле
Нт1п — НРСУ + ^габ + с — ^б (.М), (38-VII)
где Нрсу — отметка расчетного судоходного уровня воды;
йга6 — подмостовой габарит—минимальное возвышение низа пролетного-
строения над расчетным судоходным уровнем;
с — строительная высота пролетного строения от низа его до по-
дошвы рельса, зависящая от типа пролетного строения и вели-
чины пролета;
Л6 — возвышение подошвы рельса над отметкой бровки полотна, за-
висящее от рода балласта.
Отметка расчетного судоходного уровня воды (Ярсу) по экономическим,
соображениям может приниматься несколько ниже отметки уровня, соответст-
вующего расчетному расходу, по которому определяется отверстие моста. Такое
положение основывается на том, что с увеличением высоты моста сильно возра-
стает стоимость опор и подходов и экономически целесообразно устанавливать
расчетный судоходный уровень воды с несколько большей вероятностью пре-
вышения, допуская, что в годы превышения этого уровня некоторые, только
наиболее высокие суда, должны будут задерживаться на несколько дней в ожи-
дании спада воды под мостом до расчетного судоходного уровня.
Для определения отметки расчетного судоходного уровня воды по дейст-
вующим нормам (НСП 103-52) необходимы, как правило, данные водомерных
наблюдений на реке не менее чем за 15 лет.
Для рек, используемых исключительно для молевого сплава леса, расчет-
ный уровень принимается по наивысшему уровню сплава, устанавливаемому
по согласованию с местными органами лесной промышленности.
Для снижения высоты и стоимости моста, наряду с вариантами пролет-
ных строений с ездой понизу, могут также рассматриваться варианты с развод-
ными и подъемными пролетами.
Величины береговых (несудоходных и несплавных) пролетов, если отсут-
, ствует ледоход и нет оснований для перемещения русла в эти пролеты, назна-
чаются по экономическим соображениям и обычно они бывают меньше величины
судоходных пролетов.
Так как отметка проектной линии на мосту определяется судоходными
пролетами [формула (38-VII)}, то в береговых пролетах при той же отметке
и отсутствии необходимости обеспечить указанный подмостовой габарит
представляется возможность широкого применения железобетонных балочных
и арочных пролетных строений с ездой поверху, являющихся более эконо-
мичными.
•50
ГЛАВА VH
§ 5. ПОДХОДЫ к МОСТУ И РЕГУЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Проектирование подходов к мосту
При большой ширине пойм в месте перехода для уменьшения объема зем-
ляных работ следует, выдерживая на мосту площадку необходимой по НиТУ
длины, спуститься от нее уклоном вплоть до руководящего, до минимально
допустимой отметки на пойме, как это показано на рис. 23-VII. Если дли-
на моста превышает минимальную длину площадки, то может быть допу-
щено расположение на уклонах даже береговых пролетов моста (при усло-
вии применения в них пролетных строений с балластным слоем).
Рис. 23-V1I. Схематический профиль на подходах к мосту и кривые подпора и спада
в поперечном направлевии:
а—подпор с верховой стороны; б—спад с низовой стороны
Минимальная отметка бровки полотна на поймах
Hmin определяется требованиями НиТУ о возвышении земляного полотна не
менее чем на 0,5 м над наибольшим уровнем высоких вод //у в в (о,зз%) с уче-
том подпора и высоты волны:
/^min= ^УВВ(0,33%) + Z + йнаб + 0,5 (м), (39-VII)
где #увв(о,зз%) — отметка уровня высоких вод с вероятностью превышения
1 :300 (0,33%);
z — величина подпора, создаваемого в связи с постройкой
моста;
^иаб — высота набега волны на откос насыпи, измеряемая от спо-
койного уровня воды.
При наличии ряда максимальных годовых отметок верха волны к расчету
для'определения отметки бровки полотна принимается отметка верха волны за-
данной вероятности ее превышения (1 : 300), получаемая в результате обработ-
ки статистического ряда.
Водная поверхность в районе мостового перехода представляет собой
с верховой стороны воронку сложного очертания, а с низовой стороны конус
растекания. В силу недостаточной еще изученности этих явлений излагаемые
ниже расчеты подпора перед мостом в продольном и поперечном направлениях
являются приближенными и требуют в сложных случаях проверки путем моде-
лирования переходов.
Подпор перед мостом образуется вследствие того, что мостовой переход вы-
зывает стеснение живого сечения реки, и пойменный поток, преграждаемый под-
ходной насыпью, направляется в отверстие моста с повышенной скоростью.
В связи с этим перед мостом создается уклон водного зеркала в поперечном на-
правлении (вдоль насыпи) от границ поймы к мосту. Кроме того,несколько уве-
личивается уклон реки перед мостом в продольном направлении. Эти изменения
уклонов в продольном и поперечном направлениях и определяют подпор перед
мостом.
В продольном направлении (вверх по реке) подпор z' перед
мостом распространяется на значительное протяжение (рис. 24-VII), тем боль-
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
51
шее, чем меньше уклон реки. Наибольшая величина подпора г' теоретически
определяется по общеизвестной формуле гидравлики
, V2 — Vo
Z =-----о----
2g
W,
где v — средняя расчетная скорость под мостом (м/сек), принимаемая с уче-
том 50% от полного размыва;
По — средняя бытовая скорость всего живого сечения водотока, включая
поймы (м/сек).
Наблюдения над существующими мостовыми переходами показывают, что
в действительности величина подпора больше получающейся по этой формуле.
Поэтому величину подпора перед мостом определяют по формуле (40-VII)
z' = т) (v2 — vl) (м), (40-VII)
где т] — эмпирический коэффициент, учитывающий неравномерность распре-
деления скоростей по сечению потока и различное сопротивле-
ние течению на поймах. Этот коэффициент, по исследованиям
Л. Л. Лиштвана, может приниматься в пределах т; = 0,05 4-0,15
(меньшие значения для горных рек и для рек с очень малой пой-
мой, а большие для рек низинных и для рек с очень большой
поймой).
Подпор, подсчитанный по формуле (40-VII), располагается выше перехода
{см. рис. 24-VII) примерно на расстоянии, равном отверстию моста. Непосред-
ственно перед мостом подпор
уже не сказывается и потому
добавлять его величину к от-
метке уровня воды под мо-
стом (как иногда делают) нет
оснований.
В поперечном на-
правлении подпор пе-
ред мостом распространяется
от устоев моста к границам
разлива, вызывая постепенное
повышение зеркала воды не-
посредственно у пойменных
насыпей С верховой стороны ₽ис- 24'V1I. Подпор перед мостом
перехода. Это повышение учи-
тывается в формуле (39-VII) в виде подпора z. С низовой стороны вода,
пройдя мост, растекается вдоль насыпи на поймы, вследствие чего создается
спад воды от моста к границам разлива. Кривые подпора а и спада воды б в
поперечном направлении с верховой и низовой стороны мостового перехода
нанесены схематически пунктиром на рис. 23-\ II.
Как видно из рис. 23-VII и 24-\ II, от устоев моста, на расстоянии,
примерно равном отверстию моста, уровень воды повышается с верховой
стороны на величину z'; далее в с-бе стороны до границ разлива уровень
подпертой воды повышается поперечным уклоном tnB, который зависит от
отношения средней бытовой глубины на пойме hr к средней глубине на
пойме с учетом подпора Ла = hr + z' и для средних условий может опре-
деляться как гпв = 0,25 г’б (°/оо), где i6— бытовой уклон потока при расчет-
ном уровне воды.
Уклон растекания потока с низовой стороны насыпи подходов обычно
принимается равным inH=0,5 io-
При значительной ширине поймы следует разбивать ее на несколько уча-
стков и определять г в конце каждого участка, что даст возможность изменять
минимальную отметку бровки полотна на протяжении подходов и за счет этого
несколько снизить объем земляных работ.
52
ГЛАВА VII
Повышение уровня воды у пойменных насыпей с верховой стороны и спад
его с низовой стороны (см. рис. 23-VI1) создают разность уровней, возрастающую
от моста к границам разлива. При большой разности уровней следует делать
поверочный расчет насыпи на работу ее как плотины.
Высота волны должна устанавливаться для проектирования как
подходных участков земляного полотна, так и регуляционных сооружений.
В расчет вводится высота набега волны на откос над горизонтом спокойной
воды /гНаб, показанная на рис. 25-VII и определяемая по формуле Н. Н. Джун-
ковского
ftHa8 = 3,2ftlllftBtga (л), (41-VII)
где йв— высота свободной волны, считая от впадины до гребня (лг);
а —угол наклона откоса насыпи к горизонту;
/гш — коэффициент, зависящий от шероховатости откоса и равный: для
гладкой поверхности (бетонная одежда) — 1,00; для мощеных и
одернованных откосов — 0,90; для земляных откосов, укрепляемых
каменной наброской в один-два слоя, — 0,75.
Рис. 25-VII. Схема элементов волны с иабегом
Высота свободной волны hB может быть определена в зависимости от рас-
четной скорости ветра, длины разгона волны и глубины водоема.
Детальный расчет свободной волны для различных условий приводится
в Наставлении по изысканиям железнодорожных мостовых переходов через
водотоки, 1957 г.
Назначение и типы регуляционных сооружений
Основное назначение регуляционных сооружений на мостовом переходе
определяется следующими задачами:
1) обеспечить плавный ввод потока с прегражденных насыпью пойм в мо-
стовое отверстие и устранить косые течения при проходе высоких вод, а также
обеспечить плавный вывод потока из-под моста и безопасное для пойменных на-
сыпей растекание его за мостом;
2) обеспечить возможно более равномерное распределение расхода между
всеми пролетами моста (а при одном пролете — по всему отверстию), не допу-
ская сосредоточенных размывов у конусов моста;
3) не допускать опасного для устойчивости насыпи течения вдоль насыпи
вблизи ее откосов с верховой стороны и опасного для устойчивости подходов
перемещения главного русла и размывов берегов.
Регуляционные сооружения в ряде случаев имеют большую строительную
стоимость, соизмеримую со стоимостью самого моста. Поэтому в сложных слу-
чаях правильное решение должно основываться на разработке и сравнении
вариантов, причем иногда может оказаться выгоднее увеличить отверстие
и глубже заложить фундаменты опор моста, чем делать дорогостоящие регуля-
ционные сооружения.
Регуляционные сооружения по характеру их работы можно разделить
на две группы:
1) сооружения, регулирующие пойменные потоки;
2) сооружения, регулирующие русловые потоки.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
53
Сооружения первой группы, воздействуя на поток, почти не несущий нано-
сов, достаточно надежно изменяют в желаемом направлении его течение. Со-
оружения второй группы воздействуют на насыщенный наносами поток, непре-
рывно изменяющий свое ложе; поэтому они не могут полностью закрепить
необходимое положение русла и часто носят временный характер.
К сооружениям, регулирующим пойменные потоки, относятся:
а) верховые струенаправляющие дамбы;
б) низовые струенаправляющие дамбы;
в) траверсы у пойменной насыпи;
г) водораздельные дамбы и дамбы обвалования.
Рис. 26-VII. Общая схема регуляционных сооружений
Устраиваются эти сооружения, как правило, незатопляемыми при проходе
высоких паводков с вероятностью превышения 1 : 300.
К сооружениям, регулирующим русловые потоки, относятся:
а) береговые укрепления в виде береговых опоясок, гибких покрытий
и т. п.;
Ь) запруды на рукавах русла и протоках;
в) траверсы и полузапруды (буны), стесняющие русловую зону и продоль-
ные'дамбы, связывающие систему таких сооружений;
г) искусственные русла, спрямляющие излучины реки, разработка поймен-
ных берегов под мостом (срезка).
Эти сооружения устраиваются как не затопляемыми при проходе павод-
ков (сооружения, стесняющие русловую зону, некоторые виды береговых опоя-
сок и т. п.), так и затопляемыми (запруды, полузапруды).
На рис. 26-VII показаны наиболее характерные типы регуляционных со-
оружений. Выбор формы, размеров и расположения регуляционных сооруже-
ний наиболее обоснованно может быть установлен при моделировании мостово-
го перехода. Некоторые общие положения при проектировании регуляцион-
ных сооружений приводятся ниже.
Проектирование регуляционных сооружений
Струенаправляющие дамбы. Эти регуляционные сооружения
проектируются не затопляемыми при наивысших паводковых уровнях. Задачам
плавного ввода потока в отверстие и вывода его из-под моста наиболее удовлет-
воряют криволинейные дамбы, как это видно из рис. 27-VII, где схематически
показаны условия обтекаемости дамб разных очертаний.
54
ГЛАВА VII
В случае необходимости отжатия потока от того или иного берега приме-
няются дамбы с прямыми вставками, причем прямая вставка должна быть тем
большей, чем большее требуется отжатие потока от данного берега (рис. 27,6-
VII и рис. 27, e-VII).
На протяжении всей истории строительства железнодорожных мостов ве-
струенаправляющих дамб, однако-
до последнего времени ни в СССР,
ни за рубежом этот вопрос не по-
лучил полного решения.
Принятый в настоящее время
в СССР метод расчета размеров н
формы струенаправляющих дамб-
приводится в Наставлении по изыс-
каниям и проектированию мостовых
лись поиски наиболее обтекаемой формы
переходов. Однако во всех сложных
Рис. 27-VII. Обтекаемость дамб разных случаях(косых переходов, пересече-
очертаний ний русла в излучине и т. п.) досто-
верные решения требуют модельных
лабораторных исследований. В настоящее время моделирование мостовых пере-
ходов значительно облегчено широким внедрением в практику лабораторных
исследований аэродинамических испытаний моделей, для которого нужны
стенды значительно меньших размеров и более простое оборудование, чем
для гидродинамических испытаний.
Рис. 28-VII. Расположение струенаправляющих дамб и траверсов
Траверсы устраиваются перпендикулярно или .наклонно под углом
70—80° к насыпи подходов с верховой стороны пойм и назначаются для защиты
откосов насыпи и берм от подмывов и для отбоя течения вдоль насыпи к го-
лове струенаправляющей дамбы (рис. 28-VII). В большинстве случаев травер-
сы делаются, как и струенаправляющие дамбы, не затопляемыми при наивыс-
ших паводковых горизонтах. Траверсы следует располагать на расстоянии,
равном не более четырехкратной их длине. При этом для уменьшения кубату-
ры земляных работ и обеспечения лучшей работы траверсов полезно назна-
чать их в повышенных местах поймы.
Если излучина реки (или рукав ее) близко подходит к пойменной насыпи,
то в таких местах, ввиду повышенных скоростей потока высоких вод, следует
располагать траверсы чаще, примерно на расстоянии двух-трехкратной их
длины.
Ширина струенаправляющих дамб и траверсов поверху составляет 2—4 м
в зависимости от скорости течения, глубины потока и интенсивности ледохода;
в головной части дамб и траверсов эта величина в 1,5—2 раза больше.
МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
55
Отметка бровки дамб и незатопляемых траверсов должна быть не менее
чем на 0,25 м выше уровня высоких вод с вероятностью превышения 1 : 300
с учетом подпора и высоты волны.
Водораздельные дамбы применяются в тех случаях, когда
возможен нежелательный перелив паводковых вод из большего в меньший водо-
ток, что обычно имеет место при трассировании линии по речной долине и пере-
сечении крупных и мелких прито-
ков реки в их устьевых участках
(рис. 29-VII).
Дамбы обвалования
применяются в тех случаях, когда
некоторые железнодорожные уст-
ройства располагаются вблизи
мостового перехода на затопляемой
пойме (пристанционные поселки,
дома охраны и т. п.). Эти дамбы
ограждают указанные сооружения
Рис. 29-VII. Водораздельная дамба на мо-
стовом переходе:
а — водораздельная дамба; б—трасса перехода
от затопления.
Водораздельные и обваловы-
вающие дамбы проектируются по
специальному расчету как плоти-
ны, выдерживающие односторон-
ний напор воды, причем поперечное
в теле и под основанием дамб. Верх этих дамб назначается на 0,5 м‘ выше
наивысшего уровня воды, вероятности превышения 1 : 300 с учетом подпора
сечение их проверяется на фильтрацию
и набега волны.
Сооружения, регулирующие русловой поток,
как правило, работают с различной степенью активности в зависимости от типа
руслового процесса. На равнинных реках хорошо работают укрепления размы-
ваемых вогнутых берегов в виде береговых опоясок, траверсов, бун и полуза-
пруд, корень которых врезается в,
береговой откос, а голова выводится
в русло (рис. 30-VII). Такие полуза-
пруды, подобно траверсам, отбивают
течение от берега и создают отложе-
ние наносов, прекращая тем самым
размыв.
Длина полузапруд и расстояния
между ними устанавливаются в зави-
симости от местных условий. Обычно
Р .с. 30-VII. Полузапруды на излучине расстояние между полузапрудами при-
реКИ нимается от 2 до 10 длин самой полу-
запруды; головы полузапруд должны
создавать плавную кривую с очертанием прилегающих участков берега
(пунктирная линия на рис. 30-VII). F
Полузапруды располагаются нормально к направлению течения или же-
образуют небольшой угол с нормалью к течению. Гребню полузапруд придает-
ся постепенно уменьшающийся уклон — от 1 ; 10_____1 : 25 у берега до
1 : 100 — 1 : 300 в головной части. Материалом для полузапруд обычно мо-
гут служит камень или габионные тюфяки (проволочные ящики, загружаемые
галькой). Ширина полузапруд поверху принимается от 1,5 до 2 м, откосы— от
1:1,5 до 1:2.
При наличии в районе мостового перехода действующих протоков (рука-
вов и староречий) они закрываются у своих истоков запрудами прямого очер-
тания в плане, располагаемыми перпендикулярно к направлению закрывае-
мых протоков (см. рис. 26-VII). Верх таких запруд проектируется на уровне
бровок этих протоков. При высоте запруды до 2.и она отсыпается из камня- при
большей высоте тело запруды обычно сооружается из грунта с укрепляем
56
ГЛАВА VII
его каменной наброской. Ширина запруд поверху принимается 2—3 ж; откосы
запруд с верховой стороны назначаются не круче 1 : 2, а с низовой стороны
1 : 3.
Для защиты вогнутых берегов извилистых рек от размыва могут также
применяться различные берегоукрепительные устройства, за-
ключающиеся в укреплении берегов русла мощением (одиночным или двойным),
габионами, каменной наброской, а также
I I индустриальными типами креплений из
I I К сборных армированных бетонных плит.
д 1 IX Как выше указывалось, с целью умень-
М шения отверстия моста применяется так
f/ \ называемая срезка русла, т. е.
& \ \ у) планировка берегов реки в пределах от-
\ \ tf верстия моста.
। । Срезка под мостом, увеличивая шири-
I I ну бытового русла, относится одновремен-
V / 19 но к мероприятиям, регулирующим русло-
\J Iff вой поток; поэтому при проектировании ее
F ff необходим учет руслового процесса на дан-
/ г ной реке. Срезку грунта можно применять
I I - только на реках равнинных с меандри-
рующим (извилистым) руслом. При этом
рис. 31-VII. План срезки под мостом срезаются только пойменные берега русло-
вой чашки; срезка на выпуклом не задер-
нованном берегу излучины русла не допускается, так как такие срезки бу-
дут снова заполнены наносами при средних уровнях воды в реке.
Для того чтобы срезка не заносилась, она должна обязательно продол-
жаться как в верховую, так и в низовую сторону от оси перехода на протяжении
не менее полной длины струенаправляющих дамб. При этом должно быть обес-
печено плавное сопряжение в плане границ срезки с естественным руслом
:и струенаправляющими дамбами (рис. 31-VII).
В тех случаях, когда мостовой переход приходится назначать в месте, где
русло реки сильно извилисто, для регулирования режима реки и предохранения
•берегов от размыва может потребоваться искусственное спрямле-
ние русла. В месте отхода искусственного русла от бытового русла по-
следнее должно закрываться запрудой или продольной дамбой. При коротких
спрямлениях и достаточно большой высоте насыпи, перекрывающей старое
русло, запруду выше перехода можно не делать, в этом случае короткий участок
старого русла быстро заполнится наносами и отомрет.
Устройство искусственного русла требует обычно выполнения весьма
большого объема работ, для уменьшения которого может предусматриваться
последующий размыв русла под мостом. При этом, чтобы обеспечить надлежа-
щую скорость в искусственном русле, гарантирующую от отложения в нем на-
носов, необходимо назначать соответствующую глубину искусственного рус-
ла, определяемую гидравлическими расчетами. На судоходных и сплавных ре-
ках спрямление русла производится только при согласовании с Министерст-
вом речного флота и другими заинтересованными организациями.
При проектировании мостового перехода большое внимание должно быть
уделено вопросам проектирования подходных пойменных насыпей. Ввиду зна-
чительной обычно высоты этих насыпей составляются индивидуальные проекты
их поперечного сечения и укрепления их откосов на различных участках пойм.
Разработка этих проектов должна базироваться на предварительном тщатель-
ном гидрогеологическом обследовании оснований пойменных насыпей. При этом
необходимо учитывать отметки уровня высоких вод, а также разность этих
отметок с верховой и низовой стороны. Вопросы эти изучаются в курсе cj ст-
ройство железнодорожного пути».
ГЛАВА VIII
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
§ 1. ОСНОВЫ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО СРАВНЕНИЯ ВАРИАНТОВ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Понятие о вариантах
При проектировании любых объектов строительства в большинстве слу-
чаев могут быть намечены разнообразные технические решения, каждое из-
которых, отвечая условиям поставленной задачи и требованиям выданного-
на проектирование задания, в то же время может отличаться своим проектным
замыслом, объемами работ, сроками строительства, размерами капитало-
вложений, текущими расходами эксплуатации и т. п.
Эти положения характерны и для проектирования железных дорог. Раз-
нообразие местных условий оказывает влияние на выбор технических пара-
метров проектируемых объектов и на условия проектирования отдельных со-
оружений и устройств, и для обеспечения заданных размеров перевозок нередко-
возникает возможность применения разнообразных технических решений: по
числу главных путей, видам тяги и типам локомотивов, величине руководящего
уклона, направлению проектируемой дороги и пунктам ее примыкания к суще-
ствующим железным дорогам, по типам сооружений, их конструкции, роду
материалов и др.
Разные проектные решения могут оказать свое влияние на строительные,экс-
плуатационные и экономические показатели проектируемых объектов. Следо-
вательно, во всех случаях проектирования, когда может иметь место неодно-
значное решение, возникает необходимость разработки и сравнения несколь-
ких вариантов. Основным методом обоснования проектных решений является
разработка и сравнение различных возможных решений данной задачи.
Вариантом называется одно из возможных решений проектной задачи, удо-
влетворяющее заданию и требующее сравнения с другими конкурентными реше-
ниями той же задачи.
Чем полнее выявлены возможные варианты, тем более обоснованно может
быть принят оптимальный вариант. Однако крайне важно, не увлекаясь чрез-
мерным варьированием, в минимально необходимом количестве вариантов выя-
вить все наиболее существенные обстоятельства, влияющие на выбор и на тех-
нико-экономическое обоснование проектного решения. При этом значитель-
ная часть намеченных вариантов может отпасть уже на основе приближен-
ного их сопоставления, и только наиболее конкурентоспособные варианты
могут потребовать более обстоятельного сравнения.
Коренные различия методсв сравнения вариантов в капиталистических
и в ссциалистических условиях
Технико-экономическая оценка вариантов производится не только в социа-
листических, но и в капиталистических условиях. Однако в условиях капитали-
стической конкуренции главным критерием, определяющим выбор проектного
решения, является требование основного экономического закона современ-
58
ГЛАВА VIII
лого капитализма — обеспечение максимальной капиталистической прибыли
ла вложенный капитал.
С капиталистической точки зрения, тот вариант является для предприни-
мателя более выгодным, при котором ему будет гарантирована наибольшая
прибыль на затрачиваемый капитал. С этих позиций капиталиста может не
удовлетворить не только более дорогой вариант, но и самый объект строи-
тельства, если размеры ожидаемой прибыли по данному объекту строительства
окажутся ниже, нежели по другому какому-либо объекту капиталовложений.
Такой принцип сравнения вариантов очевидно не пригоден в условиях
социалистического хозяйства, где главным критерием для выбора объектов ка-
питаловложений и вариантов их осуществления является наибольшее соответ-
ствие основному экономическому закону социализма, т. е. обеспечению мак-
симального удовлетворения постоянно растущих материальных и культурных
потребностей всего общества путем непрерывного роста и совершенствования
социалистического производства на базе высшей техники. Мерилом же целе-
сообразности вариантов в социалистических условиях должно служить то,
в какой степени данное проектное решение способствует общему росту произ-
водительности труда, снижению себестоимости продукции, повышению мате-
риального и культурного уровня советского народа.
В условиях социалистического хозяйства экономическое обоснование рас-
пределения капиталовложений по отраслям народного хозяйства и выбор пер-
воочередных объектов строительства осуществляются на основе закона плано-
мерного и пропорционального развития народного хозяйства. Эти вопросы отно-
сятся к задачам государственного планирования и представляют собой осо-
бую область экономических расчетов и анализа эффективности капитальных
вложений в народном хозяйстве СССР1. Вопросы планирования объектов
строительства в настоящем учебнике не рассматриваются и ниже излагаются
только вопросы сравнения вариантов применительно к установленным объек-
там строительства. И в этой области в отличие от капиталистических усло-
вий, где можно ограничиться сравнением вариантов всего лишь по одному
экономическому показателю — ожидаемой прибыли на затраченный капитал, в
условиях социалистического хозяйства необходимо исходить из общегосудар-
ственных интересов на основе всесторонней оценки и широкого сопоставления
сравниваемых вариантов по самым разнообразным их показателям.
Показатели для сопоставительной оценки сравниваемых вариантов
В практике проектирования железных дорог очень редки случаи, когда
ютдельные варианты имеют совершенно бесспорное преимущество перед всеми
другими возможными вариантами или являются вполне равноценными с ними
во всех отношениях. Более часты случаи, когда преимущество какого-либо
варианта по одной группе показателей сочетается с недостатками по другим
показател ям.
Поэтому как для предварительного отбора конкурентных вариантов, так
и для последующей их более тщательной сопоставительной оценки необходи-
мо как можно шире выявить все те показатели, которые дадут возможность
оценить и сопоставить преимущества и недостатки каждого варианта.
Все показатели для сопоставительной оценки вариантов можно разделить
:на 4 группы:
а) показатели общегосударственного и общетранспортного характера
б) объемно-строительные показатели;
в) эксплуатационные показатели;
г) сводные экономические показатели.
Показатели той или иной категории в большинстве своем могут быть пред-
ставлены количественными или качественными характеристиками.
1 Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вло-
жений и новой техники в народном хозяйстве СССР. М., Госпланиздат, 1960. (Академия
«наук СССР).
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
59
Количественные характеристики могут определяться
в денежном (стоимость земляных работ, электрической энергии и т. д.)
и в натуральном выражении (объемы земляных работ, расход электри-
ческой энергии и т. д.).
Качественные характеристики определяют особенности
вариантов, которые трудно оценить в количественном (в денежном или нату-
ральном) выражении. Например, создание более или менее благоприятных
условий для развития производительных сил района проектируемой линии;
более или менее удачное обслуживание транспортных нужд местных экономи-
ческих центров и т. п.
Показатели общегосударственного и общетранс-
портного характера должны освещать в количественном или в ка-
чественном выражении влияние намечаемых вариантов:
а) на общие перспективы развития народного хозяйства в районе проек-
тируемой линии (использование природных богатств, развитие промышлен-
ности и сельского хозяйства), а также на прирост материальной продукции
этого района;
б) на повышение транспортной обеспеченности района проектируемой ли-
нии, улучшение работы существующей сети железных дорог и более рацио-
нальное их сочетание с другими видами транспорта;
в) на создаваемые резервы мощности проектируемой дороги (пропускную
и провозную ее способности) и условия их этапного наращивания.
Объемно-строительные показатели должны выявлять
различия вариантов по таким элементам, как:
а) длина проектируемой дороги и важнейшие измерители трассы;
б) объемы работ по отдельным видам и объектам строительства, характер
этих работ и условия их механизации;
в) наличие особо сложных участков трассы и особо сложных сооружений,
возможное их влияние на сроки строительства;
г) трудоемкость и энергоемкость строительства;
д) потребность в строительных машинах, строительных кадрах и мате-
риальных ресурсах с выделением потребных специальных машин, кадров
высокой квалификации и дефицитных материалов;
е) сроки строительства и возможные сроки сдачи линии во временную и
постоянную эксплуатацию.
Эксплуатационные показатели должны выявлять разли-
чия вариантов в эксплуатационном отношении и, в частности, по таким элемен-
там, как:
а) главнейшие эксплуатационные измерители (время хода, скорости дви-
жения поездов, потребление электрической энергии, расход топлива и др.);
б) весовые нормы и их унификация в пунктах примыкания;
в) показатели оборота вагонов и локомотивов, потребность в подвижном
составе;
г) наличие перегонов кратной тяги, их количество и протяжение.
Сводные экономические показатели характеризуют
следующие особенности вариантов:
а) потребные размеры капиталовложений и возможная их этапность;
б) удельные размеры капиталовложений (на 1 км, на тысячу ткм/км грузо-
напряженности и т. п.):
в) стоимость локомотивного и вагонного парка на начальный этап эксп-
луатации и на последующие годы работы дороги;
г) размеры ежегодных эксплуатационных расходов и динамика их изме-
нения на разных этапах эксплуатации дороги;
д) себестоимость перевозок и динамика ее снижения на перспективу.
В каждом отдельном случае перечисленные показатели требуют конкре-
тизации применительно к реальным условиям сравниваемых вариантов. При
этом в первую очередь и более тщательно должны быть выявлены те показате-
60
ГЛАВА VIII
ли, которые наиболее полно и отчетливо выражают различия вариан-
тов и могут оказаться решающими при сопоставительной их оценке.
При этом следует учитывать, что приведенное деление показателей носит
условный характер, так как в конкретных условиях любой из показателей
может перерасти свое частное значение и повлиять даже на показатели обще-
государственного и общетранспортного значения (например при резком раз-
личии в капиталовложениях, в трудоемкости, в сроках строительства и т. п.).
Для предварительного сопоставления вариантов, когда по ним нет еще
подробных проектных данных, существенное значение имеет выявление таких
показателей, которые дали бы возможность проверить экономическую целе-
сообразность проектируемого объекта и без трудоемких расчетов позволили
бы отбросить заведомо неконкурентные варианты.
Основное внимание при таком сравнении должно уделяться наиболее ха-
рактерным, решающим для данного случая показателям. При сравнении ва-
риантов трассы с незначительными размерами движения и малыми темпами
роста грузонапряженности решающими обычно являются строительные показа-
тели, а эксплуатационные показатели нередко могут иметь второстепенное зна-
чение. И наоборот, чем больше намечаемые размеры перевозок на проектируемой
линии и чем выше ее общесетевое транзитное значение, тем большее значение
приобретают эксплуатационные показатели, даже если их улучшение дости-
гается за счет некоторого удорожания проектируемой линии.
В тех случаях, когда очень существенное улучшение эксплуатационных
показателей достигается за счет сравнительно незначительного ухудшения
строительных показателей, преимущество соответствующего варианта может
считаться достаточно обоснованным. Во всех же спорных случаях требуется со-
измерение строительных и эксплуатационных показателей какими-либо объе-
диняющими измерителями. Для этой цели могут служить сводные экономиче-
ские характеристики, которые в совокупности учитывают как строительные,
так и эксплуатационные показатели отдельных вариантов.
При всех условиях, даже для предварительной оценки вариантов, наиболее
правильно учитывать в совокупности все важнейшие строительные, эксплуата-
ционные и сводные экономические их характеристики, ибо только в резуль-
тате такого комплексного сопоставления вариантов можно вполне объективно
отобрать наиболее конкурентоспособные варианты для дальнейшего более
детального их сравнения.
При равноценности вариантов по их количественным показателям следует
отдавать преимущество вариантам с более благоприятными качественными по-
казателями.
Сферы и объекты варьирования
Проектные решения должны разрабатываться и обосновываться в той их
взаимосвязи, которая обеспечит выбор оптимального решения не только по дан-
ному частному вопросу, но и с учетом возможного влияния этого решения на
другие проектные вопросы. Например, выбор оптимального мостового перехода
или тоннельного пересечения высотного препятствия нельзя производить изо-
лированно от выбора варианта общего направления проектируемой линии на
этих участках трассы; аналогично сравнение правобережного и левобережного
вариантов трассы не может производиться на отдельных участках без выбора
положения трассы на всем протяжении долинного хода.
Сферой варьирования называется комплекс проектных вопросов, для кото-
рых требуется на данном этапе их проектной разработки выбор вариантов
и обоснование взаимосогласованных проектных решений.
Такие сферы варьирования могут определяться, например, прн выборе ос-
новных технических параметров дороги, общего направления трассы, мосто-
вого перехода или схемы пересечения высотного препятствия.
При этом соблюдается изложенный в главе I принцип варьирования —
от общего к частному. Например, при трассировании линии с.-.ачала
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
61
производится выбор общего направления линии, затем уточняется трасса на
наиболее сложных участках (мостовых переходов, тоннельных пересечений,
искусственного развития трассы ит. п.), а затем уже производится выбор опти-
мального положения трассы на отдельных ее участках — обхода или пересе-
чения контурных и высотных топографических или местных геологических
препятствий.
Для каждой сферы варьирования естественно определяются и конкретные
объекты, по которым должно вестись сравнение вариантов. Объектами варьи-
рования называются те элементарные или совокупные объекты проектирования,
по которым могут рассматриваться взаимосвязанные варианты проектных ре-
шений. Такими объектами варьирования могут быть: направление проекти-
руемой линии, мостовой переход, примыкание к существующей дороге, схема
электроснабжения и т. п.
Установление сфер и объектов варьирования в значительной мере опреде-
ляется характером проектируемых объектов и стадией их проектирования.
В этом отношении проектируемые объекты железнодорожного строитель-
ства можно разделить на три категории:
а) проект железной дороги в целом;
б) комплексы взаимосвязанных сооружений (мостовой переход, тоннель-
ное пересечение горного перевала, железнодорожный узел с подходами и т. п.);
в) отдельные сооружения или устройства (промежуточная станция или
разъезд, тоннель, мост, труба, тяговая подстанция и т. п.).
При сравнении вариантов, определяющих проект дороги в це-
лом, сферы варьирования должны охватывать технико-экономическое обо-
снование главнейших параметров проектируемой дороги: ширины колеи, числа
главных путей, вида тяги и т. п., а также общего направления проектируемой
дороги, первоначального комплекса ее сооружений и устройств и средств этап-
ного наращивания ее мощности. По характеру объектов варьирования и по
необходимости учета влияния проектных решений на все показатели про-
ектируемой дороги это наиболее сложные и ответственные сферы варьи-
рования.
При сравнении вариантов комплексов сооружений, напри-
мер, мостового перехода, большого железнодорожного узла или деповской
станции вполне возможно ограничивать сферы и объекты варьирования толь-
ко теми участками трассы и сооружениями на них, которые непосредственно
связаны с разными вариантами типов и взаиморасположения элементов дан-
ного комплекса. Однако и в этом случае варьирование должно охватывать
сравнительно широкий круг возможных решений при различной компоновке
общей схемы расположения и типов сооружений данного комплекса. Напри-
мер, при проектировании подходов к узлу варьированием должны быть охва-
чены различные схемы примыкания, общая схема узла с подходами и развязка-
ми, возможные решения трассы на подходах к узлу и т. п.
Таким образом, при проектировании взаимосвязанного комплекса соору-
жений первоначально сферы варьирования должны охватывать возможные
принципиальные схемы и взаимоувязку отдельных категорий сооружений
данного комплекса с последующим переходом к рассмотрению вариантов,
последовательно уточняющих типы, размеры и конструктивные элементы всех
этих сооружений.
При сравнении вариантов отдельного сооружения сферы
варьирования определяются главным образом последовательными этапами
уточнения типа и оптимальных размеров данного сооружения, его конструк-
ции, рода материалов, конструкции отдельных элементов и т. п.
При проектировании железной дороги в целом в установлении сфер и объек-
тов варьирования должна обеспечиваться четкая последователь-
ность: первоначально сферы варьирования охватывают круг вопросов,
определяющих принципиальные решения для дороги в целом, затем рассма-
триваются сферы варьирования, уточняющие соответствующие^решения по
отдельным комплексам сооружений, и лишь после этого возможно переходить
62
ГЛАВА VHI
к разработке и сравнению вариантов по отдельным объектам комплексного
проекта.
Стадий проектированияв свою очередь оказывают существен-
ное влияние на сферы и объекты варьирования. На каждой следующей стадии
проектирования сфера варьирования и охватываемый круг вопросов постепен-
но сужаются, одновременно повышается полнота разработки и степень дета-
лизации вариантов.
Наиболее широко с варьированием приходится сталкиваться на предпроект-
ной стадии при производстве проблемных изысканий и в стадии разработки
проектного задания, где обосновываются принципиальные решения по всем
определяющим техническим параметрам и дается комплексная увязка всех про-
ектируемых объектов железной дороги и важнейших комплексов сооружений.
В стадии составления технического проекта также приходится разраба-
тывать довольно значительное количество разного рода вариантов, но сферы и
объекты варьирования в этой стадии подчинены уже задачам углубления н
уточнения проектных решений по участкам трассы и отдельным соору-
жениям. На стадии разработки рабочих чертежей сферы и объекты варьиро-
вания носят, как правило, частный характер и охватывают преимущест-
венно вопросы привязки отдельных сооружений для конкретных условий их
строительства.
Классификация вариантов
На производство и методы технико-экономического сравнения вариантов
оказывает существенное влияние прежде всего характер показателей, по кото-
рым варианты различаются между собой. В общем случае при проектировании
железных дорог могут иметь место:
а) варианты, существенно различающиеся по показателям, имеющим обще-
государственное или общетранспортное значение (условно—варианты обще-
государственного значения);
б) варианты, равнозначные или мало различающиеся по показателям,
имеющим общегосударственное или общетранспортное значение, но различаю-
щиеся по объемно-строительным или общеэкономическим показателям (услов-
но — варианты внутритранспортного значения).
К первой категории вариантов могут быть отнесены вариан-
ты с разными пунктами примыкания к существующей сети, с заходом и без за-
хода в местные экономические центры и в крупные населенные пункты, прин-
ципиально различные направления проектируемой дороги по отношению к от-
дельным экономическим районам, варианты, допускающие или исключающие
смешанные перевозки и т. п.
Такие варианты могут различаться размерами и конфигурацией грузопо-
токов на проектируемой дороге, влиянием на работу прилегающих железных
дорог и других путей сообщения в районе проектируемой дороги и т. п. Приме-
ром этой категории вариантов могут служить, например, разрабатывавшиеся
варианты железнодорожных выходов Южно-Сибирской магистрали от Магни-
тогорска на запад в район Поволжья по направлениям Белорецк — Чишмьг,
Стерлитамак — Туймазы; Стерлитамак — Абдулино — Акбаш; Магнитогорск—
Бузулук (рис. 1-VIII).
Ко второй категории вариантов (внутритранспортного значе-
ния) относятся наиболее распространенные в практике проектирования желез-
ных дорог варианты, не оказывающие существенного влияния на показатели
общегосударственного и общетранспортного значения. Эти варианты, хотя и
могут отличаться по направлению линии и основным техническим параметрам,
а следовательно, по строительным, эксплуатационным и сводным экономичес-
ким показателям, но при этом они мало влияют на условия обеспечения транс-
портных нужд района проектируемой линии, а также на размеры грузопото-
ков по новой линии и по линиям примыкания.
К такого рода вариантам могут быть отнесены варианты технического осна-
щения проектируемой дороги; основного направления проектируемой линии
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
65
при фиксированных пунктах примыкания; разных значений руководящего
уклона; положения трассы на отдельных ее участках; проектировки профиля;
схем размещения и типов отдельных сооружений и т. п. Выбор того или иного из.
таких вариантов может повлиять преимущественно на объемы работ, строи-
тельную стоимость, эксплуатационные и общие экономические показатели
проектируемой линии. ц
При сравнении вариантов первой категории требуется учитывать очень
широкий комплекс вопросов развития транспортных связей, загрузки сущест-
Рис. 1-VIII. Варианты выходов Южсиба в район Поволжья
вующей сети железных дорог и увязки проектируемой дороги с другими видами
транспорта. Такого рода вопросы, как правило, разрабатываются планирую-
щими организациями на основе проблемных (районных или полигонных) техни-
ко-экономических изысканий. Методы изучения и оценки такого рода вариан-
тов выходят за рамки данного учебника.
Ниже рассматриваются методы сравнения только второй категории вари-
антов — внутритранспортного значения, которые по своему
значению можно разделить на три группы: принципиальных, основных и
частных (местных) вариантов.
Принципиальные варианты могут возникнуть, когда тре-
буется обосновать комплекс основных технических параметров проектируемой
дороги, включая число главных путей, вид тяги и т. п. В этих случаях может
потребоваться трассирование по вариантам однопутной и двухпутной линий,
или тепловозной и электрической тяги, или разных схем размещения раз-
дельных пунктов и т. п. Такие принципиальные варианты требуют особо тща-
тельного сравнения на основе анализа овладения перевозками и не только по
показателям внутритранспортного значения, но и с оценкой возможного вли-
яния сравниваемых вариантов на общетранспортные показатели.
К основным вариантам следует относить наиболее ответствен-
ные варианты при установленном числе путей и виде тяги и касающиеся выбора
руководящего уклона, основного направления проектируемой линии, расчет-
ной длины приемо-отправочных путей или весовой нормы на проектируемой
дороге, выбора трассы на наиболее ответственных ее участках и т. п.
-64
ГЛАВА. VIII
Частными, или местными, вариантами следует считать
варианты трассы на небольшом протяжении, имеющие чисто местное значение
и не оказывающие сколько-нибудь существенного влияния на общее направле-
ние и на проект железной дороги в целом. К такого рода вариантам относятся,
например, варианты трассы на отдельных ее участках (по тому или иному бе-
регу реки, варианты с разным использованием на отдельных участках линии
попутных долин или косогоров, варианты обхода или пересечения местных пре-
пятствий и т. п.), а также варианты типов и расположения отдельных со-
оружений.
Необходимо отметить, что ввиду большого разнообразия вариантов, встре-
чающихся в практике железнодорожного проектирования, не всегда удается про-
вести четкую грань между различными категориями вариантов как по харак-
теру показателей, так и по их значимости. С этой точки зрения деление
вариантов на те или иные категории носит несколько условный характер. Поэ-
тому при сравнении вариантов необходимо каждый раз учитывать по возможно-
сти всю совокупность обстоятельств и показателей, которые в данном случае
:могут иметь решающее влияние на требуемую глубину разработки вариантов
и повлиять на методы их технико-экономического сравнения.
Сопоставительная оценка вариантов по совокупности их показателей
Сравниваемые варианты должны отвечать следующим основным требо-
(ваниям:
а) равноценности по обеспечению поставленных перед проектом задач;
б) равноточности по степени обследованности и технической разработан-
ности.
Первое требование означает, что варианты должны быть равноценны по
условиям обеспечения требуемого объема перевозок и по условиям доведе-
ния их на конечный срок сравнения к примерно одинаковому уровню техни-
ческого развития и к примерно одинаковым резервам мощности.
Если это требование не удается обеспечить в достаточной степени, при
•сравнении вариантов должны учитываться необходимые последующие меро-
приятия и затраты на приведение всех вариантов к такого рода равноценным
решениям.
Второе требование обязывает в необходимых случаях (при неодинаковой
точности разработки отдельных вариантов) приводить все варианты к
сравнимому виду. Для этого требуется хотя бы ориентировочное введение
поправок в объемно-строительные показатели (длину, объемы работ и т. д.)
для получения по вариантам сопоставимых данных.
Наиболее четким и убедительным могло бы быть сравнение вариантов по
-совокупности всех количественных и качественных показателей, если бы эти
показатели можно было привеста к соизмеримому виду и объективно оценить
варианты в каком-либо обобщающем экономическом измерителе (денежном или
натуральном).
К сожалению, очень многие показатели или вовсе не поддаются количе-
ственной оценке, или могут быть выражены в количественных измерителях
весьма условно. К тому же и в своем количественном выражении эти показатели
нередко трудно сопоставимы между собой. В этих условиях приобретает
важное значение выделение небольшой, но наиболее важной группы показа-
телей, по которым рассматриваемые варианты наиболее существенно разли-
чаются.
Такая сопоставительная оценка по важнейшим натуральным показателям
не исключает последующего технико-экономического сравнения вариантов по
обобщающим денежным показателям. В то же время предварительная сопо-
ставительная оценка вариантов по совокупности показателей позволяет ото-
брать для расчетаого сравнения минимальное количество наиболее конкурент-
ных вариантов.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
65
Сравнение вариантов по денежным показателям
Во всех случаях, когда сравнение вариантов по совокупности показателей
не даетуверенности в заведомом преимуществе какого-либо одного из вариантов,
требуется производить более детальное технико-экономическое сравнение кон-
курирующих вариантов.
Для условий социалистической экономики такими обобщающими экономи-
ческими измерителями сравниваемых вариантов могли бы служить показате-
ли трудовых затрат, т. е. количество общественно необходимого труда, кото-
рое должно быть затрачено по различным вариантам как в процессе их пост-
ройки, так и последующей эксплуатации. При этом в общем случае должны
были бы учитываться также и затраты труда в смежных сопряженных отрас-
лях народного хозяйства, связанных со строительством и эксплуатацией
проектируемого объекта.
Однако ввиду того, что до настоящего времени еще не разработаны практи-
чески удобные и достаточно точные в сопоставимых единицах измерения мето-
ды учета затрат труда в натуральном выражении, в практике проектирования
железных дорог применяется соизмерение трудовых затрат в их денежном
выражении.
В социалистическом хозяйстве в отличие от условий капитализма сфера
действия закона стоимости ограничена наличием общественной собственности
на средства производства и действием закона планомерного и пропорциональ-
ного развития народного хозяйства. Однако это не ослабляет важности показа-
телей стоимости в социалистических условиях, так как при социализме труд
различной квалификации и различной производительности соизмеряется по-
средством стоимости в денежной форме. Таким образом, денежные показатели
являются в известной мере показателями количества и качества затра-
чиваемого труда.
В то же время в социалистических условиях денежные показатели не
во всех случаях могут рассматриваться в качестве решающих показателей,
так как эффективность капиталовложений в условиях планового хозяйства оп-
ределяется не только по каждому отдельному объекту строительства, но и по
совокупности их влияния на развитие производительных сил и на рост произ-
водительности труда и, в конечном счете, на повышение благосостояния народа
и на условия развития народного хозяйства в районе тяготения проектируемой
дороги, а в ряде случаев и народного хозяйства в целом.
В сравнении вариантов по денежным показателям следует учитывать
некоторую принципиальную их условность ввиду имеющегося нередко откло-
нения цен на оборудование, материалы, топливо и энергию от их действитель-
ной стоимости. Поэтому расчет затрат по вариантам в денежном эквиваленте
не всегда правильно отражает фактические затраты по каждому из вариантов.
Эти вонросы желательно уточнять путем выявления соизмеримых показателей
по вариантам в денежном эквиваленте как do действующим ценам, так и по
фактическим затратам.
В последнем случае повышается значение учета так называемых сопряжен-
ных затрат в смежных отраслях народного х - йства. К сопряженным затратам
относятся: дополнительные капиталовложения, учитываемые в соответствую-
щей доле на развитие сопряженных отраслей, вызываемые строительством
и последующей эксплуатацией проектируемого объекта по рассматриваемому
варианту, а также специальные затраты для варианта, например, затраты
в необжитом районе по заселению, благоустройству и созданию нормаль-
ных бытовых условий на период строительства и последующей эксплуатации
проектируемого объекта и др.
Эти очень важные вопросы не получили еще достаточно полной разра-
ботки и в современной проектной практике учитываются путем введения в
расчет некоторых средних показателей сравнительной народнохозяйственной
эффективности капиталовложений, как это ниже рассматривается.
Денежные показатели, как правило, должны включать:
3 Зак. 1018
66
ГЛАВА VIII'
а) строительные затраты Лстр по сооружению проектируемого
объекта, а в некоторых случаях и последующие затраты на его усиление, пере-
устройство или замену;
б) затраты на приобретениеи пополнение подвижного
состава П, включающие в общем случае затраты по локомотив-
н о м у Л и вагонному В парку;
в) текущие издержки по перевозкам и содержанию дороги, так называе-
мые эксплуатационные расходы Э, включающие содержание
эксплуатационного штата, стоимость топлива, электроэнергии и смазочных ма-
териалов, содержание и текущий ремонт подвижного состава, сооружений и
устройств, а также амортизационные отчисления.
По характеру строительных затрат следует различать варианты, в которых
можно ограничиться учетом только первоначальных расходов, так называемые
варианты с одноэтапными капиталовложениями, когда
последующие затраты на усиление или переустройство данного объекта или вов-
се не предусматриваются, или не имеют существенных различий по вариантам
(например при сравнении вариантов местного значения — при выборе вели-
чины радиуса кривой, правобережного или левобережного варианта трассы
ит. п., а также при сравнении некоторых основных вариантов —при выборе
направления проектируемой линии, мостового перехода и т. п.).
Другой характер представляют варианты с двухэтапными или
многоэтапными капиталовложениями, когда требуется
учитывать не только первоначальные, но и последующие строительные затра-
ты и затраты на пополнение подвижного состава, например, при сравнении
вариантов с первоначальным строительством однопутной дороги и с после-
дующим переустройством ее в двухпутную; при первоначальном применении
тепловозной тяги с последующим переводом дороги на электрическую тягу
и т. п. К этой же группе вариантов должны относиться и варианты примене-
ния временных проектных решений, например, применения паромной пере-
правы на первые годы эксплуатации, временной кратной тяги до сооруже-
ния тоннельного пересечения с одиночной тягой и т. п.
Учет первоначальной стоимости подвижного состава и затрат на его
пополнение необходимо предусматривать в тех вариантах, где существенно
различаются показатели времени хода и скоростей движения поездов, а также
в вариантах с применением разных видов тяги, разных типов локомотивов
или когда сравниваются варианты с одиночной и кратной тягой.
По своей природе затраты на подвижной состав могут суммироваться
со строительными затратами, так как они тоже являются капиталовложениями.
Поэтому для удобства в дальнейшем изложении капиталовложения по вариан-
там А в общем случае будут включать строительные затраты и затраты на по-
движной состав, т. е. А = Лстр + П.
При сравнении вариантов в величину А иногда включают стоимость гру-
зовой массы, находящейся на колесах. Денежный эффект от высвобождения
грузовой массы в связи с уменьшением длины линии или более высокими ско-
ростями движения поездов и ускорением доставки грузов по соответствующим
вариантам условно может рассматриваться как единовременная экономия. Эф-
фект от ускорения доставки грузов и от высвобождения грузовой массы, находя-
щейся на колесах, не должен учитываться для грузов, поступающих на
длительное хранение в складскую сеть. В этих условиях ускорение достав-
ки грузов практически не будет приводить к высвобождению оборотных
средств.
Текущие так называемые эксплуатационные затраты обычно определяют-
ся на соответствующие годы эксплуатации дороги с учетом ее технического
оснащения и способов организации движения поездов.
При определении как единовременных, так и систематически производи-
мых ежегодных расходов необходимо также учитывать их рассредоточенность
по этапам и отдаленность во времени, как это рассматривается ниже.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
67
Методы сравнения вариантов по денежным показателям
Методы сравнения вариантов по денежным показателям в условиях социа-
листического хозяйства не получили еще законченной разработки в силу
сложности учета многочисленных показателей, оказывающих влияние на
экономически наиболее рациональные проектные решения. К числу таких по-
казателей, нередко существенно различающихся по вариантам, относятся: их
трудоемкость, потребность в дефицитных материалах, сроки строительства,
соотношение между капиталовложениями и текущими эксплуатационными
затратами и т. п.
Не получили бесспорного решения и такие экономические проблемы, как
учет фактора времени при рассредоточенности и отдаленности затрат, учет на
перспективу динамики роста производительности труда и снижения себестои-
мости материалов и оборудования, учет сопряженных затрат и т. п.
И все же в проектно-изыскательской практике в СССР сложились методы
технико-экономического сравнения вариантов проектных решений по денеж-
ным показателям, которые продолжают совершенствоваться совместными
усилиями советских ученых и работников проектно-изыскательских институтов.
Эти методы несколько различаются в зависимости от характера сравниваемых
вариантов и целей их сравнения, в то же время они имеют общую основу,
определяемую следующими положениями:
1. Экономическое сравнение вариантов проектируемого объекта заклю-
чается в отыскании экономически наиболее удачного и по возможности
оптимального варианта по денежным показателям.
2. Необходимость сравнения вариантов по денежным показателям возни-
кает лишь в том случае, когда увеличение капиталовложений А по одним
вариантам позволяет снизить для них последующие расходы эксплуатации,
т. е. если Лх > Л2, а Э2, так как если Л1>Л 2 и Э1>Эг, то преимущество
второго варианта по денежным показателям не вызывает сомнения.
3. Преимущество вариантов с большими капиталовложениями должно опре-
деляться условиями компенсации дополнительных капиталовложений для тех-
нически более совершенных вариантов последующей экономией в ежегодных
расходах эксплуатации.
Методы сравнения вариантов по денежным показателям существенно раз-
личаются для вариантов с одноэтапными и многоэтапными капиталовложения-
ми. Для вариантов с одноэтапными капиталовложениями наибольшее
распространение получили следующие методы:
а) по срокам окупаемости дополнительных капиталовложений /ок;
б) по приведенным годовым расходам /G-.
При сравнении по денежным показателям вариантов с многоэтап-
ными капиталовложениями наибольшее распространение получил метод
т
суммирования всех годовых и этапных расходов по вариантам 2 за неко-
1
торый расчетный период времени Т (лет).
Сравнение вариантов по срокам окупаемости дополнительных
капитальных вложений
Наиболее простой случай сравнения вариантов по денежным показате-
лям имеет место при необходимости обосновать экономическую целесообраз-
ность повышенных капиталовложений для технически более совершенного
проектного решения. Обычно такие варианты требуют больших единовре-
менных затрат, давая при этом экономию в ежегодных эксплуатационных
расходах. Если Лг> Л2 и то дополнительные капиталовложения
по первому варианту Лдоп = Лх — Л2 (руб.) обеспечат экономический эффект
в виде ежегодной экономии в расходах эксплуатации Ээкон= Э2—(руб /годы
68
ГЛАВА VIII
При этих условиях дополнительные капиталовложения «окупятся»
в tOK (лет)
д ___ л д
t0K = = 4^- (лет). (1-VIII)
<72 <71 <7экон
Чем меньше срок окупаемости дополнительных капиталовложений, тем,
очевидно, эффективнее применение более совершенного варианта с повы-
шенными капиталовложениями. Более дорогой вариант может считаться
оправданным, если срок окупаемости tOK дополнительных капиталовложений
Лдоп не превышает нормативных зна-
Рис. 2-VIII- Графическое определе-
ние срока окупаемости
чений сроков окупаемости tOK (Норм>.
устанавливаемых для народного хозяй-
ства в целом или по отраслям народного
хозяйства.
В современных условиях экономиче-
ского соревнования социалистической и
капиталистической мировых систем, когда
фактор времени имеет очень важное значе-
ние, в народном хозяйстве СССР прини-
маются весьма ограниченные сроки оку-
паемости, как правило, не более 3—7 лет
для большинства отраслей народного хо-
зяйства. Лишь для отдельных отраслей
(транспорт, энергетика) применяются бо-
попарного определения t0K
лее продолжительные нормативные сроки
окупаемости, но не более 10 лет.
При трех и более вариантах их
сравнение указанным методом требует
целесообразного варианта.
и последовательного отбора экономически более
По своей простоте и наглядности этот метод сравнения вариантов по-
лучил широкое применение на практике. Однако сфера его применения в
таком простом виде ограничивается не только вариантами одноэтапных
капиталовложений, но и условиями постоянной разности 5ЭКОН = Э2 — Э2
в пределах рассматриваемого периода.
В большинстве случаев при проектировании железных дорог приходится
иметь дело с непостоянными ежегодными эксплуатационными расходами, а сле-
довательно, с непостоянной разностью их по вариантам. В таких случаях под-
счеты эксплуатационных расходов нередко производятся на тот или иной рас-
четный год эксплуатации (обычно на десятый год). Но так как эксплуата-
ционные расходы непостоянны и, как правило, ежегодно возрастают, то
такой расчет tOK может привести к существенным ошибкам.
В указанных случаях более правильно устанавливать срок окупае-
мости графическим способом. Для этого требуется вычислить годовую эко-
номию эксплуатационных расходов Э2 — Э± для трех разных сроков (напри-
мер для 5-го, 10-го года и на перспективу). По этим трем значениям может
быть построена графическая зависимость (Э2 — 3t)t = f (t). Поданным этого
графика можно построить кривую ежегодно накапливаемой экономии по
t
эксплуатационным расходам У (Э2—Нанесение на тот же график
1
(рис. 2-VIII) прямой Д — А2 — Лдоп позволяет найти точку пересечения
этой прямой с кривой У (За — 3i)z = f(0- Соответствующее значе:-’~е г я
дает искомую величину /ок, т. е. срока, когда ежегодно накал.' земаг
экономия эксплуатационных расходов достигает величины дополнительных
капиталовложений для более дорогого варианта.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
69
При пользовании методом сравнения вариантов по сроку окупаемости сле-
дует учитывать не только указанную выше ограниченную сферу его применения,
но и возможность при этом методе лишь попарного сравнения вариантов, что
при нескольких вариантах затрудняет их взаимное сопоставление. Кроме того,
в этом методе не учитывается разновременность дополнительных капиталовло-
жений и их погашения, а также не учитывается и последующая экономия экс-
плуатационных расходов за пределами срока окупаемости.
В практике железнодорожного строительства применяются значения
срока окупаемости не свыше 8—10 лет, при этом нередко для железных
дорог более высоких категорий (для магистральных дорог) принимаются боль-
шие значения срока окупаемости — до 10 лет, а для линий местного значе-
ния— меньшие значения. Это дает большие преимущества вариантам
с более совершенным техническим оснащением при проектировании магистра-
лей и, наоборот, при проектировании местных линий —вариантам с меньшими
затратами на строительство.
Сравнение вариантов по приведенным годовым расходам
Несколько более сложный случай сравнения вариантов с единовремен-
ными капиталовложениями возникает, когда требуется не только попарно
отобрать из двух-трех разработанных вариантов более экономичное решение,
но и отыскать экономически оптимальный вариант из неограниченного числа
возможных проектных решений. К такой категории вариантов относятся,
например, варианты выбора экономически наивыгоднейшего радиуса изолиро-
ванной круговой кривой, величины руководящего или уравновешенного укло-
на, расстояния между тяговыми подстанциями и т. п.
Для отыскания оптимального варианта в таких случаях необходимо все
затраты по вариантам привести к соизмеримым значениям для возможности
их суммирования. Эта задача может решаться разными способами и, в част-
ности, суммированием всех затрат за некоторый расчетный период с учетом их
отдаленности, как это рассматривается ниже. Однако в проектно-изыскатель-
ской практике большее распространение получил более простой и удобный
способ группового сравнения вариантов по приведенным годовым расхо-
дам Дпр.
Сущность такого «приведения» единовременных капиталовложений
(строительной стоимости, затрат на подвижной состав и т. п.1 к годовым
эксплуатационным расходам основывается на условном применении рас-
четного срока окупаемости t0K (р) ко всем единовременным капитало-
вложениям А. Расчетное значение /ОК(Р) не должно превышать нормативной
величины /ок (норм)-
Тогда, задаваясь расчетным сроком окупаемости не выше нормативного
срока окупаемости /ок <Р) <Док (норм), можно определять приведенные годовые
строительно-эксплуатационные расходы Лп, следующим образом:
А
Д„р = + Э, = Ас 4- 3t (руб./год), (2-VI11)
*ок (р)
1
где с = -------величина, обратная расчетному сроку окупаемости, опреде-
ли (р)
ляющая условия соизмерения единовременных и текущих
затрат.
При подсчете приведенных затрат КВр расчетный срок t может при-
ниматься в первом приближении равным расчетному сроку окупаемости
t = /ок (р). Для этого срока и должны определяться как эксплуатационные
расходы 9t, так и единовременные капиталовложения А. В дальнейшем
желательно проанализировать влияние расчетной величины I (или Г{),
так же как и расчетного срока окупаемости /ок<р) (или соответствен-.
70
ГЛАВА VIII
но коэффициента соизмерения с= ----) на устойчивость оптимального про-
бок (р)/
ектного решения. Вопросы эти рассматриваются ниже.
Для отыскания оптимального варианта рассматриваемым методом не-
обходимо установить зависимость суммарных приведенных годовых расхо-
дов в функции той или иной исследуемой переменной, например,
кпр ^np = f(ip); Кпр — f (R)', Кпр — f (0 и т. п.
Установление аналитических зависи-
\ мостей этого рода представляет собой
очень сложную и практически мало рацио-
\ нальную задачу. Несравненно проще эта за-
\ дача решается графически. При этом доста-
Х^. точно для первого приближения определить
величину /Спр для трех расчетных значений
“ -_ _ переменной (гр, R, I и т. п.) и построить
h соответствующую графическую зависимость
4 fa)Knp = I (1р)> Knp = и т- п-
Рассмотрим построение такой зависимо-
------------ сти для случая выбора руководящего укло-
на /Cnp = f(ip). В этом случае для вариан-
$-----t----------и I тов трассы с тремя значениями руководя-
р щего уклона (допустим 6, 8 и 11°/оо) могут
Рис. 3-VIII. Графики Ac = f(ip); быть подсчитаны строительная стоимость и
9t = f (ip) и КПр = f (iP) эксплуатационные расходы, соответствующие
размерам перевозок принятого расчетного
года эксплуатации t. Соответственно по формуле (3-VIII) можно опреде-
лить для каждого значения ip величину /Спрщ
КпР 11) = At с + 9t (руб./год). (3-VIII)
На рис. 3-VIII нанесены кривые Лс = /(гр); 9t — f(ip) и К„р = f(ip) по
трем точкам расчетных значений ip (0/00) и показана (пунктиром) минималь-
ная величина Кпр.
С уменьшением величины руководящего уклона длина линии и строи-
тельная ее стоимость обычно возрастают, а эксплуатационные расходы,
связанные с размерами движения, падают благодаря повышению веса поезда
и, следовательно, уменьшению числа поездов при той же грузонапряжен-
ности. Поэтому для очень пологого руководящего уклона малы слагаемые
эксплуатационных расходов, но очень велики обычно получаются слагаемые
приведенных строительных затрат. По мере увеличения крутизны руково-
дящего уклона слагаемая приведенных строительных затрат А; с умень-
шается, а слагаемая годовых эксплуатационных расходов 9t (г) возрастает.
Вполне логично представить себе некоторую оптимальную для данных
конкретных условий величину руководящего уклона, при котором имеет
место минимальное значение приведенных годовых расходов (см. рис.
3-VIII)
Кпр да = А( с + 9t (t) = min.
На этом принципе и построен метод пробных трасс1, когда на
основе последовательного анализа влияния руководящего уклона на основ-
ные показатели трассы, объемы работ, строительную стоимость и эксплуата-
ционные расходы по трем вариантам трасс (пробная, корректирующая и
контрольная) могут быть получены три точки для построения кривых
Лпр = /(*р) (Рнс- 4-VIII).
1 Этот метод изложен в предыдущих изданиях учебника автора и в книге
проф. А В. Горинова и доц. Я. М. Чернявского «Выбор руководящего уклона и на-
правления проектируемых железных дорог методом пробных трасс». Ленинград, 1940.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
71
При этом возможны три характерных случая: наличие достаточно четко
выраженного минимума на кривой приведенных годовых затрат (рис. 4,а-VIII),
отсутствие определившегося минимума /Спр ~ Ас + 9t, но наличие четко
выраженной тенденции в сторону наибольшего возможного уклона
(рис. 4,б-VIII) или тенденции в сторону минимального уклона (рис. 4,e-VIII).
В первом случае необходимо иметь в виду, что точная конфигурация
кривой Дпр = f (iP) не установлена. По исследованиям автора в большинстве
случаев эта кривая может быть с некоторой долей приближения принята
в качестве параболы второго порядка с вертикальной осью симметрии.
Рис. 4-VHI. Кривые КПр = /(г'р)
Для более точного определения характера и очертания кривой
КпР = f (ip) потребовалось бы определить не три, а по крайней мере четыре
или пять точек.
Но для этого пришлось бы трассировать 4—5 вариантов, что очень
трудоемко и едва ли необходимо, за исключением особо спорных случаев.
Поэтому для решения практических задач можно ограничиться, как правило,
тремя точками, но иметь в виду некоторую условность подобранной по
трем точкам кривой. А при этих условиях оптимальное значение руко-
водящего уклона (или наивыгоднейшего радиуса круговой кривой и т. п.)
должно определяться не точкой касания прямой, параллельной оси абсцисс,
к кривой Лпр = f (ip), а некоторой зоной в наиболее пологой части этой
кривой в пределах 0,5—1,0°/Оо при выборе руководящего уклона
(см. рис. 3-VIII) или в аналогичной зоне ближайших значений наивыгод-
нейшего радиуса, наивыгоднейшей весовой нормы и т. п.
Во втором и третьем случаях можно считать, что при тенденции в сторону
дальнейшего увеличения уклона величина руководящего уклона может быть
ограничена наибольшим допускаемым уклоном по действующим техническим
условиям (например в НиТУ 1960 г. для магистральных железных дорог
I и II категорий—150/00), а при тенденции в сторону минимальных уклонов —
путем ограничения уклона наимень_ его величиной, допустим, по троганию
поезда с места. Все эти расчеты производятся для какого-либо принятого рас-
четного значения коэффициента с и для расчетных размеров перевозок Г
допустим, 10-го года эксплуатации. Одн; как выше указывалось, такие слу-
чайные значения с и не дают твердой уверенности в неизменности полу-
ченных результатов сравнения вариантов.
Для выявления возможного влияния расчетных значений с и Д на выбор
оптимального значения руководящего уклона, весовой нормы, величины
радиуса и т. п. требуется дополнительно подсчитать и построить два
графика:
а) влияния грузонапряженности Г на оптимальное значение искомой пе-
ременной при некотором постоянном расчетном значении коэффициента соиз-
мерения с;
б) влияния величины коэффициента с на оптимальное значение искомой
переменной при некоторой постоянной грузонапряженности Ft.
72
ГЛАВА VIII
В первом случае (рис. 5,а-VIII) строятся кривые Кпр = f (z‘p) при не-
скольких расчетных значениях грузонапряженности Г( не менее чем на
три расчетных срока, например на 5-й, 10-й год эксплуатации и на пер-
спективу при постоянном значении коэффициента соизмерения.
По точкам минимумов для каждой такой кривой (А, В и С на рис.
5,zz-VIII) и определяется тенденция изменения оптимального значения иско-
мой переменной с увеличением расчетных размеров перевозок, т. е. Knp(min)=
Рис. 5-VIII. Графики влияния Г и с на Knp(min)
Применительно к рассматриваемому на рис. 5-VIII случаю для выбора ру-
ководящего уклона совершенно логична тенденция к повышению экономиче-
ской целесообразности более пологих уклонов при больших размерах перево-
зок. Весь вопрос в том, насколько полого или круто располагается кривая,
соединяющая точки минимумов (пунктирная кривая на рис. 5,a-VIII). В за-
висимости от ее крутизны и определяется устойчивость выбранного значения
zp и более узкая или более широкая зона оптимальных значений руководящего
уклона.
При выборе оптимального радиуса с увеличением размеров перевозок
повышается выгодность больших радиусов круговых кривых. Но чем слож-
нее, пересеченнее рельеф местности, тем вероятнее меньший наклон кривой,
соединяющей точки минимумов, и наоборот. И вообще, чем сложнее рельеф,
тем меньше влияние Г на выбор zp и R.
Второй график должен определить влияние расчетного значения коэф-
фициента с на оптимальное значение искомой переменной. И в данном
случае строится семейство кривых при постоянном значении расчетных
размеров перевозок Г = const и при нескольких (также желательно не менее
трех) значениях коэффициента соизмерения сг; с% и с3 (рис. 5, б-VIII). Ана-
логично производится анализ влияния расчетного коэффициента с на зону
оптимальных значений искомой переменной Кпр (min> = f (с), как показано
пунктиром на рис. 5, б-VIII.
Таким образом можно достаточно обоснованно подойти к выявлению зоны
оптимальных значений для рассматриваемой категории вариантов. При этом
следует только иметь в виду, что окончательный выбор варианта должен учи-
тывать целый ряд и других обстоятельств. В частности, при выборе руково-
дящего уклона должны учитываться вопросы увязки уклонов и весовых норм по
линиям примыкания, условия влияния zp на выбор всего комплекса основных
технических параметров проекта, как это рассматривается ниже в гл. IX,
и т. п.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
73
Построение и анализ сфер экономического преимущества вариантов
Наряду с рассмотренными выше характерными случаями сравнения ва-
риантов, допускающими отыскание оптимального решения, в практике проек-
тирования железных дорог нередко встречаются варианты, не допускающие
промежуточного решения, например тоннельный и бестоннельный варианты,
варианты одиночной и двойной тяги, правобережный и левобережный варианты
и т. п.
При сравнении такого рода вариантов, казалось бы, наиболее просто про-
извести выбор наивыгоднейшего варианта путем подсчета повариантных зна-
чений суммарных приведенных годовых затрат [формула (2-VIII)].
Однако при сравнении этого рода вариантов особо осторожно надо подхо-
дить к назначению расчетных величин с и Г(. Во избежание случайных решений
целесообразно применять достаточно простой и наглядный способ выявления
влияния расчетных размеров перевозок и величины коэффициента соизмере-
ния на сравнение таких вариантов.
Для этого должны быть построены: а) кривая критического равенства вариан-
тов и б) контур наиболее вероятных расчетных значений размеров перевозок и
коэффициента соизмерения. В результате могут быть определены так называемые
сферы экономического преимущества каждого из сравниваемых вариантов,
для которых нереально промежуточное решение.
Предпосылкой для этих построений служит то положение, что попарное
сравнение таких вариантов по методу приведенных годовых расходов основы-
вается на следующем неравенстве:
АуС + З/Ц) S А2С -ф 3/(2).
Нетрудно убедиться, что путем соответствующего подбора значений
расчетного коэффициента с или расчетного года эксплуатации t можно
добиться критического равенства приведенных затрат по конкурирующим
вариантам
Л1С -ф 3/(1) = А2с -ф 3/(2).
Преобразуя это уравнение, получим
01*—Д2)с = 3/(2)—3/(1). (4-VIII)
Следовательно, для построения кривой критического равенства вариан-
тов достаточно определить разность годовых эксплуатационных расходов
по сравниваемым вариантам при нескольких (не менее трех) расчетных
размерах перевозок 3/(2> — 3/ц, (руб.. год).
Проведенная через вычисленные точки кривая 3/(2)—3/ц) — f (Г) опреде-
ляет кривую критического равенства вариантов. На тот
же график наносятся линии разности единовременных затрат по вариантам
при разных расчетных значениях коэффициента соизмерения с:
01 — Ai)c = f[c).
В результате этих построений может быть получен график сравне-
ния вариантов при переменных значениях rt (или t) и с. На рис. 6-VIII
приведен такой график сравнения вариантов для предопределенных значе-
ний ip, допустим, по условиям уклонов на линиях примыкания — ip = 7°/оо
и ip — 9о/оо. На этом графике построена кривая 3/(9> — 3/(7) = /(Г) и две
линии с(А7 — Л9) при С! = 0,10 и сг = 0,12.
Нетрудно убедиться, что при любых расчетных значениях с и Г (или t)
можно по построенному графику определить преимущество того или иного
варианта. Как правило, выше и левее кривой критического равенства ва-
риантов, т. е. кривой 3/(2) — 3/(i) =/(Г), находится сфера экономического
преимущества более дешевого по строительным затратам варианта, а ниже
ЗВ Зак. 1018
74
ГЛАВА VIII
<АЛ)
Cttepo зюнитеито
прримушрстйа
iD'-9°/oo
л(П
o.iofW)
Грузонарряжеинесть (godi/i знсплуатдции) rt(t]
Рис. 6-VIII. Сфера экономического преимуще-
ства вариантов
Фера змнолиискт
рреинушетба
и правее этой кривой —сфера экономического преимущества более доро-
гого по капиталовложениям варианта. На рис. 6-V1I1 выше и левее этой
кривой —сфера преимущества ip = 9о/оо; ниже и правее — z’p = 7о/оо. При
сравнении вариантов с одиночной и кратной тягой под кривой 5/(2» —^z<i>—
= f (Г) размещается сфера пре-
имуществ варианта одиночной
тяги, а над кривой — сфера
преимуществ варианта кратной
тяги (рис. 7-VIII).
При сравнении тоннельного
и бестоннельного варианта, ана-
логично предыдущему, как пра-
вило, над кривой помещается
сфера бестоннельного варианта,
а под кривой — сфера тоннель-
ного варианта.
Соответственно можно очер-
тить (заштрихованные прямо-
угольники на рис. 6-VIII и 7-
VIII) контур наиболее вероятных
значений расчетных размеров перевозок и коэффициентов соизмерения по их
минимальному и максимальному возможным значениям (например для рас-
четных значений перевозок в пределах 2-го года и перспективы и для расчет-
ных значений коэффициента соизмерения, допустим, от с± = 0,10 до с2 = 0,12).
В зависимости оттого, в сфере преимущества какого из вариантов располо-
жится контур вероятных вариаций, и можно будет судить о возможном влиянии
расчетных значений с и Г на экономические преимущества взаимоисключаю-
щих друг друга вариантов. Так, на рис. 7-VIII контур вероятных вариаций
большей своей частью располагается в зоне варианта двойной тяги и лишь при
очень больших размерах перевозок и малых значениях коэффициента
соизмерения с экономическое преимущество перемещается в пользу варианта
одиночной тяги.
При построении этого рода графиков следует иметь в виду, что такое гра-
фическое сравнение вариантов путем построения сфер экономического преиму-
щества вариантов производится при попарном сравнении вариантов, но возмож-
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
75
но построение сфер экономического преимущества вариантов при групповом их
экономическом сравнении, как это было предложено канд.техн. наук С. А. Вольф-
соном1. Наконец, и здесь целесообразно еще раз обратить внимание на то, что
понятие экономического преимущества вариантов и сфер этого преимущества
относится только к сравнению вариантов по денежным показателям.Окончатель-
ное сравнение вариантов должно учитывать не только сравнение по денежным
показателям, но и все другие обстоятельства, определяющие государственную
целесообразность того или иного проектного решения с обязательным уче-
том при этом, конечно, и денежных показателей.
Сравнение вариантов с многоэтапными капитальными
вложениями
Во всех случаях, когда при сравнении вариантов по денежным показате-
лям требуется учет не только первоначальных расходов (строительных, по
приобретению подвижного состава и т. п.), но также и последующих затрат,
связанных с этапным усилением или переустройством проектируемого объекта,
следует применять методы сравнения вариантов по денежным показателям при
многоэтапных капиталовложениях.
В этих случаях необходимо вводить в расчеты все этапные расходы по по-
стройке и эксплуатации проектируемого объекта за некоторый расчетный пе-
риод времени Т. Такой расчетный период времени должен быть достаточно
большим, порядка 15—20 лет, и не менее срока, в течение которого варианты
приводятся к равнозначному состоянию. В этих условиях можно допустить
суммирование единовременных и этапных капиталовложений с ежегодными
эксплуатационными расходами без применения коэффициентов соизмерения,
так как за такой продолжительный период времени единовременные и этапные
строительные расходы по своему удельному весу в суммарных строительно-
эксплуатационных расходах становятся вполне соизмеримыми с удельным ве-
сом меньших по величине, но ежегодно производимых эксплуатационных
расходов за тот же срок.
При суммировании разновременных капиталовложений и ежегодных
эксплуатационных расходов очень важное значение приобретает учет отда-
ленности и рассредоточенности расходов. Фактор времени в современных
условиях осуществления грандиозных планов строительства коммунизма в
СССР имеет первостепенное значение. XXI съезд КПСС в контроль-
ных цифрах развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг.
установил, что «коренная проблема предстоящего семилетия — это проблема
ускоренного развития народного хозяйства по пути к коммунизму, проблема
максимального выигрыша времени в мирном экономическом соревновании со-
циализма с капитализмом». В этих условиях задача сводится не только к выбору
экономически наиболее целесообразных проектных решений, но и к выявлению
целесообразности отодвижки той или иной части капитальных вложений
на более поздние сроки, с тем чтобы высвобожденные ресурсы эффективно
были использованы в других объектах капиталовложений, способствуя
расширению масштабов производства и сокращению сроков решения основной
экономической задачи СССР.
В типовой методике определения экономической эффективности капиталь-
ных вложений в народном хозяйстве СССР установлено, что если капитальные
вложения осуществляются в разные сроки, то сравнение вариантов следует
производить с приведением затрат более поздних лет к текущему моменту путем
деления их на коэффициент, учитывающий средний эффект, который может
быть получен в народном хозяйстве при условии производительного исполь-
зования капитальных вложений. Этот коэффициент определяется по формуле
сложных процентов (1 + р)‘. Обратная величина этого коэффициента, на кото-
1 С. А. Вольфсон. Сборник ЛИИЖТа, выпуск 137, М., Трансжелдориздат, 1948.
76
ГЛАВА VIII
рую следует соответственно умножить капиталовложения последующих лет,
называется коэффициентом отдаленности капиталовложений
1
г“~(1 + рУ
(в долях единицы),
(5-VIII)
где р — расчетный коэффициент эффективности капиталовложений;
t — срок отдаления данных затрат.
При небольших сроках t коэффициенты отдаленности могут опреде-
ляться по формуле простых процентов 1 + pt
(в долях единицы).
(6-VI1I)
Наиболее важным яв-
1+pt
Рис. 8-VIII. Кривые
ляется установление рас-
четного значения величины
р, которая может оказать
существенное влияние на
эффективность вариантов
с рассредоточенными капи-
таловложениями.
В современной проект-
но-изыскательской практи-
ке наиболее распространен-
ной является точка зрения
о возможности применения
расчетной величины р, рав-
ной средней эффективнос-
ти капиталовложений в це-
лом в народном хозяйстве
или в данной отрасли на-
родного хозяйства.
С учетом того или
иного расчетного значения
по сложным процентам, как это показано на
величины р и закона изме-
нения коэффициента отда-
ленности затрат y)t = f (/)
рис. 8-VIII, или по простым
процентам суммирование расходов производится по следующей формуле:
2К,т), = Лн+2 (руб.), (7-VIII)
1 «1 1
где Ав и at — первоначальные и последующие этапные капиталовложения по
вариантам, включающие в общем случае строительные затраты
и затраты на приобретение и пополнение подвижного состава;
9t— годовые эксплуатационные расходы;
G— год. когда впервые возникает необходимость в дополнительных
капиталовложениях;
— коэффициенты отдаленности, соответствующие срокам, в которые
будут производиться те или иные расходы.
Сравнение вариантов с многоэтапными капиталовложениями основано на
анализе целесообразности снижения первоначальных расходов за счет при-
менения на первом этапе менее дорогостоящих решений с последующим этап-
ным переходом на технически более совершенные решения.
В такого рода вариантах очень важно установить влияние рассматривае-
мого проектного решения на возможное снижение первоначальных и рассредо-
точенность последующих расходов, а также на динамику ежегодных эксплуата-
ционных расходов. Особо необходимо выделить так называемые «бросовые»
(неликвидные) затраты.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
77
К таким затратам могут относиться стоимость оборудования и устройств,
которые не могут быть использованы на последующих этапах работы дороги
(«бросовые» земляные работы и искусственные сооружения на временных
участках трассы, на паромных переправах и т. д.). К «ликвидным» затратам
должны относиться расходы на локомотивный парк, верхнее строение пути,
оборудование, устройства и материалы, которые могут быть использованы на
других объектах после того, как они, отработав определенный срок на
данной железной дороге, непригодны уже на ней.
Сравнение вариантов с многоэтапными капиталовложениями можно про-
изводить по сравнительно простой схеме суммирования для каждого варианта
всех расходов с учетом их отдаленности по приведенной выше формуле (7-VIII).
При этом ликвидные затраты Лликв вводятся в расчет в качестве «возвратных»
сумм с учетом сроков реализации соответствующих материальных ценностей и
степени их изношенности, как это приведено в формуле (8-VIII).
Соответственно сравнение таких вариантов по денежным показателям мож-
но было бы производить путем сопоставления суммарных затрат по каждому
сравниваемому варианту, исчисляемых по отдельным этапам их усиления:
— Z. Kt ^It + ^Kt Ч/4- 2 ••• + '^jKt'ty (руб.).
i i 6+i G+i tn
Такой поэтапный подсчет затрат наиболее характерен для сравнения
принципиальных вариантов при выборе основных технических параметров по
схемам овладения перевозками, подробно рассматриваемым в последующих
главах (IX, XI и XIII). Для такого рода наиболее сложных случаев под-
счет суммарных затрат должен производиться путем суммирования всех
затрат, отличающих сравниваемые варианты по первоначальным и этапным
строительным расходам Лн(стр) и аг(стР), по затратам на приобретение подвиж-
ного состава Пк и II t, по ликвидным суммам Дтакв, по эксплуатационным
расходам на каждый год в пределах общего расчетного срока Т.
Общая схема этого рода подсчетов достаточно понятна из следующего
выражения для повариантного определения суммарных затрат:
т т т т
2 Kt = ^н(стр) + 2 адстр> Чг + 77н -|- 2 KIt Ч/ + 2 —
1 tl 11
^U-Чликв (I (лнкв) (РУб.), (8-VIII)
где Лликв — ликвидная стоимость сооружений, материалов, оборудования и
парка подвижного состава;
?ам — коэффициент амортизационной изношенности ликвидных соо-
ружений и парка подвижного состава (отношение срока исполь-
зования t к амортизационному сроку /ам, т. е. qaM = t: /ам).
При сравнении вариантов, в которых сопоставляется вариант постоян-
ного проектного решения с вариантом временного решения при обычно двхх-
этапных капиталовложениях (пониженные первоначальные капиталовложения
с последующим переходом к постоянному проектному решению), подсчеты
ведутся по той же схеме для намеченных сроков применения временного
решения /вр:
г ZBp т
2 Kf-rq = 2 Kt f\t + Ипер Аликв (1 — 9ам)] \ + 2^ Ч/ (Руб.). (9-VIII)
11 вр t +1
«Р
Особо следует рассмотреть варианты с многоэтапными капиталовложения-
ш. допускающими этапный переход от одного проектного решения к другому.
Эта категория вариантов охватывает обширную и весьма важную область
варьирования не только при выборе основных технических параметров дороги,
78
ГЛАВА VIH
но даже при проектировании отдельных сооружений или целых комплексов
сооружений, когда требуется:
а) установить сферу экономической целесообразности применения того
или иного проектного решения (нормальной или узкой колеи, числа главных
путей, вида тяги, спрямленного или обходного варианта трассы, тоннельного
или бестоннельного пересечения перевала и т. п.);
б) выявить эффективность применения технически менее совершенных ре-
шений на первые годы эксплуатации с обоснованием экономически рациональ-
ного срока перехода /пер к технически более совершенному решению.
Решение этого рода задач наиболее наглядно можно производить путем
подсчета суммарных расходов за расчетный период времени Т (лет) по следую-
щей схеме:
а) исчисляются первоначальные расходы для вводимого на первое время
варианта с меньшими капиталовложениями;
б) определяются последующие расходы (по этапному усилению и пере-
устройству, пополнению парка подвижного состава и эксплуатационным
расходам) в предположении трех-четырех сроков перехода /пер к более совер-
шенному техническому решению;
в) строится график XKtrlt = f (Аер)> по которому и может быть обосно-
вано экономически наиболее рациональное решение и наивыгоднейший
срок /„ер. Эти расчеты производятся по приведенной выше схеме подсчетов
суммарных расходов с учетом их отдаленности по расчетным срокам [форму-
лы (7-V11I) и (8-VIII)]. Например, для выявления экономической рациональ-
ности введения на проектируемой дороге тепловозной тяги, хотя бы на
тот или иной начальный период эксплуатации дороги с последующим пере-
ходом на электрическую тягу, должны быть подсчитаны суммарные рас-
ходы:
Г 'пер Г
2 Kt vt= 2 Kt (га) '^t 4" [Д электр ^ликв (1 — <7амЖ +2 Kt (э) (руб.),
' 1 nep W1
где Лт(т) и Kt (Э) — приведенные расходы на различные годы, соответственно
при тепловозной и электрической тяге;
/пер— срок перевода линии с тепловозной на электрическую
тягу;
^электр — капиталовложения по переводу на электрическую тягу;
Т — общий расчетный период сравнения вариантов.
Задаваясь не менее чем тремя значениями /пер> из которых каждый,
в том числе наиболее поздний срок, не будет выходить за рамки техниче-
ских возможностей тепловозной тяги по обеспечению потребных к данному
году ’ размеров перевозок, для каждого из них определяется величина сум-
> -Z т
марных расходов 2Kt тц по следующей формуле:
1
т t т
•2 К^~ 2 + Дэлектр Адэ) 4Q/ Апикв (1 7 а м) ~
) i 'пер_|_|
'пер 'пер 'пер
= ^и(стр) + 2 af(m) Ч/+ ^н(т) + 2 ^(m) + 2 +
1 1
т т т
+ Алектр tynep + 2 а'<э) А^'перСэ) пер + 2 ^'<э> + 2
*перт! ^пер+1 ^пер+1
^пер
-Ч,ер 2л-0-^) (руб-). (10-VIII)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
79.
и
др.) могут получаться три типа графиков:
Рис. 9-VIII. Графики зависимости ^iKtylt= f Спер)
1
Здесь всюду индексы т и э определяют соответственно слагаемые за-
трат при тепловозной и электрической тяге. По результатам этих расчетов
т
строятся графики 2 А'Лд = f (^пер). как это показано на рис. 9-VIII.
i
При этом в зависимости от главных влияющих факторов (крутизны
руководящего уклона, размеров перевозок, соотношения цен на дизельное
топливо и электроэнергию
а) с явно выражен-
ным минимумом кривой
т
2 Kt =f (tnep), определя-
i
ющим экономически наи-
более рациональный срок
применения тепловозной
тяги на проектируемой до-
роге на первом этапе ее экс-
плуатации (рис. 9,a-VIII);
б)с установлением эко-
номической нерациональ-
ности для данного кон-
кретного случая введения
тепловозной тяги даже на
первые годы эксплуатации
проектируемой дороги
(рис. 9,6-VIII);
в) с установлением эко-
номической рационально-
сти сохранения на проек-
тируемой дороге тепловоз-
ной тяги не только на пер-
вые годы эксплуатации, но
и на расчетную пер-
спективу (рис. 9, e-VIIl).
При этом такие гра-
фики могут включать не
т
отдельные кривые V К,?;, = /Спер). а семейство таких кривых для анализа
1
влияния различных исследуемых факторов (разного соотношения цен на
электроэнергию и дизельное топливо, различной стоимости электрификации
дороги и т. п).
Следует отметить, что влияние коэффициента отдаленности капитало-
вложений будет различным при разных расчетных величинах р, так как
= q ру = f (Р), что может оказать влияние на результаты сравнения
вариантов. Поэтому в ответственных расчетах (в отличие от предваритель-
ных, где обычно принимается величина р=0.10) целесообразно проверить
влияние изменения этой величины на итоги сравнения вариантов путем до-
полнительных расчетов при разных значениях величины р, принимая ее в
широком диапазоне, порядка р = 0,08 -у 0,12.
Значения коэффициента отдаленности при разных значениях р приве-
дены в приложении 3.
Аналогично могут решаться вопросы и о сфере или сроке экономической
целесообразности применения, например, варианта узкой колеи с обоснованием
экономически наиболее рационального срока переустройства дороги на нор-
мальную колею; паромной переправы с обоснованием срока перехода к постоян-
80
ГЛАВА VIII
ному мосту; обхода тоннельного пересечения с обоснованием экономически
рационального срока сооружения тоннеля и т. и.
Для всех такого рода вариантов важно лишь выявить все слагаемые пер-
воначальных и последующих затрат и в том числе, конечно, размеры затрат
на переустройство дороги или соответствующего комплекса ее сооружений и от-
дельных участков при переходе от временного к постоянному решению.
§ 2. ПОДСЧЕТЫ ОБЪЕМОВ РАБОТ И СТРОИТЕЛЬНОЙ СТОИМОСТИ
СРАВНИВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ
Общие положения
Показатели объемов работ и строительных затрат оказывают существен-
ное влияние на оценку и технико-экономическое сравнение вариантов. Наибо-
лее точно объемы работ и строительные затраты определяются при разработке
проектов организации строительства и сметных расчетах.
Для целей сравнения вариантов такой детальный и трудоемкий подсчет
объемов работ и строительной стоимости не вызывается необходимостью.
Для оценки вариантов и для технико-экономического их сравнения в по-
давляющем большинстве случаев можно ограничиться менее точными подсче-
тами объемов работ и строительной стоимости, охватывая этими подсчетами
лишь те объекты и виды работ, по которым наиболее существенно различаются
сравниваемые варианты. Степень детализации и методы таких подсчетов во
многом определяются характером сравниваемых вариантов и стадией проек-
тирования.
Для окончательного выбора направления проектируемой линии, основных
ее параметров, а также при сравнении наиболее ответственных вариантов мо-
жет потребоваться уточненный подсчет как объемов работ, так и строительной
стоимости вариантов, вплоть до составления сметных расчетов.
Подробно методы подсчета объемов работ излагаются в курсе «Строитель-
ные работы и машины», а вопросы составления смет изучаются в курсе «Строи-
тельство железных дорог». В курсе же «Изыскания и проектирование желез-
ных дорог» рассматриваются лишь методы ориентировочных подсчетов объемов
работ и строительной стоимости, с которыми приходится встречаться при
сравнении вариантов трассы.
Для сравнения вариантов трассы в общем случае оказывается необходимым
учитывать следующие виды работ:
а) земляные работы;
б) работы по искусственным сооружениям;
в) работы по укладке верхнего строения пути и прочим устройствам, про-
порциональным длине вариантов (линейным зданиям, СЦБ и связи);
г) работы по сооружению раздельных пунктов;
д) работы по сооружению контактной сети и тяговых подстанций при элек-
трической тяге.
Кроме этих основных видов работ, при сравнении вариантов может потре-
боваться включение и других видов работ, по которым существенно различаются
сравниваемые варианты (например по укреплению геологически неблагоприят-
ных участков трассы, по примыканиям, по усилению путей в кривых малых
радиусов и т. п.).
При подсчетах объемов работ и строительной стоимости для сравнения
вариантов в ряде случаев оказывается возможным не вводить в расчеты общие
участки сравниваемых вариантов, а также те сооружения и устройства, по ко-
торым варианты равноценны или не имеют существенных различий (например
станции примыкания к существующей дороге, мостовые переходы при их
размещении в одинаковых условиях, одинаковые по отверстию и высоте эста-
кады и т. п.).
При сравнении вариантов с многоэтапными капиталовложениями важно
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
81
выявить объемы работ и строительные затраты, относящиеся к разным годам
эксплуатации линии. Для этого при подсчетах объемов работ и стоимости долж-
ны выделяться работы первоначальной и последующих очередей. Одновременно
в таких случаях выделяются затраты по переоборудованию тех или других
устройств (при введении другого вида тяги, более мощного локомотива и т. п.).
При существенном различии вариантов в затратах труда и материалов,
а также при потребности в специальном оборудовании для строительства, по-
мимо подсчетов объемных и стоимостных показателей, выделяются такие пока-
затели, как потребность рабочей силы по вариантам (для учета стоимости
доставки рабочих и обеспечения их жильем в отдаленных и малообжитых райо-
нах), потребность в дефицитных и дальнепривозных материалах (цветной ме-
талл, цемент, рельсы и т. п.) и требуемое специальное оборудование (тяжелые
машины, специальный транспорт и т. п.), для которых может потребоваться
сооружение специальных подъездов и дорог вдоль трассы.
Определение объемов работ и стоимости земляного полотна
В зависимости от требуемой детализации подсчетов и необходимости учета:
косогорности местности, индивидуальных поперечных профилей земляного
полотна и геологических условий, подсчет объемов земляных работ по главному
пути может производиться одним из следующих способов:
1) по поперечным профилям;
2) по таблицам попикетных объемов;
3) по средним рабочим отметкам;
4) выборочным способом.
Наиболее точным, но зато и наиболее трудоемким является способ под-
счета объемов земляных работ по поперечным профилям. Этот
способ применяется при детальных подсчетах, а также на крутых косогорах
(круче 1 /5). в местах индивидуального проектирования земляного полотна, для
полунасыпей и полувыемок, при разработке выемок и отсыпке насыпей из
грунтов разных категорий.
Для типовых поперечных профилей и небольшой косогорности (менее
1/5) достаточно точно объемы земляных работ по главному пути определяются
по таблицам (попикетно). Для попикетного подсчета требуется наличие
подробного продольного профиля. Такой подсчет по таблицам производится
в тех случаях, когда требуется для сравнения вариантов определить стои-
мость сооружения земляного полотна с учетом способов производства зем-
ляных работ.
Подсчет земляных работ по средним рабочим отметкам может
производиться по схематическим продольных! профилям, когда можно ограни-
читься ориентировочными данными. Такой г ближенный подсчет произво-
дится по средним рабочим отметкам раздельно для насыпей и выемок по
участкам. Сущность этого малотрудоемкого способа заключается в том, что на
продольном профиле последовательно рассматриваются отдельные участки на-
сыпей и выемок с относительно небольшим колебанием рабочих отметок и для
каждого такого участка ориентировочно определяется средняя рабочая от-
метка.
По средним рабочим отметкам и протяжению выделенных участков
I (км) профиля подсчитываются ориентировочный профильный (без учета
продольного перемещения грунта) объем земляных работ по главному пути
Q3. р (г. п) по следующей формуле:
Qa.pfr.n) =29н/иЧ-27в/в(-М3), (11-VIII)
где qH и </в — покилометровые объемы работ соответственно насыпей и
выемок для разных значений средних рабочих отметок (м3 км);
lv и /в — протяжение этих участков (км).
Покилометровые объемы работ qH и qn определяются по графикам
рис. 10-VIH. или по соответствующим таблицам.
•82
ГЛАВА VIII
При подсчетах объемов работ должны учитываться требования НиТУ
о сфере применения типовых поперечных профилей, выделении участков с
земляным полотном в скальных грунтах, на слабом основании и т. п., когда
требуется учитывать изменение ширины основной площадки земляного по-
лотна, откосов насыпи или выемки.
В необходимых случаях должны выделяться объемы отсыпки насыпей
из дренирующих грунтов.
В условиях намечаемого применения сплошного железобетонного
подрельсового основания должна
учитываться возможность уменьше-
ния ширины основной площадки. При
ширине основной площадки земляно-
го полотна, отличающейся от приня-
той в графиках или таблицах, по-
правка + Lq с соответствующим
знаком может приближенно опре-
деляться подсчетом по формуле
± Д<7= ± Дсйср/(л!3), (12-VIII)
где ± Да— разность в ширине ос-
новной площадки земляного полотна
в проекте и принятой в графиках
или таблицах.
После подсчетов общего объема
земляных работ по главному пути
Q.3. р <г. п) определяется средний на
участке L (км) покилометровый объем
земляных работ q3. р о-. п>
<7з.р(г.п> = Q3 P<r n>L (м3/км).
Полученные значения средних по-
километровых объемов земляных работ
по каждому из сравниваемых вариан-
тов дают возможность оценить слож-
ность трассы вариантов. Обычно к лег-
Рис. 10-VIII. График покилометровых
объемов земляных работ по главному пути
при ширине основной площадки земляного
полотна 6,50 м для недренирующих грун-
тов
ким участкам относят участки, для которых профильный объем земляных работ
по главному пути на 1 км строительной длины не превосходит 15 тыс. м3/км\ к
участкам средней трудности — от 16 до 30 тыс. м3!км и к трудным участкам—
свыше 30 тыс. м31км.
Выборочный способ подсчета объемов земляных работ (способ
эталонов) является также ориентировочным способом для предварительного
сравнения вариантов на большом протяжении, когда подсчеты объемов земля-
ных работ даже способом средних рабочих отметок потребовали бы значи-
тельной затраты времени.
Сущность этого способа заключается в определении объемов земляных
работ по отдельным характерным участкам профиля с примерно однородной
покилометровой кубатурой земляных работ. Весь профиль делится на отдель-
ные характерные участки трех или четырех категорий. В большинстве слу-
чаев совершенно достаточно ограничиться делением на три категории участ-
ков — легких (с небольшими рабочими отметками не более 2—3 м), средней
трудности (со средними рабочими отметками примерно от 3 до 6 м) и трудных
участков (с рабочими отметками более 6 м).
По каждой категории участков выделяется несколько характерных ки-
лометров и по ним уже возможно более тщательно подсчитываются объемы
земляных работ и выводится средний покилометровый для данной категории
объем.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
83
Соответственно объем земляных работ на всем протяжении может быть
подсчитан по формуле
Q3. р = 4152"Ь Q32(м3). (13-viii)
где <71. ?г и qs — среднекилометровые объемы земляных работ на харак-
терных участках (м3/км);
2 li, 2и 27з — суммарные протяжения участков каждой категории (км).
При тщательной группировке отдельных участков профиля по ха-
рактерным категориям и выделении достаточного количества этих кате-
горий результаты таких подсчетов оказываются вполне достаточными для целей
сравнения вариантов при значительной экономии времени даже по сравнению
со способом средних рабочих отметок.
Рис. 11-VIII. Поперечный профиль земляного полотна на раздельном пункте
На заболоченных участках подсчет земляных работ должен производить-
ся по поперечникам с учетом категории болота и условий производства земля-
ных работ.
Для ориентировочных подсчетов рабочие отметки насыпи h увели-
чиваются на величину просадки р., зависящую от глубины болота h6 , характе-
ристики болотного слоя и условий производства работ (частичного или полного
удаления торфа в основании, насыпи без выторфовывания)
h' = h + tift6 (At). (14-VIII)
На криволинейных участках пути при более точных подсчетах требуется
учитывать уширение основной площадки земляного полотна. Величина ушире-
ния зависит от радиуса кривых и колеблется в пределах от 0,1 до 0,5 м. На уча-
стках, где часто встречаются кривые в особенности малых радиусов и имеются
высокие насыпи и глубокие выемки, учет увеличения объемов земляных
работ может производиться по формуле (12-V1II) по некоторым средним ра-
бочим отметкам hcp на отдельных участках и суммарному" протяжению этих уча-
стков SZ (км).
Для подсчета объема земляных работ на двухпутных линиях или на уча-
стках двухпутных вставок могут быть применены все рассмотренные выше
способы, но с учетом изменения ширины основной площадки земляного полот-
на на таких участках [формула «12-VIIIH-
Дополнительный объем земляных работ на раздельных пунктах и на двух-
путных вставках для безостановочвого скрещения поездов наиболее точно
может определяться по поперечным профилям, снимаемым в поле на террито-
рии раздельных пунктов или составляемым камерально по планам в горизон-
талях (рис. 11-VIII).
Если косогорность в пределах площадки раздельных пунктов или на
двухпутных вставках для безостановочного скрещения поездов невелика,
объемы дополнительных земляных работ на раздельных пунктах q3. р(р п>
могут определяться с достаточной для сравнения вариантов точностью по
средним рабочим отметкам по формуле
<7з.р (р. п> = 1^р. п 1) 2 ^ср («) С^3)> (15-VIII)
где пр. п — число путей на раздельном пункте или участке безостано-
вочного скрещения, включая главный путь;
84
ГЛАВА VIII
аг — расстояние между осями путей в пределах раздельного
пункта или участка безостановочного скрещения;
Лср И) и — средние рабочие отметки и протяжение характерных участ-
ков раздельного пункта или участка безостановочного скре-
щения поездов (по их длине с примерно одинаковыми рабо-
чими отметками).
Такие подсчеты могут быть облегчены, если учесть, что V /z йср щ =
— Qp. п-— площадь продольного профиля в пределах площадки разделы! ого
пункта или участка безостановочного скрещения поездов, которую можно
определять непосредственно по продольному профилю.
Изложенные способы подсчетов земляных работ дают только профиль-
ную кубатуру, т. е. суммарный объем насыпей и выемок без учета воз-
можного уменьшения фактических объемов работ за счет продольного переме-
щения грунта из выемки в насыпь.
Для перехода к рабочей кубатуре требуется учитывать способы про-
изводства земляных работ, экономически рациональную дальность продольной
возки земли и т. п., что связано с разработкой проекта организации земляных
работ.
При сравнении вариантов, существенно не различающихся по характеру
земляных работ и способам их производства, обычно ограничиваются подсче-
тами профильной кубатуры. В более сложных случаях требуется установле-
ние коэффициентов перехода от профильной к рабочей кубатуре или подсчеты
земляных работ на основе проекта организации земляных работ, как это изу-
чается в курсе «Строительство железных дорог».
Объемы дополнительных земляных работ по сооруже-
нию нагорных и водоотводных канав, берм и дамб,, конусов у мостов, по
углублению и спрямлению русел, устройству переездов и т. п. могут ориенти-
ровочно приниматься в размере 9—12 % от объемов земляных работ по главному
пути.
Более точные подсчеты объемов земляных работ, особенно с установлением
рабочей кубатуры, выделением грунтов разных категорий и с учетом способов
производства работ, весьма трудоемки. Для этих целей в последнее время ус-
пешно осваивается применение электронных цифровых вычислительных ма-
шин для автоматизации таких подсчетов.
Стоимость земляных работ по варианту Д3.р определяется как сумма
произведений объемов земляных работ по главному пути, по раздель-
ным пунктам и дополнительным земляным работам У, д3,р на стоимость
разработки одного кубического метра грунта s по каждому из участков
варианта
А.р =2<7з.р » (руб-).
Единичная стоимость земляных работ s зависит от категории грунтов,
способов производства работ, распределения земляных масс, дальности пере-
мещения грунта и т. д. Точное значение стоимости единицы работ может быть
установлено только после составления проекта организации строительства по
единым районным единичным расценкам (ЕРЕР), поэтому при сравнении ва-
риантов этот метод применяется только в исключительных случаях, а чаше
приходится применять ориентировочные величины единичной стоимости,
устанавливаемые на основании технико-экономических показателей объ-
ектов железнодорожного строительства, находящихся в аналогичных
условиях.
Ориентировочные значения единичной стоимости разработки грунта в тех
или иных условиях приводятся в соответствующих курсах организации строи-
тельства и справочниках.
При подсчетах строительной стоимости следует отдельно учитывать объемы
работ в заболоченных районах и прочих геологически неблагоприятных ме-
стах, где требуются привозные грунты или специальные противодеформацион-
ные мероприятия.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
85
Единичная стоимость привозного (дренирующего) грунта может быть
определена путем составления калькуляции для данных конкретных усло-
вий или установлена ориентировочно на основании анализа данных строи-
тельства в аналогичных условиях.
Определение объемов работ и стоимости искусственных сооружений
При проектировании и строительстве железных дорог применяют, как
правило, типовые конструкции искусственных сооружений. По этим типовым
проектам и производится подсчет объемов и стоимости искусственных сооруже-
ний для целей сравнения
вариантов. При этом дол-
жны учитываться местные
условия (типы и глубина
заложения оснований, вы-
сота насыпи и т. п.). Ис-
ходными данными для этих
расчетов являются ведомо-
сти размещения, выбора
типов и размеров искус-
ственных сооружений и
продольные профили с на-
несенными на них искус-
ственными сооружениями
и выписанными рабочими
отметками насыпей у всех
искусственныхсооружений.
Для облегчения под-
счетов объемов бетона ИЛИ Рис. 12-V1II. Графики объема бетона двух устоев и
железобетона по искусст- одной промежуточной опоры железобетонных мостов
венным сооружениям мо- отверстием 4,0 — 15,0 м
гут применяться таблицы
или графики, составленные на основе типовых проектов для разных катего-
рий сооружений в зависимости от их отверстия и высоты насыпей. Напри-
мер, подсчет объемов работ по постройке типовых железобетонных малых
мостов может производиться по графикам объема блочной кладки двух устоев
(рис. 12,a-VIII) и промежуточных опор (рис. 12,6-VIII), составленным по
типовым проектам Лентрансмостпроекта 1954 г.
Объем железобетона для пролетных строений железобетонных мостов
определяется по типовым проектам (в приложении 4 приведены эти данные по
проектам Лентрансмостпроекта 195S г.).
Объем кладки блоков железобетонных труб обычно определяется по
таблицам, в которых указаны объемы железобетона оголовков, фундамента
и 1 пог. м звеньев трубы для разных типов и отверстий труб (в приложении 5
приведена такая таблица объемов работ по устройству круглых железобе-
тонных труб) Для пользования такими таблицами предварительно нужно
установить длину трубы L^. определяемую или по графикам, которые имеют-
ся в типовых проектах, или расчетом в зависимости от ширины насыпи по
низу Внас, коэффициента откоса а и внутреннего диаметра трубы D:
LTp=Ba>c-2xD (.и). (16-VIII)
При подсчетах объемов кладки блоков искусственных сооружений на
раздельных пунктах, в случае устройства малых искусственных сооружений
под несколько путей, объем железобетона можно определять:
а) для мостов — пропорционально числу путей;
б) для труб — по длине трубы под площадкой раздельного пункта, опре-
деляемой или по поперечным профилям, или ориентировочно по формуле
(16-VIII) с учетом Внас зависимости от числа путей на раздельном пункте.
86
Глава viii
Вес металла и объем кладки блоков для больших и средних мостов опреде-
ляются также по типовым проектам.
Аналогично определяются объемы по типовым сборным опорам для средних
и больших мостов на свайном основании и трубчатым опорам телескопической
конструкции. Стоимость искусственных
сооружений определяется суммарными
Рис. 14-VIII. График стоимости'
бетонных труб с плоскими желе-
зобетонными перекрытиями
Рис. 13-VIII. График стоимости
сборных однс>рчковых железобе-
тонных круглых труб
объемами работ и единичными стоимостями каждого вида работ, которые при-
нимаются по укрупненным показателям, приводимым в соответствующей,
справочной литературе.
Для сравнения вариантов нередко можно ограничиться ориентировочнымг
определением стоимости искусственных сооружений по соответствующим гра-
фикам и таблицам. Такие графики и таблицы составляются на основании смет-
ных подсчетов по типовым проектам при требуемой ширине основной площадки
земляного полотна и расчетных ценах для средних условий новостроек. На
рис. 13-VIII приведены образцы таких графиков для определения ориентиро-
вочной стоимости сборных железобетонных одноочковых круглых труб раз-
ных отверстий в зависимости от высоты насыпи и на рис. 14-VIII—сборных бе-
тонных труб с плоскими железобетонными перекрытиями при ширине основной
площадки насыпи 6,50 м.
Стоимость средних и больших мостов для сравнения вариантов при отсут-
ствии проектов этих сооружений может определяться на основании разнога
рода укрупненных показателей.
Определение объемов работ и стоимости верхнего строения пути
Объемы работ по верхнему строению пути зависят от принятой мощности
верхнего строения (типа рельсов, рода балласта и толщины балластного слоя,
числа шпал на 1 км). Мощность верхнего строения главных путей устанав-
ливается по данным НиТУ в зависимости от категории линии и размеров
перевозок с учетом размеров пассажирского движения.
Для сравнения вариантов в большинстве случаев можно ограничиться под-
счетом стоимости верхнего строения пути по укрупненном].’ измерителю по-
километровой стоимости верхнего строения в зависимости от его мощности.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
87
В особо неблагоприятных условиях плана линии — при малых радиу-
сах кривых — стоимость верхнего строения пути должна определяться с учетом
усиления пути в кривых.
Определение объемов работ и стоимости устройств электроснабжения
железных дорог с электрической тягой
В стоимость устройств электроснабжения должна включаться стоимость
тяговых подстанций, контактной сети и других устройств электроснабжения,
а в случае необходимости — также стоимость линий электропередач высокого
напряжения. Кроме того, при электрификации существующих линий должны
также учитываться затраты на приспособления для пути, а при переменном то-
ке — дополнительные затраты на каблирование линий связи.
Объемы работ и стоимости устройств электроснабжения определяются на
основе соответствующих электрических и экономических расчетов, изложенных
в главе X.
Для сравнения вариантов нередко принимаются ориентировочные подсче-
ты стоимости устройств электроснабжения на 1 км линии. Такой укрупненный
измеритель должен учитывать тип опор контактной сети и глубину их заложе-
ния, сечение проводов контактной сети, стоимость тяговых подстанций, отне-
сенную к 1 км длины линии в зависимости от мощности тяговых подстанций и
расстояния между ними.
Определение объемов работ и стоимости раздельных пунктов
Поскольку земляные работы и работы по искусственным сооружениям на
раздельных пунктах, как правило, включаются в общий подсчет этих объемов
работ по каждому варианту, для целей сравнения вариантов-можно ограни-
читься по раздельным пунктам учетом объемов работ и стоимости только верх-
него строения пути, станционных зданий и прочих станционных устройств.
Длина станционных путей, кроме главного, определяется по соответствующим
типовым схемам раздельных пунктов. Объемы и покилометровая стоимость
верхнего строения пути на станциях определяются, как это было указано
выше, применительно к нормам НиТУ для верхнего строения пути на
станциях.
Объемы работ и стоимость станционных зданий, а также прочих станцион-
ных устройств обычно определяются ориентировочно, в зависимости от схемы
станции и расчетных размеров движения по тем или иным укрупненным изме-
рителям. В условиях, когда не требуется повышенная точность расчетов, стои-
мость раздельных пунктов определяется по сводному укрупненному измери-
телю на один раздельный пункт в зависимости от его типа и размеров движения
(без стоимости земляных работ и искусственных сооружений).
Помимо рассмотренных выше категорий работ, для сравнения вариантов-
требуется еще учитывать объемы работ и стоимость по жилищному строитель-
ству, линейным зданиям, устройствам СЦБ и связи. Обычно эти виды работ
учитываются ориентировочной покилометровой стоимостью в зависимости от
категории проектируемой линии, населенности района прохождения линии,
размеров движения и принятых на дороге устройств СЦБ.
Определение суммарной строительной стоимости вариантов
Ориентировочная строительная стоимость вариантов для целей их сравне-
ния может определяться приближенными подсчетами по следующей формуле:
Л — <2з.р S ф- L г.п Фг.п (в.с ) + Lст ^ст (в.с ) ф-лИС + LКС Яке ф-
Ф” Лп. СТ ф- Lf.n Ялин + 2 Nрп Ярп (руб.), (17-VIII>
88
ГЛАВА VIII
где Lr.n, Lct и LKr — длина главных путей, станционных путей
и контактной сети (км)-,
«г.п (в.сь аСт (в.с); «кс и алнн — стоимость I км верхнего строения главного
пути, верхнего строения станционных путей,
контактной сети, СЦБ, связи и линейных зда-
ний, стоимость которых пропорциональна
длине дороги;
Лис и Лп. ст — стоимость искусственных сооружений и тя-
говых подстанций;
А'рП и прп — число раздельных пунктов и стоимость од-
ного раздельного пункта разных категорий.
В случае необходимости в подсчет строительной стоимости должны быть
введены и другие слагающие, характеризующие тот или иной вариант, например
большие мостовые переходы, паромные переправы, регуляционные и укрепи-
тельные сооружения, подпорные стенки и т. п.
Результаты подсчетов строительной стоимости вариантов должны сопо-
ставляться с установленной покилометровой стоимостью новых линий, опре-
деляемой технико-экономическими показателями Гипротранстэи в зависимости
от категории проектируемой дороги, расчетной грузонапряженности линии,
категории местности и некоторых других показателей.
Отступление от этих показателей требует соответствующего анализа и
выявления факторов, обусловивших это отступление.
При подсчетах строительной стоимости вариантов и ее анализе важно
учитывать удельный вес основных составляющих строительной стоимости в за-
висимости от сложности рельефа и грузонапряженности линии.
Обработка ряда проектов новых железных дорог кафедрой экономики
строительства МИИТ показала, что удельный вес стоимости земляных работ
колеблется от 8—19% в легких условиях до 25—28% в сложных условиях,
тоже малых искусственных сооружений соответственно от 3 •— 6 до 6 — 12%,
верхнего строения пути от 25—35 до 15—-25% и всех остальных слагаемых
строительной стоимости от 40—60 до 35—55%. При этом, естественно, с увели-
чением грузонапряженности железных дорог и уменьшением сложности релье-
фа возрастает удельный вес стоимости верхнего строения и уменьшается
удельный вес стоимости земляных работ.
Стоимость подвижного состава: локомотивов и вагонов опреде-
ляется произведением их инвентарного количества на единичную стоимость,
которая должна приниматься по действующим отпускным ценам промышлен-
ности на расчетный год.
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ДЛЯ
ЦЕЛЕЙ СРАВНЕНИЯ ВАРИАНТОВ
Особенности подсчета эксплуатационных расходов при
проектировании железных дорог
Работа железной дороги связана со значительными текущими (ежегод-
ными) расходами по движению поездов, содержанию и ремонту всех соору-
жений дороги, ремонту подвижного состава, содержанию необходимого
штата дороги и т. д.
Для определения эксплуатационных расходов на существующих дорогах
оказывается возможным воспользоваться отчетными данными о фактических
расходах по отдельным их статьям: стоимости топлива или электроэнергии,
содержания штата, ремонта подвижного состава и т. д.
Расходы по отдельным статьям учитываются без выделения слагаемых этих
расходов, зависящих от тех или иных основных характеристик линии, ее про-
филя, вида тяги и типа локомотива, числа главных путей и т. п.
Эксплуатационные расходы при проектировании новых железных дорог
требуется определять для целей сравнения вариантов, различающихся как по
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
89
профилю, так и по техническому оснащению. Поэтому важно вскрыть влияние
основных характеристик каждого варианта (его длины, очертания профиля
и т. д.) на уровень расходов эксплуатации.
Определение эксплуатационных расходов производится не только на на-
чальный период работы дороги, но и на более или менее отдаленную перспек-
тиву, в течение которой может существенно меняться техническое оснащение
дороги: вид тяги и тип локомотива, число главных путей, устройства СЦБ
и т. д.
При проектировании новых железных дорог важно главным образом
выявить различие между вариантами. Поэтому оказывается возможным не
учитывать некоторые виды расходов, не оказывающие существенного влияния
на общий уровень затрат и не различающиеся по вариантам. К последним
могут быть отнесены расходы по содержанию станций примыкания, общие
для всех вариантов, расходы по штату управления дороги и т. п.
Все эти положения и определили требования к разработке самостоятель-
ных методов и формул определения эксплуатационных расходов при проек-
тировании железных дорог.
Первые попытки разработать методы исчисления эксплуатационных рас-
ходов при проектировании железных дорог относятся к концу прошлого сто-
летия. Первоначально для этих целей были предложены очень простые, но
мало точные формулы одного измерителя (на 1 км виртуальной
длины линии £в)
Э=эх.вЬ = эЬв (руб./год), (18-VIII)
где L и LB — действительная и виртуальная длина вариантов (км);
э — эксплуатационные годовые расходы на 1 км линии на прямо-
линейном участке площадочного профиля при расчетных раз-
мерах перевозок;
ав — виртуальный коэффициент, учитывающий сложность плана и
профиля варианта (по соотношению времена хода поезда,
расхода топлива и т. п. на 1 км фактической длины и 1 км
прямолинейного участка на площадочном профиле).
В дальнейшем были предложены аналогичные формулы двух измерите-
лей (на 1 ткм, 1 поездо-км и т. п.), что давало уже возможность по
фактической или виртуальной длине вариантов учитывать размеры перево-
зок и слагаемые эксплуатационных расходов, пропорциональные длине
линии L и размерам движения в ткм ГЬ или поездо-км NL:
э= (« + ЬгГ) L (руб./год); (19-VIII)
Э = (а 4- 62 N) L (руб. 'год), (20-VI11)
где a, blt 62 — соответствующие годовые расходы на расчетный измеритель.
Такие методы подсчета эксплуатационных расходов не могли в достаточ-
ной мере отразить ни степени сложности профиля и плана линии, ни прочих
особенностей сравниваемых ва; з.
В настоящее время уточненные формулы подобного типа наряду с другими
упрощенными методами находят применение только при необходимости приб-
лиженной оценки вариантов, в частности, на предпроектной стадии.
Для сравнения вариантов на последующих стадиях проектирования при-
меняется метод исчисления эксплуатационных расходов по расчлененным фор-
мулам многих эксплуатационных измерителей, разработанный в Советском
Союзе усилиями целого ряда ученых (проф. Михальцев Е. В., проф. Гибшман
Е. А., проф. Протодьяконов М. М., инж. Раабен Е. В., проф. Гибшман А. Е.
и др.). При этом наиболее эффективными оказались исследования, ставившие
целью создание не универсальных формул определения эксплуатационных рас-
ходов, а в известной мере «специализированных» формул для сравнения опре-
деленной категории вариантов. Тем самым обеспечивалась возможность под-
бора таких эксплуатационных измерителей, которые наиболее четко отражали
90
ГЛАВА VIII
бы влияние особенностей сравниваемых вариантов. Наибольшее распростране-
ние такие формулы подсчета эксплуатационных расходов йолучили для целей
сравнения вариантов трассы.
Для разработки этих формул был произведен обстоятельный анализ экс-
плуатационных расходов на сети железных дорог СССР. На основе математи-
ческой обработки отчетно-статистических данных за ряд предыдущих лет и ана-
лиза намечаемых перспективных изменений в структуре этих расходов было
установлено распределение основных слагаемых эксплуатационных расходов
по целой группе так называемых эксплуатационных измери-
телей. Подбор этих измерителей должен был наиболее правильно учитывать
характер плана и профиля вариантов и их влияние на эксплуатационные из-
мерители, а также на количество затрачиваемого труда и материалов для обес-
печения расчетных размеров перевозок по вариантам.
В результате были разработаны формулы эксплуатационных расходов,
включавших две группы слагаемых:
а) расходы, непосредственно зависящие от размеров движе-
ния и пропорциональные этим размерам, <ЭДВ;
б) расходы по содержанию постоянных устройств Эп. у
Э = Эдв + Эп. у (руб./год). (21-VIII)
Первая группа включает стоимость расходуемого топлива и электроэнер-
гии, расходы по ремонту подвижного состава, осмотру вагонов, содержанию
локомотивных и поездных бригад и т. д.
Вторая группа включает расходы по текущему содержанию главных и стан-
ционных путей, искусственных сооружений, устройств электроснабжения,
СЦБ и пр. Эта группа слагаемых эксплуатационных расходов хотя и в мень-
шей мере, но все же зависит от размеров движения, так как стоимость теку-
щего содержания постоянных устройств определяется их мощностью.
Подсчеты эксплуатационных расходов как первой, так и второй группы
могут производиться по общей схеме суммирования слагаемых эксплуатацион-
ных расходов, падающих на отдельные группы эксплуатационных измери-
телей:
п п
Здв = 2jOzX,. (руб./год); 5n y t= (руб./год), (22-VIII)
1 i
где и Y.— измерители эксплуатационных расходов;
at и kt — расходные ставки на измеритель.
Как эксплуатационные измерители, так и расходные ставки периодически
подвергаются пересмотру и уточнению в связи с осуществляемыми на желез-
нодорожном транспорте СССР систематическим совершенствованием техноло-
гических процессов эксплуатационной работы, техническим перевооружением
железнодорожного транспорта и внедрением новых прогрессивных методов
эксплуатации железных дорог. В то же время при подсчетах эксплуатационных
расходов на те или иные перспективные сроки необходимо учитывать рост
производительности труда на железнодорожном транспорте, снижение стои-
мости топлива и энергии.
Подбор комплекса измерителей эксплуатационных расходов определяется
характером сравниваемых вариантов.
При сравнении вариантов трассы достаточно учитывать измерители,
позволяющие от ;->:ть особенности, отличающие варианты (их длину, сумму
преодолеваемых высот и т. д.).
При сравнении вариантов овладения перевозками, при выборе средств
усиления эксплуатируемых линий, а также при сравнении вариантов по вы-
бору ширины колеи, типа локомотива, наивыгоднейшего веса составов и т. п.
требуется специальный анализ слагаемых эксплуатационных расходов для
подбора эксплуатационных измерителей и выделения тех или иных допел-
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
91
нительных слагаемых эксплуатационных расходов, способных отразить особен-
ности такого рода вариантов.
Кроме того, если рассматривается вариант применения разных весовых
норм на проектируемой линии и на линиях примыкания, должны быть учтены
эксплуатационные расходы по переформированию поездов на станциях примы-
кания, так называемые расходы по перелому веса состава.
Необходимо также подчеркнуть, что во всех случаях сравнения прин-
ципиальных, а нередко и основных вариантов необходимо обращать внимание
на уточнение расходов, связанных с содержанием постоянных устройств до-
роги. Наибольшее значение такое уточнение имеет при сравнении вариантов
с различными видами тяги, с разными схемами тяговых плеч или тягового элек-
троснабжения, с разными устройствами СЦБ и т. п., при которых содержание
постоянных устройств оказывает существенное влияние на величину эксплу-
атационных расходов.
Эксплуатационные измерители и расходные ставки расходов,
пропорциональных размерам движения
Эксплуатационные расходы, пропорциональные размерам движения, в
свою очередь могут быть подразделены на:
а) расходы, пропорциональные затратам энергии, или так называемая
энергетическая слагаемая, Ээн;
б) расходы, пропорциональные времени и пробегу, — временная
и пробёжная слагаемые, Эвр.
К первой группе относятся непосредственные расходы на приобретение
топлива и оплату электроэнергии, ремонт машин локомотивов, а также рас-
ходы по ремонту и смазке ходовых частей локомотивов и вагонов.
К этой же группе принято относить и ту часть расходов по содержанию
верхнего строения пути, которая пропорциональна одному из энергетических
измерителей, — механической работе сил сопротивлений.
Расходы на топливо и оплату электроэнергии
являются наиболее существенной статьей расходов первой группы. Измери-
телями этих расходов служат:
1 000 квпг-ч электроэнергии, потребленной электровозами, отнесенной к
вводам высокого напряжения тяговых подстанций;
1 т дизельного топлива, израсходованного тепловозом;
1 т топлива, израсходованного паровозом.
Расходы на ремонт локомотивов связаны с рядом изме-
рителей. Стоимость ремонта тяговых электродвигателей, компрессоров и дру-
гих узлов электровоза пропорциональна механической работе локомотива.
При учете рекуперации стоимость ремонта электровоза относят на количество
электроэнергии, переработанной двигателями.
Стоимость ремонта дизеля, генератора, топливной системы тепловоза при-
нимается пропорциональной затрате механической работы локомотива. Сто-
имость ремонта машины паровоза принимается также пропорциональной за-
трате механической работы локомотива, а ремонт котла, его гарнитуры и угле-
податчика — пропорционально расходу пара.
Расходы по ремонту и смазке ходовых частей локомотивов и вагонов и часть
расходов по текущему содержанию пути и амортизации рельсов принимаются
пропорциональными работе сил сопротивления движению.
При электрической тяге, в случае применения рекуперативного торможе-
ния, механическая работа тормозных сил (или часть ее) передается на локо-
мотив, поэтому измерителем для определения стоимости ремонта ходовых
частей вагонов в этом случае будет являться работа сил сопротивления за вы-
четом работы тормозных сил электрического торможения локомотива.
Вторая группа расходов, пропорциональных размерам движения, —
расходы, зависящие от времени и пробега, состоит из сле-
дующих слагаемых:
92
ГЛАВА VIII
а) расходы по содержанию локомотивных бригад про-
порциональны количеству и времени работы бригад. Количество б р и г а до-
ча с о в локомотивных бригад, затрачиваемое на один рейс в данном направ-
лении, может быть определено по следующей формуле:
tлб= 21 = <х + 27е + 1Уд {бригадо.ч}, (23. VI11}
ои oU
здесь — время в минутах, затрачиваемое локомотивной бригадой на
один рейс в данном направлении: на время хода на стоянки на раз-
дельных пунктах и на время работы бригады в депо у/д;
б) расходы по содержанию поездных бригад, отнесенные на из-
меритель — 1 бригадо-ч поездной бригады. Этот измеритель определяется
так же, как предыдущий.
При определении этих измерителей время работы локомотивных
бригад в депо и время сдачи поезда поездной бригадой У /д следует вводить
в расчет с учетом соотношения длины сравниваемого варианта и длины
тягового плеча. При сравнении местных вариантов в расчет количества
бригадо-часов локомотивных и поездных бригад можно вводить только
время хода поезда и время на стоянки Vf = 2*/x + S^c (мин);
в) часть расходов по ремонту локомотива (окраска, обивка и т. д.),
которая может быть отнесена на время работы локомотива, принимается
пропорциональной количеству локомотиво-часов;
г) стоимость ремонта грузовых вагонов в части, зависящей
от времени, принимается пропорциональной количеству тысяч грузовых в а-
г о н о-осе-ч ас о в tB0. Этот измеритель при сравнении вариантов трассы
определяется по времени нахождения вагонов в составе организованных
поездов. Количество тысяч вагоно-осе-часов tK0 на один поезд в данном
направлении может быть определено по следующей формуле:
* S У t
tm = £(ЯП)бо <тыс- вагон°-°се-4)’ (24-VIII)
где S—число осей в поезде данной категории;
^\i •—время, затрачиваемое поездом данной категории на один рейс в
данном направлении (мин).
Время У, t определяется как сумма времени в движении с учетом стоя-
нок на промежуточных раздельных пунктах (не учитывая стоянок на участ-
ковых станциях);
д) расходы по содержанию пассажирских вагонов определя-
ются, аналогично предыдущему, также пропорционально количеству ваго-
но-осе-часов пассажирских вагонов tB0 (П);
е) расходы по содержанию и возобновлению балласта пропорцио-
нальны количеству тонно-километров брутто с учетом веса локомотивов,
которое для одного поезда в данном направлении может быть определено
на эксплуатационной длине участка L3:
Гбр = (Р + Q) £э * Ю—6 (млн. ткм); (25-VIII)
ж) стоимость технического осмотра вагонов принимается
пропорциональной пробегу, который может быть выражен количеством
тысяч в аг он о-о се-кил омет ров, определяемым для одного поезда
в данном направлении при числе осей в составе S по формуле
ег
= Г6Ш (ТЬ1С‘ вагоно~осе~км)- (25-VIII)
Измерители эксплуатационных расходов определяются для каждого ва-
рианта или участка методами тяговых расчетов.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
93
Расходные нормы на измерители эксплуатационных расходов разрабаты-
ваются и систематически корректируются Гипротранстэи МПС; они приводятся
в соответствующих указаниях и справочниках1.
Цены на электрическую энергию, дизельное топливо для тепловозов и уголь
или нефть для паровозов следует определять для района проектирования линии
по соответствующим справочникам.
Определение расходов, пропорциональных размерам движения
Определение расходов, пропорциональных размерам движения, удобно
начинать с подсчета расходов на передвижение одного поезда в дан-
ном направлении, по схеме элв = ээн + эвр, т. е. суммируя энергети-
ческую часть расходов [первая скобка в формуле (27-VIII)], и расходы,
пропорциональные времени и пробегу (вторая скобка в той же формуле):
а) Для электрической тяги (без учета рекуперации)
ЗдВ == Ээн -J- Эвр 2 j (^1 4" ^2 7? с 4" «3 -Чпср 4" Оэ ст) 4"
+ (й4 61. 6 + #5 Д. б + Об G. ч + О.? До (П) + 08 До +
+ О9 Гбр + Q10 Во) (руб./поезд). (27-VIII)
б) Для электрической тяги с учетом рекуперации.
В случае применения рекуперации изменится только часть расходов,
пропорциональная затратам энергии [первая скобка в формуле (27-VIII)]
ЭдВ — Ээн Ч~ Эвр = ~ [®1 '^перЩ 02 (/?с — 7?р) Ч" ^2 Rc 4"
4" О3 -Дпер -[- Оэ (Ди. ст — Др)] + Эвр (руб./поезд). (28-VIII)
в) Для тепловозной тяги.
Определение эксплуатационных расходов производится по схеме, ана-
логичной формуле (27-VIII),
Здв =Зэн Ч" Эвр — ^Ьi X{ = \Ь\ RM -J- Ь 2 Rc +(Ьз Ч- От) Вд. т] Ч-
Ч* [^4 Ц. б Ч- ^5 Д. б Ч- Ъъ /л. ч-\- Ьт t во (п) Ч-Ь8 ^во ч-
ч-Ь9гбр + ЬюВо] (руб./поезд). (29-VIII)
г) Для паровой тяги.
Определение расходов на один поезд производится по следующей формуле:
Эдв — Ээн 4* ^вр = У Ci Xi = (Cl Вк -J- <?2 Rm 4" Сз Rc Ч~ Оп. т Вп. т) -J-
4- (с4 Д. б Ч~ с5 Д. б Ч- сб Д. ч 4* Ci (п) . ^8 во 4-СэДбрЧ-ОоВо) (руб./поезд).
(30-VIII)
Сводка измерителей и расходных ставок с указанием принятых в фор-
мулах (27-VIII)—(30-VIII) обозначений приведена в табл. 1-VIII.
На основе указанных формул могут быть определены расходы на пе-
редвижение одного поезда данной категории в направлении «туда» и «об-
ратно» Эдв (т‘1, дв (о)'
Такой расчет в общем случае должен производиться для поездов каж-
дой категории: грузовых, ускоренных, пассажирских и др. Зная количество
поездов каждой категории по направлениям за год NT; N’o6p; N't' Хобр и
т. д., можно определить расходы, пропорциональные размерам движения:
5дв = (эдв (т) /VT -}- Эдв (О) Кбр) 4* (^дв (т) VT 4- ЗдВ (О) A?oCp) -J- ... (руб./ГОД).
(31-VIII)
Для целей сравнения вариантов расчет эксплуатационных расходов,
как правило, должен производиться для грузового и для пассажирского
1 Нормы эксплуатационных расходов для технико-экономических расчетов. Гипро-
транстэи, 1959.
94
ГЛАВА VIII
Измерители и расходные ставки для определения расходов.
Внд тягн а) Расходы, пропорциональные затратам энергии
Ремонт машин локомотива Ремонт н смазка ходовых частей локомотива и вагонов Часть расходов по текущему содержанию пути Стоимость энер- гии и топлива Экипировка локомотивов
искал без учета рекуперации Тяговые дви- гатели,компрес- соры и т. д. Из мер итель Механическая работа локомо- тива RM (тыс. ткм) Расходная с т а в к а ai (руб/тыс. ткм) Измеритель Механическая работа сил со- противлений (тыс. ткм) Расходная ставка а2 (руб/тыс. ткм) Измеритель Расход элек- троэнергии Лп.ст (тыс. квт-ч) Расходная ставка аэ (руб/тыс. квт-ч) И з м е р и тель Количество электроэнергии переработанной двигателями Лпер(тыс.кбт-ч) Расходная ста в к а а» (руб/тыс. квт-ч)
Э л е к т р и ’ с учетом рекуперации Тяговые дви- гатели, ком- прессоры и т. д. И з м е р и тель Количество переработанной энергии Лпер (тыс/квт-ч) Расходная ставка a'i (руб/тыс. квт-ч) И з м е р и тель Механическая работа сил со- противлений за вычетом ра- боты сил реку- перации (Rc— —Rp) (тыс.ткм) Расходная ставка а'г (руб/тыс. ткм) И з м е р и тель Механическая работа сил со- противлений Rc (тыс. ткм) Расходная с т а в к а а"2 (руб/тыс. ткм) И з м е р ител ь Расход элек- троэнергии за вычетом воз- врата от реку- перации (Лп.ст—Лр) (тыс. квт-ч) Расходная ставка аэ (руб/тыс. квт-ч)
Тепловозная 1 Дизель, ге- нератор, тяго- вые двигатели, топливная си- стема II з м е р и тель Механическая работа локомо- тива /?м (тыс. ткм) Расходная ставка (руб-тыс. ткм) Измеритель .. Механическая работа сил со- противлений Rc (тыс. ткм) Расходная ставка Ь2 (руб/тыс.ткм) 1 Z И з м е р Расход дизел! £д.т (кг) Расходная с т а в к а ат (руб/кг) ит ель эного топлива Расходная ставка i>3 (руб/кг)
Паровая Котел Измерит ель Расход пара Вк (кг) Расходная с та в к а С1 (руб/кг) Машина И з м е р и тель Механическая работа локомо- тива RM (тыс. ткм) Расходная ставка с2 (руб/тыс. ткм) Измеритель Механическая работа сил сопротивлений Rc (тыс. ткм) Расходная ставка с3 (руб/тыс. ткм) Измеритель Количество натурного топ- лива с учетом подачи на ло- комотив Еп.1 (т) Расходная ставка йп.т (руб/т)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ 95 Таблица 1-VIII пропорциональных размерам движения
Измеритель —1 бригадо-ч локомотивной бригады — t л.б Расходные ставки с4 (руб/бригадо-ч) bi (руб/бригадо-ч) (руб/бригадо-ч) 1 Содержание локомотивных бригад | б) Расходы, пропорциональные времени и пробегу
Измеритель — 1 бригадо-ч поездной бригады — /п.б - ‘ • Расходные ставки с6 (руб/бригадо-ч) Ьъ (руб/бригадо-ч) ав (руб/бригадо-ч) Содержание поездных бригад
Измеритель — 1 локомотиво-ч — Расходные ставки гв (руб/локомотиво-ч) bt (руб/локомотиво-ч) ав (руб/локомотиво-ч) Ремонт локо- мотивов в части, зави- сящей от вре- мени
И з М С р и т е л ь — 1 000 вагоно-осе-ч пассажирских вагонов — /во(п) Расходные ставки с, (руб/тыс. вагоно-осе-ч) Ь, (руб/тыс. вагоно-осе-ч) а7 (руб/тыс. вагоно-осе-ч) Содержание пассажирских вагонов
Измеритель—! 000 вагоно-осе-ч грузовых вагонов — <Е0 Расходные ставки с8 (руб/тыс. вагоно-осе-ч) Ь, (руб/тыс. вагоно-осе-ч) ag (руб/тыс. вагоно-осе-ч) Ремонт ваго- нов в части, зависящей от времени
Измеритель—1 млн. ткм брутто, включая локомотив, — Гор Расходные ставки с9 (руб/млн.ткм) Ь3 (руб/млн.ткм) а, (руб/млн.ткм) Содержание и возобновле- ние балласта
Измеритель — 1 000 вагоно-осе-км —Во Расходные ставки (руб/тыс. вагоно-осе-км) bi0 (руб/тыс. вагоно-осе-км) ' аю (руб/тыс. вагоно-осе-км) • и' Технический осмотр ваго- нов
96
ГЛАВА VIII
движения. При этом измерители эксплуатационных расходов должны опре-
деляться отдельно для грузовых и для пассажирских поездов на основании
тяговых расчетов.
При современных мощных локомотивах и безостановочном скрещении
поездов важное значение приобретает правильный учет количества остановок
поездов, вызывающих увеличение времени хода, расхода топлива или элект-
роэнергии.
Наиболее правильно учет этих обстоятельств при подсчете измерителей
по грузовому движению может быть обеспечен путем построения кривых
]/=/ (S) и определения времени хода и расхода энергии (топлива) с учетом и без
учета остановок или снижения скорости на раздельных пунктах.
Ориентировочно дополнительные эксплуатационные расходы по останов-
кам поездов могут определяться средними показателями расходов на каждую
остановку и числом остановок.
После подсчета эксплуатационных расходов на один грузовой, а при необ-
ходимости и пассажирский поезд для определения годовых эксплуатационных
расходов применительно к формуле (31-VIII) необходимо определить число
таких поездов по направлениям для каждого варианта.
Количество грузовых поездов в год рассчитывается без учета нерав-
номерности перевозок по грузонапряженности на расчетный год и расчет-
ному весу поездов нетто Q„ = (0,67 4- 0,70) Q.
В направлении «туда» (грузовое направление)
МР (т) = тугр - (поездов/год). (32-VI11)
Чн (т)
• Годовое количество грузовых поездов обратного направления (или не-
грузового)
Wrp <обр) == (поездов/год), (33-VIII)
Vn(o6p)
где Ггр, Гобр — грузонапряженность нетто на расчетный год в грузовом и
обратном направлении;
Qh (т) , QH юбр) — расчетный вес поезда нетто в прямом и обратном на-
правлении.
Так как грузонапряженность в грузовом направлении («туда») обычно
больше, чем в негрузовом («обратно»), то в обратном направлении пойдет мень-
шее количество груженых поездов и часть вагонов придется пропускать
обратно в виде порожняка.
Количество порожних составов в год:
(Vnop = 5°6р^гр(о6р) (34-VIII)
•^пор
где S„ SI10p — число осей в поезде соответственно в груженом составе
«туда» и «обратно» и в порожнем составе.
Количество осей в порожнем составе должно проверяться по длине
приемо-отправочных путей.
Для порожних составов так же, как и для пассажирских поездов,
пришлось бы производить самостоятельные тяговые расчеты с установле-
нием всех показателей.
Для упрощения расчетов можно определять условное годовое количест-
во груженых поездов в негрузовом направлении через грузонапряженность
брутто в данном направлении.
Грузонапряженность брутто в обратном направлении равна.
/'бр(обр) = Гобр + М-р<т) (Q — Qh) (ткм/км-год), (35-VIII)
'где 7^гр(т) — годовое число груженых ноездов в грузовом направлении.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
97
Тогда расчетное среднегодовое количество груженых поездов в обрат-
ном направлении:
М-р (обР)= -Г^? (о6-^- (поездов/год),
Чобр
где Qogp — вес поезда брутто в обратном направлении.
Количество пассажирских поездов в год, когда расчет ведется и по пас-
сажирскому движению, определяется исходя из расчетной парности пассажир-
ских поездов в сутки ппасс:
Nпасс (т) = Nпасс (обр) == 365 /?пасс (пОСЗДОВ/ГО д).
Определив количество грузовых и пассажирских поездов в год, можно
определить расходы, пропорциональные размерам движения для заданных
размеров перевозок на расчетные годы:
•Эдв = Эдв (т) (Vгр (т) 4* Здв (о) ^гр(обр) “Ь ^дв(т) IVпасс(т) “Ь Эдв (o)IVпасс(обр)(руб-/ГОД).
(36-VIII)
Если на сравниваемых вариантах имеются участки кратной тяги,
то энергетические расходы возрастут вследствие соответственного увеличе-
ния измерителей этой части расходов.
В формулы (27-VIII), (28-VIII), (29-VIII), (30-VIII) должны быть под-
ставлены действительные значения расхода механической работы локомо-
тива, электрической энергии и т. д. с учетом количества локомотивов в
поезде на участке кратной тяги.
Если приближенно принять, что эти измерители возрастают по сравне-
нию с одиночной тягой на данном участке кратной тяги пропорционально
количеству локомотивов, то энергетическая слагаемая расходов на один
поезд на участке кратной тяги будет равна:
ЭВН (кр) ~ Цдок Ээн» -
гдеплок — количество локомотивов в поезде.
При определении временных расходов на участках кратной
тяги могут иметь место два случая:
а) локомотивы управляются по системе многих единиц одной бригадой
с переднего поста головного локомотива, а на дополнительных локомотивах
бригада отсутствует или работает в неполном составе:
б) на вспомогательных локомотивах сохраняются бригады в полном
составе.
В первом случае временная часть расходов остается без измене-
ния по сравнению с участком одиночной тяги: только при работе неполными
бригадами на дополнительных локомотивах необходимо соответственно изме-
нить ставку расходов по содержанию локомотивных бригад
«4 (кр) = [04 + (Пж«— 1)М4) = Щ[1 4-а (Плох— 1)] (руб.),
где коэффициент а < 1 учитывает 'уменыж: - ставки на содержание ло-
комотивной бригады неполного состава на дополнительных локомотивах.
Во втором случае, когда на каждом локомотиве работает бригада
в полном составе (а = 1), стоимость содержания локомотивных бригад уве-
личится в Ллок раз.
Остальные составляющие расходов, пропорциональных времени и про-
бегу, подсчитываются так же, как при одиночной тяге.
При определении годовых эксплуатационных расходов на участке крат-
ной тяги необходимо учесть стоимость содержания дополнительных локомо-
тивов в то время, когда они не находятся в составе поезда:
Элок (доп) = 365 А(лок (доп) [24 Се + (24 — 5 /п>а4] (руб./год), (37-VIII)
4 Зак 1018
98
ГЛАВА VIII
где NjtoK (дой) — число дополнительных локомотивов на участке (см. главу X);
—время (ч), в течение которого дополнительный локомотив,
работает в составе поезда в течение суток.
В случае большой неравномерности перевозок по направлениям или
применения кратной тяги в одном направлении появляется необходимость
возвращать часть локомотивов резервом. В таких случаях эксплуата-
ционные расходы по резервным локомотивам должны быть учтены отдель-
но. Ориентировочно эти расходы могут быть определены, если предполо-
жить, что резервный локомотив идет по участку с постоянной средней ско-
ростью, близкой к конструкционной скорости данного локомотива:
Крез Vkohctp {КМ/ч).
Тогда время хода резервного локомотива 1= — (ч).
к рез
Расход электроэнергии, топлива, затраты механической работы, величина
работы сил сопротивлений определяются при постоянной скорости, что в зна-
чительной мере облегчает расчет, исключая необходимость в построении кри-
вых скорости, времени хода, силы тяги и тока для резервного локомотива.
Ввиду того что принятые условия движения резервных локомотивов мало от-
личаются от имеющих место в действительности, допущение о постоянной ско-
рости обычно не вносит существенных погрешностей в расчеты.
Расходы на один рейс резервного локомотива могут быть определены при-
менительно к формулам (27-VIII)—(30-VIII) при соответственном подборе из-
мерителей, относящихся к локомотиву. Например, при электрической тяге
Эрез — Hl Rm (рез) “t* ^э^п. ст (рез) 4“ Й4 ^лб (рез) Н- Щ ^л.ч (рез) (руб./реЙС).
Эксплуатационные расходы по резервному пробегу локомотивов опре-
деляются как Эрез == 2эрез През.
Здесь /Грез — количество рейсов резервных локомотивов на отдельных
участках, а эрез— расходы на один рейс на каждом таком участке.
Количество резервных рейсов на участке равно:
През = М-Р (т) — (Мр (обр) + Мор) (рейсов/год). (38-VIII>
При разном количестве локомотивов в поездах прямого и обратного на-
правления (кратная тяга, разное число секций и пр.) необходимо это учитывать
в формуле (38-VIII) при подсчете количества рейсов резервных локомотивов.
При решении вопроса о целесообразности применения на проектируемой
линии веса поезда с переломом весовой нормы на станции примыкания необ-
ходимо определить дополнительные эксплуатационные расходы по перелому
веса состава.
Эти дополнительные расходы вызываются маневровыми операциями и про-
стоями вагонов при отцепке части вагонов от состава большего веса и их про-
стое под накоплением для формирования поездов меньшего веса или при рас-
формировании составов меньшего веса для прицепки отдельных групп вагонов
для получения поездов большего веса.
При сравнении вариантов обычно применяются приближенные методы
определения этих расходов как при переходе от меньшей весовой нормы к боль-
шей, так и при переходе от большей весовой нормы к меньшей, которые учи-
тывают потери от простоя вагонов под накоплением, затраты вагоно-часов на
расформирование составов и отцепки, на формирование составов и прицепки
и затрату маневровых локомотиво-часов х. Более точные результаты могут быть
получены при определении расходов по перелому весовой нормы поезда с уче-
том возможной кратности весовых норм и при учете нескольких возможных
назначений в пункте перелома веса1 2.
1 А. В. Горинов. Проектирование железных дорог. Изд. 3, т. II. Трансжел-
дориздат, 1948, стр. 499—505.
2 А. Е. Гибшман. Приближенный способ определения расходов по перелому
весовой нормы поезда. Труды МИИТ. Вып. 129, 1960, стр. 68—88.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
99
При экономическом сравнении вариантов значительного протяжения,
существенно отличающихся по времени хода поездов, следует дополнительно
учитывать народнохозяйственный ущерб, вызываемый повышенным временем
нахождения нескладируемых грузов в пути.
Сущность этого вопроса заключается в том, что большее время хода поездов
по одному из вариантов вызывает изъятие на тот или иной срок материальных
ценностей, что наносит определенный материальный ущерб народнохозяйст-
венной экономике. Денежная оценка этого народнохозяйственного ущерба от
увеличенного времени перевозки грузов для условий социалистической эко-
номики еще не получила достаточно обстоятельной разработки. Приближен-
ные методы определения потерь от задержки грузов в пути излагаются в ука-
заниях по сравнению вариантов.
Определение расходов по содержанию постоянных устройств дороги
Расходы второй основной группы эксплуатационных расходов — расходы
по содержанию постоянных устройств проектируемой дороги так же, как и рас-
ходы, пропорциональные размерам движения,—зависят от грузонапряженности
дороги, хотя и в значительно меньшей степени. В расходы по содержанию
постоянных устройств включается стоимость текущего содержания главных
и станционных путей, устройств СЦБ и связи, раздельных пунктов и переез-
дов, контактной сети и тяговых подстанций, расходы по снегоборьбе и пр.
В качестве измерителей для этой группы расходов выбираются обычно
длины главных и станционных путей, контактной сети, заносимых мест и т. д.,
в силу чего эти измерители часто называются линейными.
Ниже приведен примерный перечень измерителей, на которые отнесены
расходы по содержанию постоянных устройств проектируемой линии. Эти из-
мерители, за небольшим исключением, одинаковы для всех видов тяги.
Таблица 2-VII
Измерители и расходные ставки эксплуатационных расходов по содержанию
постоянных устройств
Расходы Расходная ставка Измерители, на которые относятся расходы
Текущее содержание, амортиза- £эк
ция н охрана пути (тыс. руб; км-году Эксплуатационная дли- на главного пути
Очистка от снега главных и k.
станционных путей (тыс. руб/кик-лод) Эксплуатационная дли- fl j заносимых мест
Текущее содержание, амортиза- Ц А эк
ция и обслуживание устройств связи (тыс. руб, кл-гсд) Эксплуатационная дли- на линии
Текущее содержание и аморти- к, £эк
зация линейных устройств СЦБ (тыс. руб кл-год) Эксплуатационная дли- на линии
Содержание диспетчерской цеи- £эк
трализаци-и при безостановочном скрещении поездов (ТЫС. руб/кл-гсду Эксплуатационная дли- на линии
Содержание штата, амортизация к. А'р-п
н обслуживание устройств промежу- (тыс. руб. 1 раздельный Количество раздель-
точных раздельных пунктов и участ- ковых станций пункт в год)- ных пунктов
Текущее содержание и амортиза- Аэк (эл)
ция контактной сети (тыс. руб/кл-год) Эксплуатационная дли- на электрифицирован- ных главных путей
Текущее содержание и амортиза- Л'п. ст
ция тяговых подстанций (тыс. руб. 1 тяговую подстанцию в год) Количество тяговых подстанций
Содержание и амортизация участ- А/уч. ЭН
ков энергоснабжения (тыс. руб./l участок в год) Количество участков энергоснабжения
4:
100
ГЛАВА VIII
В отдельных случаях перечень измерителей расходов по содержанию
постоянных устройств может быть расширен. Так, если на линии имеются тон-
нели, места, требующие особого наблюдения и ухода (обвальные участки и др.),
то протяжение этих участков должно быть включено дополнительно в качестве
измерителя для определения расходов по содержанию таких устройств.
Расходные ставки на измерители расходов по содержанию по-
стоянных устройств устанавливаются с учетом амортизационных отчислений,
исходя из количества затрат труда, времени, стоимости материалов для вы-
полнения определенных работ по текущему содержанию, охране и реновации
устройств.
Величина расходных ставок зависит и от размеров движения, увеличи-
ваясь по мере их нарастания. Кроме того, на размеры расходных ставок ока-
зывает влияние тип постоянных устройств. Так, например, при более мощном
верхнем строении пути затраты на его содержание снижаются.
Расходы по содержанию постоянных устройств могут быть определены
по следующей формуле:
Эп. у — ki Yt = (ki ks kt kg) L3K -j- A?2 Lch -|- kg Np. n -f-
i
+ kl LqK (эЛ) -f- kg Nn. ст И- ^9 А^уЧ. эн (тыс. руб./год). (39-VIII)
Упрощенные методы определения эксплуатационных расходов
по важнейшим измерителям
Подсчет всех измерителей- для развернутой формулы определения экс-
плуатационных расходов, пропорциональных размерам движения, является
трудоемким. В то же время в ряде случаев оказывается возможным производить
сравнение вариантов, учитывая только основные слагаемые эксплуатационных
расходов, не определяя расходов, не оказывающих существенного влияния
на сравнение вариантов, как, например, технический осмотр вагонов; ремонт
вагонов и локомотивов в части, зависящей от времени; возобновление балласта
и некоторые другие.
Энергетические же показатели удобно привести к одному обобщающему
измерителю, например к механической работе локомотива, воспользовавшись
известными соотношениями между затратой механической работы (ткм) и по-
треблением топлива и электрической энергии локомотивами (см. главу II):
при электрической тяге постоянного тока:
^пер ~ 3,1 Rm ; ^п.ст — 3,7RM (Квт-Ч)\
при тепловозной тяге
Ед.т = 0,85/?м-10-3 (т);
при паровой тяге:
Вк = 30RM • Ю-з (m). £у = 3,15RM • IO-3 (m).
Далее, как показал опыт расчетов, можно без особого ущерба для точ-
ности расчетов, особенно для вариантов достаточно большого протяжения при
небольшой разности отметок начальной и конечной точек, принять, что работа
сил сопротивления примерно равна механической работе локомотива (RM~.RC).
Используя отмеченные соотношения и ограничивая количество статей
подсчета временных расходов только основными слагаемыми — стоимостью
содержания локомотивных и поездных бригад,—можно существенно упростить
формулы определения расходов, пропорциональных размерам движения:
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
101
а) электрическая тяга (без учета рекуперации)
эдв — Ru -}- аг RM + аз • 3,17?м + аэ • 3,77?м + (а4 -|- а5) =
= («1 + «2 + З,1а3 + 3,7аэ) + (а4ф- «5) (руб./поезд), (40-VIII)
где RM— механическая работа локомотива (тыс. ткм)-,
tx— время хода без учета стоянок на промежуточных раздельных
пунктах (лшн);
Р — коэффициент участковой скорости, определяемый по графикам дви-
жения поездов либо по приближенным формулам, приведенным в
главе IX [формулы (15-IX)—(16-IX)].
Обозначив в формуле (40-VIII)
th + °2 + З,1а3 -[- 3,7аэ = рэ (руб/тыс. ткм)
(«4 + 05) = <7э {руб 1ч),
получим
Эдв = рэ Rm + 6^- Яэ (руб./поезд); (41-VIII)
б) при тепловозной тяге формула определения расходов, пропор -
циональных размерам движения по структуре, аналогична формуле (41-VIII)
Эдв = PmRn + qm (руб./поезд),
здесь
рт = + Ь2 + 0,85 (Ь3 + ат) (руб/тыс. ткм),
Ят = (bi + b5) (руб/ч).
Расходы, пропорциональные размерам движения, на все поезда при дан-
ных размерах движения в прямом и обратном направлении подсчитываются
по приведенной выше формуле (36-VIII).
Для определения упрощенным методом расходов, пропорциональных раз-
мерам движения, достаточно подсчитать только механическую работу локомо-
тива и время хода. Этот подсчет может быть выполнен также при помощи од-
ного из упрощенных способов определения измерителей, рекомендованных
в главе II.
Затем могут быть определены и расходы на содержание постоянных уст-
ройств, причем состав измерителен выбирается в зависимости от особенностей
сравниваемых вариантов.
Контролем подсчета эксплуатационных расходов может служить вели-
чина этих расходов на 1 ткм нетто:
Э
Этим = <р--)L- W 100 (Kon/mo0-
(42-VIII)
Здесь Ггр и ГОбр — грузонапряженность нетто в направлении «туда» и
«обратно (млн. ткм/км в год);
L — длина варианта (км).
Значение эткм (коп, ткм нетто) зависит от руководящего уклона, рода
тяги, серии локомотива, стоимости энергии и топлива и многих других причин.
Оно обычно тем меньше, чем больше грузонапряженность дороги, и тем боль-
ше, чем круче руководящий ) клон. Абсолютные значения при подсчете по при-
веденным выше формулам обычно несколько ниже среднесетевых, так как при
102
ГЛАВА VIII
определении расходов для целей сравнения вариантов обычно не учитываются
некоторые расходы, имеющие место на эксплуатируемой сети железных дорог.
Подсчет эксплуатационных расходов производится на ряд лет эксплуа-
тации дороги (например на 2, 5, 10-й годы и на перспективу — 15 или
20 лет). В особенности это необходимо при сравнении вариантов в разрезе не-
скольких лет с учетом динамики роста перевозок.
При ориентировочных подсчетах эксплуатационных рас-
ходов для сопоставления вариантов большого протяжения (на-
пример при разработке схем развития сети железных дорог или для предвари-
тельной оценки вариантов направления проектируемых дорог), даже в условиях
отсутствия конкретного профиля, при определении эксплуатационных рас-
ходов могут быть применены разного рода упрощенные методы.
Наиболее простыми из них являются подсчеты расходов, пропорциональ-
ных размерам движения, по измерителю 1 поездо-км и по содержанию постоян-
ных устройств по измерителю 1 км эксплуатационной длины. Расходные нормы
на эти измерители разрабатываются для локомотивов разных серий, разных
весов поезда и уклонов1.
Более точными являются несколько расчлененные расходные нормы, учи-
тывающие временные (на 1 поездо-ч, на 1 вагоно-ч) и энергетические (на 1 ткм
механической работы, на 1 поездо-км и т. п.) слагаемые расходов, пропорцио-
нальных размерам движения как для грузовых, так и для пассажирских
поездов.
1 Укрупненные нормы для определения эксплуатационных расходов. М-, 1959
(МПС Гипротранстэи).
ГЛАВА IX
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ГРАФИКИ
ОВЛАДЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ
Расчетная мощность и основные технические параметры
При разработке проектов железных дорог одним из наиболее важных во-
просов является установление расчетной их мощности, т. е. мощности к пери-
оду сдачи дороги в постоянную эксплуатацию, и обеспечение беспрепятствен-
ного и экономически наиболее рационального освоения намечаемых на дороге
размеров перевозок.
Сущность проблемы мощности железных дорог определяется следующими
положениями:
1. Для подавляющего большинства железных дорог СССР закономерны
условия планомерного и непрерывного роста как грузовых, так и пассажир-
ских перевозок.
2. Пропускная и провозная способность не могут развиваться так же не-
прерывно, как растут перевозки на дороге. Хотя в практике эксплуатации
железных дорог и достигается систематическое увеличение их перевозочной
мощности за счет внедрения новых технологических процессов, повышения
производительности труда и улучшения использования подвижного состава,
однако все это в условиях весьма интенсивного роста перевозок вСССР не исклю-
чает необходимости периодического наращивания мощности отдельных желез-
ных дорог в довольно значительных размерах путем усиления или переустрой-
ства дороги в целом или отдельных ее участков.
3. Для беспрепятственного и бесперебойного обеспечения нарастающих
перевозок требуется создавать на дороге некоторые резервы мощности с таким
расчетом, чтобы возможная по комплексу сооружений и техническому осна-
щению дороги пропускная и провозная способность всегда была бы не менее и
даже несколько больше, чем необходимая м-. ..-.ость дороги для тех же эта-
пов. Тем самым на всех этапах эксплуатации проектируемой линии будут
обеспечены требуемая маневренность ее работы и благоприятные условия для
улучшения ее эксплуатационных измерителей.
Чем больше разервы мощности, тем на больший срок обеспечивается воз-
можность осваивать нарастающие перевозки без усиления дороги. Однако из-
быточные резервы мощности, как правило, вызывают соответствующее увели-
чение строительной стоимости линии и омертвление на некоторый срок более
или менее значительных капиталовложений и материальных ресурсов страны.
С другой стороны, недостаточные резервы мощности могут привести к прежде-
временному усилению или реконструкции дороги. Следовательно, задача сво-
дится к установлению для каждой проектируемой линии таких расчетных ре-
зервов мощности, которые оказались бы в данных условиях наиболее рацио-
нальными как в эксплуатационном, так и в экономическом отношении.
Мощность железной дороги по ее пропускной и провозной способности
зависит прежде всего от технических параметров постоянных сооружений
104
ГЛАВА IX
и устройств дороги. К числу таких определяющих технических параметров
относятся: ширина колеи; число главных путей; вид тяги; руководящий уклон;-
расчетная пропускная способность для размещения раздельных пунктов;
минимальная длина приемо-отправочных путей на раздельных пунктах.
Реальная мощность дороги на каждом этапе ее эксплуатации зависит не
только от постоянных сооружений и устройств, но и от принятых для этого эта-
па средств технического оснащения дороги и переменных ее устройств. Оп-
ределяющими техническими параметрами средств оснащения и переменных
устройств дороги служат: тип локомотива, мощность устройств электроснаб-
жения, устройства СЦБ, путевое развитие раздельных пунктов и т. п.
Обоснование расчетной мощности дороги заключается в комплексном выбо-
ре всех основных технических параметров постоянных сооружений и устройств,
а также средств технического оснащения и переменных устройств к периоду
сдачи дороги в постоянную эксплуатацию, т. е. к периоду завершения строи-
тельства новой или усиления существующей железной дороги. Однако это не
значит, что расчетная мощность дороги определяется размерами перевозок
этого начального периода ее эксплуатации; она заведомо должна несколько
превышать начальные размеры перевозок. Задача и сводится к тому, чтобы
для каждого проектируемого объекта резервы мощности к моменту сдачи до-
роги в эксплуатацию устанавливались с учетом последующих средств и капи-
таловложений для этапного наращивания мощности по мере роста перевозок.
При этом:
1) создаваемые при постройке новой дороги резервы мощности и некоторое
увеличение строительной стоимости дороги должны быть оправданы экономией
затрат как в ежегодных эксплуатационных расходах, так и в последую-
щих капиталовложениях при этапном ее усилении;
2) все последующие этапы периодического усиления дороги не должны,
как правило, вызывать «бросовых» предыдущих капиталовложений;
3) для всех возможных комбинаций первоначального оснащения дороги
и последующего ее усиления должно быть выбрано экономически наивыгод-
нейшее решение с учетом бесперебойного обеспечения перевозок на всех
этапах ее эксплуатации.
При обосновании расчетной мощности железных дорог основным опре-
деляющим фактором являются расчетные размеры грузового движения, так
как в подавляющем' большинстве случаев на новых линиях пассажирское дви-
жение имеет меньший удельный вес в общем объеме перевозок и может учиты-
ваться определенным эквивалентом к грузовым перевозкам.
Грузовые перевозки на начальный период и на перспективу задаются на
основе экономических изысканий. Так как перспективная грузонапряженность
редко обосновывается более чем на 10-й год эксплуатации, а для анализа ус-
ловий повышения мощности железной дороги требуется исходить из размеров
ее перевозок на возможно более далекую перспективу, то для каждой проек-
тируемой линии, помимо данных о грузонапряженности на 2, 5 и 10-й
годы эксплуатации, целесообразно определить по имеющимся перспективным
материалам хотя бы темпы роста перевозок на дороге на более отдаленную
перспективу порядка 15—20 лет. Возможные колебания фактического роста
перевозок на отдаленную перспективу смогут повлиять главным образом на
сроки реализации некоторых намечаемых мероприятий этапного усиления
проектируемой линии, а не на общие закономерности нарашивания мощности
дороги.
В результате для каждой данной проектируемой линии может быть оп-
ределена кривая роста грузовых перевозок по времени, т. е. потребная
провозная способность по грузовым перевозкам Гп = f(f). С уче-
том заданных размеров пассажирских перевозок указанная зависимость
Гп = f(f) определяет потребную мощность проектируемой дороги как к периоду
сдачи ее в эксплуатацию, так и''на рассматриваемые перспективные годы.
Какой бы характер не имела кривая роста грузовых перевозок (о, б или в
на рис. 1-1X), на всех этапах эксплуатации дороги возможная ее про-
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
105
возная способность по грузовым перевозкам Гв должна быть не
менее потребной провозной способности по этим перевозкам, т. е. Гв Гп- При
этом, как уже отмечалось, потребная провозная способность, представляющая
собой кривую роста грузонапряженности проектируемой линии, имеет в по-
давляющем большинстве случаев непрерывно возрастающий характер (рис.
1-IX, 2-IX), возможная же провозная способность Гв (пунктирные линии на
рис. 2-IX) наращивается отдельными этапами, соответствующими усилению
или переустройству дороги (в периоды ti и /г) и носит, как правило, ступенча-
тый характер (см. рис. 2-IX).
Рис. 1-IX. Кривые роста грузо-
напряженности дороги
Рис. 2-IX. Этапное повышение
мощности дороги
Такие скачки — ступени этапного усиления мощности дороги—сочетаются
с систематическим повышением провозной способности дороги за счет роста
производительности труда и более эффективного использования технических
средств. Однако в расчетах этапного усиления проектируемой дороги такой
систематический прирост провозной способности учитывается лишь в качестве
резерва для освоения возможных более интенсивных темпов роста перевозок,
нежели предусматриваемые планами.
Возможная провозная способность средства ее обеспечения
Возможная провозная способность исчисляется раздельно для каждого
направления по известной формуле
36ot,Q 36542. . . л
Гв = —~ Пгр = " (т/год),
(1-IX)
где Q— средний вес состава грузовых поездов в рассматриваемом на-
правлении с учетом разных категорий грузовых поездов (/п);
Qh = 71Q — вес состава нетто (т);
пгр — возможная пропускная способность по грузовым перевозкам в дан-
ном направлении, включая сборные и ускоренные поезда;
Y — внутригодичная неравномерность перевозок.
Обычно провозная способность дороги рассчитывается по наиболее загру-
женному, так называемому грузовому направлению. Этим не исключается
необходимость проверки провозной способности дороги и в обратном (так на-
зываемом негрузовом) направлении. Такая нроверка важна потому, что в об-
щем случае дорога может иметь разные весовые нормы и разную пропускную
способность в грузовом и в обратном направлениях.
ТВ Зак. 1018
106
ГЛАВА IX
Вес состава нетто QH определяется средним весом состава Q на проекти-
руемой дороге, типами и полногрузностью вагонов, влияющими на отношение
веса нетто к весу брутто tj. Вес состава Q, в свою очередь, определяется с
учетом веса грузовых поездов разных категорий, при этом вес основной
категории грузовых поездов может быть задан унифицированной весовой
нормой сквозного направления или определяется крутизной руководящего
уклона дороги, типом локомотива (его расчетной силой тяги), типами и пол-
ногрузностью вагонов, влияющими на основное сопротивление движению и
погонную нагрузку вагонов, а также принятой на дороге расчетной длиной
приемо-отправочных путей раздельных пунктов.
’ Пропускная способность по грузовым перевозкам пгр зависит: от общего
количества пар поездов в сутки, которые дорога или рассматриваемый ее
участок в состоянии пропустить по труднейшему (лимитирующему) перегону,
так называемой возможной пропускной способности Д'; количества пасса-
жирских, сборных и ускоренных грузовых поездов пп, пс и иу; их эквива-
лента грузовым поездам s и установленного резерва пропускной способ-
ности р, т. е. nrp = f(N; nn; пс; пу; е; р).
Методы определения возможной пропускной способности N и про-
пускной способности по грузовому движению пГр = f (Д) рассматриваются
ниже в § 2 настоящей главы. Здесь же следует отметить, что возможная
пропускная способность дороги зависит от размещения раздельных пунктов,
скоростей движения поездов (определяемых типом локомотивов, величиной
руководящего уклона, тормозными средствами, очертанием профиля и плана
дороги), станционных устройств СЦБ (определяющих время на станционные
операции с поездами на раздельных пунктах) и способов организации дви-
жения поездов (типов графиков движения поездов).
Приведенные положения свидетельствуют о большом количестве факторов,
определяющих возможную провозную способность дороги. Современное раз-
витие железнодорожной техники позволяет применять разнообразные средства
обеспечения как первоначальной мощности дороги, так и этапного наращива-
ния мощности по мере роста перевозок за счет повышения Q или пгр, либо
одновременного увеличения обоих этих факторов, определяющих провозную
способность.
К таким средствам обеспечения требуемого уровня возможной провозной
способности относятся прежде всего постоянные сооружения и устройства,
которыми можно широко варьировать по их техническим параметрам. Этап-
ное же наращивание мощности дороги при установленном комплексе постоян-
ных сооружений и устройств может быть достигнуто за счет увеличения силы
тяги локомотива путем секционирования (добавления числа секций той же мощ-
ности) или перехода к более мощному локомотиву, введения более совершен-
ных устройств СЦБ (автоблокировки, диспетчерской централизации), перехода
к более совершенным способам организации движения поездов и введения без-
остановочного скрещения поездов. Наконец, возможно этапное уси-
ление и за счет частичного или полного переустройства дороги, например,
перехода с тепловозной на электрическую тягу, устройства двухпутных вста-
вок, частичной двухпутности, устройства второго пути и т. д.
Выбор необходимого комплекса постоянных устройств и первоначального
технического оснащения дороги с учетом этапного наращивания ее мощности
основывается на анализе овладения перевозками.
Анализ овладения перевозками при проектировании железных дорог за-
ключается в сопоставлении возможных вариантов первоначального оснащения
дороги и соответственно подобранными в различных сочетаниях средствами
этапного усиления дороги для беспрепятственного овладения нарастающими
перевозками. Последующее технико-экономическое сравнение таких вариантов
дает возможность выбора экономически наиболее рационального комплекса
основных технических параметров, определяющих проектную мощность до-
роги с обоснованным” начальными резервами мощности, и с учетом всех после-
дующих этапов нарз. лвания мощности дороги по мере роста перевозок.
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
107
Графики овладения перевозками
Для выявления и анализа возможных вариантов комплекса технических
параметров проектируемой дороги необходимо в каждом конкретном случае ус-
тановить расчетные схемы разного начального и соответственно подобранного
последующего оснзщения дороги при намечаемых параметрах постоянных ее
устройств (ширине колеи, числе главных путей, руководящем уклоне и т. п.)
или при нескольких конкурентных вариантах технических параметров пос-
тоянных устройств.
Установление такого рода расчетных схем технического оснащения до-
роги должно включать:
а) подбор для всех характерных этапов работы дороги в пределах иссле-
дуемого периода такого ее технического оснащения при данных постоянных
устройствах, которое давало бы пропускную и провозную способность не менее
потребной по всем видам перевозок с учетом установленного резерва;
Рис. 3-IX, Графики овладения перевозками
б) дальнейшее группирование средств технического оснащения, намечен-
ных для отдельных этапов работы дороги, в рационально последовательные
схемы этапного усиления мощности дороги для всего рассматриваемого
периода работы от первого года эксплуатации до возможно более отдаленной
перспективы.
Расчеты и сравнение различных схем первоначального и перспективного
оснащения дороги можно производить аналитически. Однако такие расчеты
были бы очень громоздки и малонаглядны. В дальнейшем этого рода задачи,
несомненно, наиболее обоснованно смогут решаться путем многовари-
антного их анализа на электронных вычислительных машинах. В настоящее
же время достаточная наглядность и простота анализа овладения перевозками
обеспечиваются на основе построения графиков овладения перевозками и по-
следующего их анализа.
Графиками овладения перевозками называются графики, на которых со-
вмещаются кривые потребной и возможной мощности проектируемой дороги
на разных этапах ее эксплуатации и наносятся конкурентные схемы обеспече-
ния первоначальных и перспективных расчетных перевозок.
Графики овладения перевозками дают возможность непосредственного
сопоставления потребной и возможной мощности проектируемой линии на раз-
ные сроки ее эксплуатации и при любом ее техническом оснащении. Так как
мощность дороги измеряется ее пропускной и провозной способностью, то гра-
фики овладения перевозками могут строиться двух типов:
а) графики потребной и возможной пропускной способности (рис. 3,а-1Х);
б) графики потребной и возможной провозной способности (рис. 3,6-1 X).
По оси абсцисс этих графиков откладываются годы эксплуатации t. по оси
ординат—потребная и возможная на различных этапах эксплуатации дороги ее
пропускная или провозная способность.
108
ГЛАВА IX
Точками пересечения соответствующих друг другу кривых потребной и воз-
можной пропускной или провозной способности дороги (а, б, в на рис. 3-IX)
определяются годы эксплуатации Л; /2; is, в которые дорога при рассмат-
риваемых ее технических параметрах исчерпывает резервы мощности и требует
дальнейшего усиления, хотя экономически целесообразные сроки усиления
наступают, как правило, раньше. Штриховкой на рис. 3-1X показаны избы-
точные (неиспользуемые) резервы мощности дороги при намеченных усло-
виях этапного усиления дороги.
Графики овладения перевозками по пропускной способности (см. рис.
3, с-1Х) достаточно просты в построении и удобны для анализа только при од-
ном и том же типе локомотива или постоянном весе состава, так как только в
этом случае сохраняется неизменной кривая потребной пропускной способ-
ности при любых устройствах СЦБ и любом способе организации дви-
жения поездов. Если бы потребовалось построить такого рода график овладе-
ния перевозками при разных типах локомотивов или разных весах состава,
то для каждого типа локомотива и веса состава получились бы разные значе-
ния не только возможной, но и потребной пропускной способности. Поэтому
графики такого типа удобно применять лишь для анализа овладения перевоз-
ками при постоянном локомотиве или фиксированном весе состава.
Несравненно большие удобства представляют графики овладения пере-
возками по потребной и возможной провозной способности, на которых
могут сопоставляться различные схемы технического оснащения проектиру-
емой линии при разных локомотивах и весах состава, разных устройствах
СЦБ и различных способах организации движения поездов (см. рис. 3, 6-1X).
На таких графиках овладения перевозками при определенной величине
/р возможно сопоставлять также варианты однопутной и двухпутной линий,
варианты с разными видами тяги, т. е. эти графики являются практически уни-
версальными для анализа овладения перевозками при варьировании ряда
важнейших постоянных и переменных устройств.
Кривая потребной провозной способности определяет динамику роста
грузонапряженности, постоянную для всех рассматриваемых вариантов осна-
щения дороги. Такая кривая наносится на график по расчетным размерам гру-
зонапряженности в грузовом направлении, установленным экономическими
изысканиями на разные расчетные сроки эксплуатации линии.
Возможная провозная способность дороги по грузовому движению при
разных средствах оснащения проектируемой линии и при разных способах
организации движения поездов наносится рядом наклонных линий,
пересекающих кривую роста грузонапряженности.
Некоторое уменьшение на перспективу возможной провозной способности
по грузовому движению при данном техническом оснащении дороги и способах
организации движения объясняется тем, что графики овладения перевозками
строятся не по полной возможной провозной способности дороги, а лишь по
грузовым перевозкам, т. е. за вычетом провозной способности дороги, исполь-
зуемой на растущее пассажирское движение.
Пассажирские перевозки также обычно растут, и для их обеспечения тре-
буется из года в год выделение все возрастающей доли от возможной пропуск-
ной способности дороги, что приводит к необходимости соответствующего
уменьшения пгр при том же N; поэтому кривые возможной провозной способ-
ности по грузовому движению становятся наклонными. Наклон этих линий
зависит от интенсивности роста пассажирского движения на проектируемой
дороге. Некоторое влияние на наклон линий возможной провозной способ-
ности оказывает, кроме того, рост числа сборных и ускоренных поездов.
При этом следует подчеркнуть, что кривые возможной провозной способ-
ности при разных типах локомотивов имеют разный наклон. Чем боль-
ше расчетная сила тяги локомотива, тем круче при одних и тех же размерах
пассажирского движения наклон линии возможной провозной способности.
Это совершенно логично, так как независимо от типа локомотива и возможной
пропускной способности при заданном числе пар пассажирских поезщз
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
109'
принимается одинаковое для них количество эквивалентных поездов в парах
грузового движения. Но так как с увеличением расчетной силы тяги локомо-
тива увеличивается вес поезда при том же руководящем уклоне, то уменьшение
возможной пропускной способности «гр на одно и то же число пар поездов
больше снизит провозную способность по грузовому движению при мощных
локомотивах, нежели при менее мощных, так как в первом случае будут сняты
тяжелые поезда, а во втором—то же число пар легких поездов.
Для построения графиков потребной и возможной провозной способности
дороги необходимы следующие исходные данные:
а) размеры грузовых перевозок и отдельно данные о числе сборных и
ускоренных грузовых поездов, а также размеры пассажирского движения
на отдельные этапы работы проектируемой дороги: на начальный и последую-
щие годы, а также на возможно более отдаленную перспективу;
б) возможная провозная способность по грузовому движению на расчет-
ные этапы эксплуатации дороги (обычно на 2, 5, 10-й годы и на перспек-
тиву).
Предварительный анализ этих графиков дает возможность установить:
минимально необходимое оснащение дороги для обеспечения начальных пере-
возок; срок годности любого мероприятия, считая, что крайний срок обеспе-
ченности заданных перевозок при данном оснащении определяется абсциссой
точки пересечения кривых потребной и возможной провозной способности
(по экономическим соображениям сроки усиления дороги могут быть более ран-
ними);целесообразные последующие мероприятия для обеспечения нарастающих
перевозок, когда будет исчерпана провозная способность предыдущего этапа;
недоиспользуемые запасы мощности дороги при разных схемах этапного осна-
щения дороги.
При установлении расчетных вариаций первоначального и перспективного
оснащения проектируемой линии необходимо исходить из следующих основ-
ных предпосылок:
1. На каждом этапе развития дороги необходимо обеспечить комплекс-
ность технического оснащения дороги. Постоянные устройства, их типы и мощ-
ность, тип локомотива, устройства СЦБ и способы организации движения на
каждом этапе начальной и перспективной эксплуатации дороги должны быть
увязаны в единый комплекс.
2. Наращивание мощности дороги должно вестись с максимальным исполь-
зованием имеющегося оснащения, с допущением лишь неизбежного минимума
бросовых устройств.
3. Вариантные схемы должны различаться главным образом по комплексу
постоянных устройств или средств оснащения дороги к начальному периоду
ее эксплуатации (по числу главных путей, по виду тяги, по длине приемо-
отправочных путей или по первоначальном}' типу локомотива). В этих усло-
виях вариантные схемы позволят сопоставить принципиальные варианты проек-
тирования дороги по комплексу ее первоначальных устройств и тем или иным
схемам этапного наращивания мощности по мере роста перевозок.
Для сопоставимости все вариантные схемы должны обладать примерно
одинаковыми резервами мощности на расчетную перспективу.
4. Необходимо учитывать, что на один и тот же график овладения пере-
возками могут быть нанесены разнообразные варианты: по средствам
оснащения дороги (по типам локомотивов, устройствам СЦБ), способам орга-
низации движения поездов и даже некоторым постоянным устройствам (числу
главных путей и разным видам тяги), но при постоянных значениях ширины
колеи, величины руководящего уклона и норм размещения раздельных
пунктов.
Изменение указанных расчетных элементов соответственно должно
повлиять либо на максимальную пропускную способность, либо на расчетный
вес состава. В том и другом случаях это создает трудности на совмещенном
графике овладения перевозками в нанесении схем этапного наращивания
провозной способности дороги.
по
ГЛАВА IX
При необходимости проведения анализа овладения перевозками для раз-
ных значений ширины колеи, руководящего уклона и норм размещения раз-
дельных пунктов приходится для каждого такого вариантного значения этих
переменных строить отдельные графики овладения перевозками; при этом не
исключается их сопоставительный анализ.
На рис. 4-1X приведены графики овладения перевозками для одинаковых
расчетных размеров перевозок Гп = f(t), но при изменении крутизны руко-
водящего уклона и норм размещения раздельных пунктов, по которым мож-
но установить, что при пологом руководящем уклоне 6°/оо даже для неболь-
шой расчетной пропускной способности (при большом удалении раздельных
пунктов) перспективные перевозки могут быть обеспечены при шестиосном элек-
тровозе ВЛ23 (рис. 4, а-1 X), в то время как при гр = 12°/Оо для тех же усло-
Рис. 4-1X. Графики овладения перевозками для разных значений ip и норм размещения
раздельных пунктов
вий даже мощный восьмиосный электровоз Н8 уже оказывается недостаточным
(рис. 4, б-I X). Переход при крутом уклоне (гр = 12°/оо) к большему сближению
раздельных пунктов (2Vpac4 — 36 пар поездов/сутки) существенно снизил
требуемую мощность локомотивов для обеспечения перспективных перевозок
(рис. 4, в-1Х).
На рис. 5-1X приведен график овладения перевозками с большим числом
вариаций по постоянным устройствам, средствам оснащения и способам орга-
низации движения поездов с нанесенными на нем тремя конкурентными схе-
мами овладения перевозками.
Такого рода схемы овладения перевозками должны предусматривать ра-
циональную последовательность введения тех или иных мероприятий и должны
удовлетворять всем требованиям задания на проектирование дороги.
Возможные схемы этапного овладения перевозками в значительной мере
зависят от:
а) значения проектируемой линии;
б) начальных размеров грузовых перевозок и динамики их роста на пер-
спективу;
в) расчетных размеров пассажирского движения, а также размеров дви-
жения сборных, ускоренных и других категорий поездов;
г) вариантных значений руководящего уклона;
д) принятой на дороге расчетной пропускной способности и соответствую-
щего сближения раздельных пунктов.
В общем случае решающее влияние на установление возможных вариантов
первоначального оснащения дороги и дальнейшего этапного ее усиления ока-
зывают размеры перт. . -эк. Для иллюстрации тех предпосылок, по которым
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ Щ
могут намечаться схемы этапного оснащения проектируемой линии, ниже рас-
смотрены характерные случаи для дорог с различной первоначальной грузо-
напряженностью и различной динамикой роста перевозок при постоянном
числе пассажирских, сборных и ускоренных грузовых поездов (рис. 7-IX).
Приводимые иа рис. 7-IX примерные схемы не следует рассматривать как
типовые по условиям анализа овладения перевозками, так как в каждом
конкретном случае на установление возможных схем овладения перевозками
влияют многочисленные факторы в самых разнообразных их сочетаниях. Так,
при одних и тех же размерах начальной и перспективной грузонапряженности
схемы овладения перевозками будут принципиально различными для разных
значений руководящего уклона. При очень пологих уклонах значительные
перспективные перевозки в большинстве случаев могут быть обеспечены на
однопутных линиях даже при локомотивах небольшой мощности. Наоборот,
при больших значениях руководящего уклона даже сравнительно небольшие
перспективные перевозки могут потребовать применения очень мощного тех-
нического оснащения однопутных линий или даже постройки вторых путей.
112
ГЛАВА IX
уклона на провозную способность
На рис. 6-1X приведен наглядный график влияния крутизны руководящего
одного грузового поезда в год г = f(ip)
при разных типах локомотивов
на разных уклонах (?) — 0,7;
у = 1,05).
Следовательно, какой-либо
типовой расчетной схемы овла-
дения перевозками не может
быть предложено, но установить
некоторые общие предпосылки
назначения рациональных схем
овладения перевозками для тех
или иных характерных условий
вполне целесообразно.
Допустим в качестве при-
мера, что возможные схемы
первоначального и перспектив-
ного оснащения должны быть
назначены для следующих че-
тырех случаев расчетных раз-
меров перевозок (рис. 7-IX):
,ng а) дорога с незначительной
THfflaK№,) грузонапряженностью на пер-
№23 вые годы эксплуатации и с мед-
ленным темпом последующего
™(2сЯ Р°ста перевозок Г„ = f (/);
б) дорога с небольшой гру-
зонапряженностью на первые
годы эксплуатации, но интен-
сивным последующим прирос-
том перевозок Гп (2)
Рис. 6-IX. Провозная способность одного грузо- в) дорога с большими разме-
вого поезда в год рами перевозок на первые годы
— эксплуатации и с дальнейшим
незначительным приростом перевозок Fn(3) = f (t)-
г) дорога с большими размерами перевозок на первые годы эксплуа-
тации и с интенсивным дальнейшим приростом перевозок ГП(4) = f (f).
Для каждого из рассматриваемых в данном примере случаев будет иметь
место различное первоначальное и последующее оснащение дороги.
На дороге с незначительной начальной грузонапряженностью и невысо-
кими темпами роста грузовых перевозок Z'n(i) = f(0 для снижения ее первона-
чальной стоимости могут оказаться конкурентными варианты: узкой и нормаль-
ной колеи; различных норм сближения раздельных пунктов; разных типов ло-
комотивов на начальном этапе эксплуатации; разных устройств СЦБ, вплоть
до наиболее облегченных типов, и, наконец, разных способов организации дви-
жения поездов вплоть до системы «поездного приказа». В то же время на до-
рогах с такими размерами перевозок могут совершенно отпасть варианты раз-
ных видов тяги, мощных локомотивов, безостановочного скрещения поездов
и т. п.
На дорогах с малыми начальными размерами перевозок, но с интенсив-
ным ростом грузовых перевозок rn<2)=f(Q, как правило, могут отпасть
варианты разной ширины колеи и в то же время уже могут появиться
варианты с разными видами тяги и учетом на перспективу безостановочного
скрещения поездов, частичной двухпутности и т. п.
Аналогично с изложенным на дорогах с большими начальными размерами
перевозок, но с разными темпами роста грузонапряженности Гп (3) —f(t) и
rcny=f (/) могут рассматриваться варианты с разными видами тяги (в осо-
бенности на первые годы эксплуатации), с разными типами локомотивов.
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
ИЗ
при разных длинах приемо-отправочных путей (весовой норме) и способах
организации движения поездов. При больших же темпах роста перевозок
могут возникнуть и варианты разного числа главных путей.
Как выше указывалось, помимо расчетных размеров перевозок на схемы
овладения перевозками и на возможные варианты этих схем оказывает суще-
ственное влияние крутизна руководящего уклона (сложность рельефа мест-
ности) при тех же начальных размерах перевозок и темпах их роста. Чем круче
Рис. 7-IX. Влияние начальных размеров перевозок и темпов их роста на
требуемые резервы мощности дороги
руководящий уклон, тем более мощное оснащение потребуется для овладения
перевозками, тем меньше резервы провозной способности при одном и том же
оснащении дороги (см. рис. 7-1X).
Разные варианты унификации весовой нормы или применения унифици-
рованных длин приемо-отправочных путей со своей стороны могут оказать
существенное влияние на возможные конкурентные схемы овладения перевоз-
ками.
Для построения графиков овладения перевозками должны быть произ-
ведены соответствующие расчеты пропускной и провозной способности при всех
намечаемых к рассмотрению вариантах комплекса постоянных устройств и
средств оснащения дороги. § *
§ 2. РАСЧЕТЫ ПРОПУСКНОЙ И ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ **
ДЛЯ АНАЛИЗА ОВЛАДЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ
Графики дмжения воездов
Пропускная способность железной дороги или отдельных ее участков оп-
ределяется на основе построения графиков движения поездов. Эти гра-
фики объединяют работу всех подразделений железной дороги и увязывают
движение поездов на перегонах с работой станций и локомотивного хо-
зяйства.
По графикам движения поездов, построенным для того или иного техни-
ческого оснащения дороги на данный период (веса и скоростей дви:- -;?:я по-
ездов, устройств СЦБ и способов организации движения поездов), хюжно не-
посредственно определять наибольшее число грузовых поездов, которое может
быть наложено на график (пропущено по линии) помимо пассажирских поездов
114
ГЛАВА IX
и резервных поездов. При непарном графике число грузовых Поездов опреде-
ляется по направлениям.
Помимо установления наибольшей пропускной способности по грузовым
поездам, анализ графиков движения поездов позволяет установить и ряд дру-
гих важных эксплуатационных показателей, необходимых для технико-эко-
номической оценки различных вариантов технического оснащения и способов
организации движения поездов и в том числе участковую скорость движения
поезда и величину коэффициентов участковой скорости 0:
₽ = -£. ’ (2-IX)
V X
где Vy — средняя участковая скорость (с учетом стоянок на промежуточных
станциях, а также разгонов и замедлений) для всех поездов данной
‘ категории без учета резервных поездов (факультатива);
Vx — ходовая скорость (без учета стоянок на промежуточных станциях
и без учета разгонов и замедлений).
При проектировании железных дорог нередко пропускную способность,
в особенности для целей анализа овладения перевозками, приходится рассчи-
тывать в предпроектный период или при разработке задания на проектирование,
т. е. в условиях, когда отсутствуют многие основные данные, необходимые для
составления графиков движения поездов.
Помимо этого, составлять графики движения поездов только для целей оп-
ределения пропускной способности для большого числа рассматриваемых ва-
риантов постоянных устройств, средств оснащения и способов организации
движения поездов нецелесообразно, так как для этих целей не требуется вы-
сокая точность расчетов пропускной способности и трудоемкое построение
графиков движения поездов не было бы оправдано.
В силу приведенных положений при анализе овладения перевозками, в осо-
бенности на предварительном этапе этого анализа, вполне допустимо определять
пропускную способность путем менее трудоемких аналитических расчетов, из-
лагаемых ниже. В последующем, при окончательном анализе овладения пере-
возками, уже для целей эксплуатационно-экономического сравнения наиболее
конкурентоспособных вариантов могут потребоваться более точные данные
о пропускной способности и ряде эксплуатационных показателей (участковые
скорости, потребный локомотивный и вагонный парк, число толкачей и т. д.),
которые устанавливаются с требуемой точностью, вплоть до составления в не-
обходимых случаях графиков движения поездов на те или иные расчетные
сроки, как это излагается в курсе «Основы эксплуатации железных дорог и стан-
ции». В частности, без построения графиков затрудняется достаточно
точный экономический анализ вариантов с разными видами тяги, с различ-
ными типами локомотивов и, в особенности, с безостановочным скрещением
поездов, с двухпутными вставками и т. п. Во всех такого рода вариантах коле-
бания участковых скоростей и других эксплуатационных измерителей в зави-
симости от конкретных условий могут быть настолько значительны, что при-
ближенные расчеты не в состоянии учесть всю совокупность этих обстоятельств
так четко, как это могут отразить графики движения поездов.
Для общего же анализа овладения перевозками и выбора технических па-
раметров проектируемых дорог обычно применяются приближенные анали-
тические расчеты пропускной способности, дающие для этих целей достаточ-
ную точность.
Аналитические расчеты пропускной способности
Приближенные аналитические расчеты пропускной способности произ-
водятся исключительно для условий параллельного графика движения
поездов. Всеже пассажирские, сборные и прочие поезда, имеющие скорости, от-
личные от основного потока грузовых поездов, приводятся по соответствую-
щему расчетному эквиваленту к грузовым поездам параллельного графика.
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
115
При аналитических расчетах пропускная способность определяется типом
графика движения поездов (способом организации движения поездов) и перио-
дом графика.
Графики движения поездов могут быть: на однопутных линиях — непа-
кетными (рис. 8, а, б-IX), пакетными (рис. 8, в, г-IX) и частично пакетными
(рис. 12-IX), а на двухпутных линиях—пакетными (рис. 8, 6-IX) и пачечными
(рис. 8, е-1Х). Крометого, графики бывают парными и непарными (рис. 8, в-1Х).
Периодом графика называется время от отправления поезда (или паке-
та) на перегон до момента отправления другого поезда (пакета) с данной
станции на тот же перегон.
Рис. 8-IX. Периоды графика движения поездов
Период графика для разных типов графиков движения поездов опреде-
лйется различно, как это показано на рис. 8-IX.
При параллельном однопутном графике период графика можно
вычислить по следующим формулам:
а) для непакетного парного графика при остановочном
скрещении поездов (рис. 8, а-1Х)
Т — tm ф-10 -j- Tj -J- т2 -Г tp3 (мин); (3-IX)
б) то же при безостановочном скрещении поездов (рис. 8, 6-IX)
T^tm + to + ^' (мин); (4-IX)
в) для пакетного непарного графика при остановочном скрещении
поездов и полуавтоматической блокировке (рис. 8, в-1Х)
Тпак — 4" Т1 "Г т24~ (К1- I) Ala Т (Ki- 1) /па + ^рз (Мин); (5-IX)
г) то же при парном пакетном графике и автоматической блокировке
(рис. 8, г-IX)
Т’пак = 4п + 4> + “Г ~2 Д 2 (К- 1) /а + tp3 (MUH). (6-IX)
Для двухпутных участков период графика определяется по направле-
ниям (четному и нечетному):
а) при оборудовании путевой блокировкой (рис. 8, <Э-1Х)
Тч = 1а(мин); Твч = Ц(мин); (7-IX)
б) при отсутствии путевой блокировки (разграничении поездов пере-
гоном) (рис. 8, е-1Х)
Тч = tm + (мин); Т„ = /о -f- т2 (мин). (8-IX)
В этих формулах:
tm и t0 — время движения поезда по перегону по направлениям («туда» и
«обратно»); оно должно устанавливаться на основе тяговых рас-'
четов графическим способом или по установившимся скоростям;
116
ГЛАВА IX
т' — дополнительное время на замедление скорости и разгон состава
в случае прохождения участка безостановочного скрещения по-
ездов со снижением скорости;
Tj и т2 — станционные интервалы при остановочном скрещении поездов;
/па и К — межпоездные интервалы при пакетном графике (индекс опреде-
ляет систему блокировки — полуавтоматической или автомати-
ческой);
К — число поездов в пакете при парном графике;
Ki и Кг — число поездов в пакете по направлениям при непарном графике;
/рз — поправка на разгон и замедление на пару поездов.
Рис. 9-IX. Кривые скорости с учетом и без учета остановок на промежуточных
раздельных пунктах
Необходимость введения поправки /рз определяется тем, что при остано-
вочном скрещении поездов для повышения пропускной способности лимити-
рующего перегона, как правило, допускается назначать скрещение поездов
с пропуском поезда одного направления (на затяжном уклоне обычно поезда,
идущего на подъем) без остановки, следовательно, при подсчете времени хода
по установившимся скоростям поправка на разгон и замедление учитывает
потери времени на остановку одного из поездов.
Если время хода поезда по перегону tm и to определяется графическим
способом и кривые скорости строятся с учетом остановки одного из поездов и
безостановочного проследования другого, то поправку на разгон и замедление
вводить не приходится. Если же кривые скорости строятся с учетом остано-
вок всех поездов на раздельных пунктах (сплошные кривые на рис. 9-IX),
то поправка £рз вводится со знаком (—).
Станционные интервалы определяются главным образом устройствами
СЦБ и типами графиков движения поездов. В зависимости от последователь-
ности прибытия и отправления поездов на данном раздельном пункте могут
иметь место станционные интервалы скрещения, неодновременного прибытия
и попутного следования.
Величины станционных интервалов зависят от норм времени на производ-
ство операций по пропуску поездов, которые в свою очередь зависят от целого
ряда факторов: системы сношений, системы устройств СЦБ, способов пропуска
поездов по раздельным пунктам, т. е. вида станционного интервала, условий
подходов к раздельным пунктам, руководящего уклона линии, типа локомотива,
рода поезда, схемы раздельного пункта и т. п.
Для условий проектирования новых линий нормы т устанавливаются в за-
висимости лишь от наиболее влияющих и сравнительно легко учитываемых
факторов. Так, обычно в инструкциях по расчетам пропускной способности
даются нормы величины станционных интервалов, учитывающие только си-
стему устройств СЦБ.
Остается еще установить, как должны учитываться при определении пе-
риода графика станционные операции. Очевидно, что стоянки на станциях по
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
117
техническим операциям только в том случае смогут повлиять на максимальную
пропускную способность, когда период графика на перегонах, примыкающих
к станции, окажется больше периода графика для лимитирующего перегона.
Большинство технических операций может быть уложено в продолжитель-
ность станционных интервалов, тем более что время хода на перегонах, при-
легающих к станциям, обычно дается уменьшенное.
В тех же случаях, когда продолжи-
тельность технических операций оказа-
лась бы больше возможной раздвижки по-
ездов до величины периода графика, равной
периоду графика на лимитирующем перего-
не, возможна сдвижка поездов на графике
на полпериода, на период и на любую дру-
гую величину, кратную полупериоду гра-
Рис. 10-1X. Схемы сдвижки поездов
на графике
Рис. 11-IX. Схемы разграничения поездов
при автоматической блокировке
фика —
£
. Как видно из рис. 10-IX, такая сдвижка поездов на графике не влия
ет на пропускную способность линии, вычисленную без учета стоянок на
станциях такой сдвижки.
Межпоездной интервал при полуавтоматической (/Па) и автоматической
(/а) блокировке определяется на основе следующих положений.
При обычно проектируемой автоблокировке с трехзначной системой сиг-
нализации определение расчетных интервалов между грузовыми поездами про-
изводится, исходя из разграничения поездов тремя блок-участками, т. е. по
схеме движения поезда на зеленый огонь (рис. 11-IX). Тогда расчетный интер-
вал между поездами может быть определен в зависимости от минимальной длины
блок-участков и наименьшей расчетной скорости движения поездов (на затяж-
ном руководящем подъеме).
При полуавтоматической блокировке расчетный межпоездной интервал
также определяется минимальным расстоянием между блок-постами и расчет-
ной скоростью движения поезда.
Если известен период параллельного графика, максимальная возможная
пропускная способность однопутной линии может определяться по
следующим расчетным формулам:
а) для непакетного графика
1 440
N = - (пар поездов, сутки); (9-IX)
б) для парного пакетного графика
1 440
N = „-----К (пар поездов/сутки). (10-IX)
* пак
При расчете пропускной способности для пакетного графика следует учи-
тывать, что пакетный график на однопутных линиях может привести к сни-
жению участковой скорости движения поездов в силу повышенных простоев
118
ГЛАВА IX
иа скрещениях, поэтому, как правило, не рекомендуется принимать более
двух поездов в пакете, хотя теоретически и практически вполне возмож-
но применять и три поезда.
В целях смягчения эксплуатационных недостатков пакетного графика
обычно применяется частично пакетный график (рис. 12-IX),
при котором только часть по-
ездов пропускается по схеме
пакетного графика.
Удельный вес поездов,
идущих пакетами, учитывает-
ся так называемым коэф-
фициентом пакетнос-
т и, который, как правило,
принимается не более апак ==
= 0,67 (пакетами пропускает-
ся две трети поездов).'
При частично пакетном
графике пропускная способность однопутной линии может быть опреде-
лена из следующих предпосылок. Если удельный вес пакетных поездов
— __ МИпак
аПак — д/ ~
то
Нпак
апак N
(пар пакетов/сутки)
и
1 440 = ппак Тпак + (1 - апак) NT = Т'^ + (1 - апак) NT,
откуда
1 440К
N = ~—х к и------------»—Гт (пар поездов/сутки), (11 -IX)
апак 1 пак т Л V — апак| Л
где К — число поездов в пакете (или пар поездов при парном пакетном
графике);
Т и ТПак — периоды непакетного и пакетного параллельных графиков.
Аналогично при безостановочном скрещении поездов мало реально ориен-
тироваться на пропуск всех поездов без остановки. Поэтому, как пра-
вило, в эксплуатационной практике расчет ведется на безостановочный
пропуск не всех 100% поездов. Удельный вес поездов, пропускаемых
безостановочно, так называемый коэффициент безостановочного про-
пуска поездов або = обычно принимается в размере не более 0,8.
При частично безостановочном скрещении поездов про-
пускная способность может определяться по формуле, аналогичной частично
пакетному графику движения поездов (11-IX), где вместо 7‘пак следует
подставлять период графика при безостановочном скрещении поездов Тбо
1 440
Л = ^/ бо + (1-азо)Т (ПаР поезД°в/сУтки)' (J2-IX)
Максимальная возможная пропускная способность двухпутной
линии исчисляется по направлениям:
а) при оборудовании путевой блокировкой:
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
119
1 440 1 440
N = —=— (пар поездов/сутки); N = —.— (пар поездов/сутки); (13-IX)
/па . J а
б) при отсутствии путевой блокировки (разграничении поездов перегоном):
1440 1 440
М(Ч) = —=— (поездов/сутки); Л\НЧ) = — (поездов/сутки). (14-IX)
* Ч * * нч
Аналитическим способом можно определять и участковую скорость
движения поездов путем определения коэффициента участковой скорости [3.
Рядом авторов предложены аналитические формулы для приближенного
определения коэффициента участковой скорости.
Для безостановочного скрещения поездов В. Е. Козловым предложена
формула1
д _ 1 440 0,6/?п /ск (п) /1 г TV\
Р- 1440 + 0,8ип/ск(п)8 ’ ' '
где /ск(п) = /ха — средняя продолжительность стоянки грузового поезда при
скрещении с пассажирскими поездами {мину,
t* — чистое время хода пары грузовых поездов по перегону (мин);
Hnv Игп+ЕпПп+(ес------1)Hc+(Sv--l)«v ,,
а = = -Д-Е--— д/ 7 ' У------~ — коэффициент заполне-
ния графика по соотношению приведенного фактического
числа поездов /гпр к максимальному возможному числу
пар поездов N;
е — эквиваленты пассажирских, сборных и ускоренных поез-
дов к грузовым поездам, подробнее рассмотренные ниже;
8 — отношение средней ходовой скорости грузового поезда
к средней ходовой скорости пассажирского поезда по участ-
ку в рассматриваемом направлении.
Для определения коэффициента участковой скорости при скрещении
поездов с остановкой одного из них на основании исследований Г. И. Черно-
мордика, И. Т. Козлова и Б. С. Козина2 может быть предложена следующая
формула (без учета числа скрещений и обгонов грузовых поездов на участ-
ковых станциях):
?=!—П50(»гр + 2»„). (16-1Х)
где /Ск — средняя продолжительность стоянки грузового поезда под скреще-
нием и обгоном (мин), которая определяется по формуле
/ск = [0»12 -f- 0,01 (лГр 4" Лпасс)] /х "Ь TtH- ^2 Ч~ /рз (мин);
t*— среднее чистое время хода пары грузовых поездов по перегону (.кин).
Определив коэффициент участковой скорости (3, величину участковой
скорости можно найти из соотношения
V, = (км/ч).
Расчеты пропускной способности по грузовому движению
Возможная пропускная способность проектируемой дороги по грузовому
движению нгр, при аналитических расчетах для параллельного графика,
может определяться, как указывалось, по максимальной возможвой про-
1 Труды ЦНИИ. Вып. 147. М„ Трансжелдориздат, 1958.
* «Транспортное строительство»,. 1960, № 1.
12’0
ГЛАВА IX
пускной способности пгр = f (N) с эквивалентным учетом пассажирских («„),
сборных (пс) и ускоренных (пу) поездов со скоростями движения, отличаю-
щимися от скоростей грузовых поездов,
N "N ** -
«гр = Г+7 - (еп + 6<= + еУ "у) + «с + «у = ГГ7“ 1е" "п + ^с—"с +
+ (еу—1)иу] (пар поездов/сутки). (17-IX)
Здесь р — коэффициент резерва пропускной способности;
еп, ес, еу — коэффициенты съема грузовых поездов пассажирскими, сбор-
ными и ускоренными поездами, которые зависят от соотношения
скоростей грузовых и других категорий поездов и неидентичности
перегонов.
Резерв пропускной способности (р) предназначается для
предоставления «окон», связанных с обеспечением нормального содержания
железнодорожного хозяйства, компенсации возможных отклонений от графика
движения поездов, повышения маневренности и экономичности работы желез-
нодорожной линии.
С увеличением заполнения графика движения поездов а — (где
«пр — реально используемая пропускная способность в приведенных парах
поездов параллельного графика, a N— максимальная возможная про-
пускная способность того же параллельного графика) коэффициент
участковой скорости р = ~~ на однопутных линиях падает, т. е. при одной
» X
и той же ходовой скорости Vx участковая скорость Vy снижается вслед-
ствие больших простоев поездов на скрещениях и обгонах при более на-
сыщенном графике.
В пределах небольшого заполнения пропускной способности, пока а
не превосходит 50—60%, увеличение а приводит к незначительному сни-
жению коэффициента р. Дальнейшее увеличение а уже вызывает более
ощутительное уменьшение р. Особенно интенсивно падает коэффициент
участковой скорости р после увеличения а свыше 75—80%. Поэтому нера-
ционально проектировать новые линии без достаточных резервов мощности,
обеспечивающих возможно более эффективные режимы нормальной их работы.
На основе эксплуатационной практики и теоретических исследований ве-
личина резерва пропускной способности на однопутных линиях установлена
в размере 20% от максимальной возможной пропускной способности, что яв-
ляется обычно достаточным для обеспечения внутримесячной и суточной нерав-
номерности перевозок, а также для сравнительно быстрой ликвидации воз-
можных случаев нарушения графиков движения поездов и для эксплуата-
ционного маневрирования.
На двухпутных железных дорогах, где величина возможной пропускной
способности весьма значительна и условия эксплуатационного маневрирова-
ния благоприятнее, коэффициент резерва обычно принимается не более 15%
(р = 0,15).
Коэффициенты съема позволяют ориентировочно учитывать
при параллельном графике влияние пассажирских, сборных и ускоренных
поездов на пропускную способность. Эти коэффициенты, приводящие «прочие
поезда» к грузовым поездам параллельного графика, определяют, какому ко-
личеству грузовых поездов или нар поездов параллельного графика эквива-
лентна уложенная ва такой график пара поездов (или один поезд на двух-
путных линиях) той или иной категории, имеющих больший или меньший
период графика, нежели основная категория грузовых поездов.
На однопутных линиях коэффициенты съема таких поездов обычно
несколько превышают единицу и в неблагоприятных условиях
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
121
каждый поезд, движущийся с меньшими или большими скоростями, чем по-
езда параллельного графика, снимает больше, чем один грузовой поезд
(рис. 13-IX).
На рис. 13-IX показаны одна пара срочных поездов и снимаемые (зачерк-
нутые) этой парой поезда параллельного графика. Как видно по нумерации поез-
дов, в данном неблагоприятном случае коэффициент съема равен е- 1,5, так как
одна пара срочных поездов снимает три грузовых поезда (№751,753 и 752).
Наиболее точно коэффициенты съема могут устанавливаться для конкрет-
ных условий путем непосредственного составления графиков движения по-
ездов. Для ориентировочных подсчетов допускается пользование приближен-
ными значениями коэффициентов съема, которые обычно нормируются спе-
циальными инструкциями по расчетам пропускной способности.
Рис. 13-IX. Съем поездов параллельного графика срочными поездами
Для целей анализа овладения перевозками и выбора основных технических
параметров проектируемых дорог расчеты пропускной способности произво-
дятся при полностью открытых раздельных пунктах, размещенных на дороге
по нормам НиТУ, так как этапность открытия раздельных пунктов обычно
является промежуточной стадиен повышения пропускной способности дороги,
необходимой для любого первоначального ее оснащения. В большинстве слу-
чаев после использования этого начального этапа овладения перевозками на
проектируемой линии наступает необходимость выбора того или иного пер-
спективного ее усиления.
В дальнейшем, применительно к выбранному первоначальному оснащению
дороги, уточняется этапность открытия раздельных пунктов.
Для основного цикла расчетов ограничивающий перегон должен устанав-
ливаться из числа всех перегонов, запроектированных на линии, при открытых
раздельных пунктах. Для расчетов же этапности открытия раздельных
пунктов ограничивающие перегоны должны устанавливаться отдельно для
каждой очереди открытия раздельных пунктов в зависимости от числа и рас-
положения открытых раздельных пунктов первой, второй и последующих оче-
редей в увязке с выбором средств и очередности увеличения пропускной и
провозной способности дороги.
Ограничивающими пропускную способность перегонами при открытии
всех раздельных пунктов с путевым развитием являются, очевидно, перегоны
не с наибольшим временем хода, а с наибольшим периодом графика, так как
пропускная способность определяется именно периодом графика. Период
графика же, как известно из предыдущего, складывается из времени занятия
перегона поездами и станционных интервалов. В конкретных условиях могут
иметь место на отдельных перегонах самые различные сочетания времени хода
поездов и величины станционных интервалов.
При парном параллельном графике на однопутной дороге, как правило,
лимитирующий перегон совпадает с труднейшим по времени хода перегоном.
При непарном же графике величина периода графика зависит не только от вре-
122
ГЛАВА IX
мени хода поездов и станционных интервалов, но и от обстоятельств, опреде-
ляющих организацию движения поездов при непарном графике: в каком направ-
лении пропускается большее количество поездов, какая принята схема непар-
ности и т. п. Поэтому при непарном графике в общем случае лимитирующий
перегон может не совпадать с перегоном, труднейшим по времени хода пары
поездов. В расчетах пропускной способности для анализа овладения перевоз-
ками, как правило, принимают парный график, сохраняя тем самым некоторые
резервы пропускной способности для эксплуатационных условий.
Почти на любом участке железнодорожной линии может встретиться не-
сколько лимитирующих перегонов, т. е. перегонов с примерно одинаковым наи-
большим периодом графика.
По графикам движения 'поездов лимитирующие перегоны выявляются
достаточно четко условиями размещения поездов. При этом определяющим
пропускную способность всего участка, в конечном счете, будет один из ли-
митирующих перегонов с наибольшим периодом графика.
При аналитических подсчетах пропускной способности для анализа
овладения перевозками определять время хода поездов и устанавливать расчет-
ный период графика приходится в двух случаях:
а) когда имеется продольный профиль проектируемой дороги, для кото-
рого можно установить перегоны, лимитирующие пропускную способность,
и произвести для этих перегонов тяговые расчеты для определения времени
хода поездов;
б) когда не имеется продольного профиля и анализ овладения перевозками
производится ранее трассирования проектируемой дороги.
Первый случай наиболее характерен при проектировании пере-
устройства существующих дорог. В этих случаях размещение раздельных пунк-
тов фиксировано и тяговые расчеты могут производиться по реальному про-
филю. Здесь следует лишь отметить, что для разных видов тяги, а в отдель-
ных случаях и для разных типов локомотивов, могут оказаться лимитирующими
различные перегоны.
Второй случай более распространен при проектировании новых
железных дорог, когда выбор технических параметров предшествует изыска-
ниям и расчеты пропускной и провозной способности приходится производить
при отсутствии реального профиля. В этих условиях пропускная способность
может определяться по теоретическому профилю лимитирующего перегона —
по так называемому расчетному перегону.
Расчетный перегон
Для расчетов времени хода поезда в прямом и обратном направлениях
на лимитирующем перегоне при отсутствии реального профиля может быть
принят теоретический профиль такого «расчетного» перегона, который давал
бы наибольшее время хода пары поездов (/П14~ t^.
Исследованиями автора было установлено, что для подавляющего боль-
шинства случаев такой расчетный перегон может быть принят в виде перегона
затяжного руководящего подъема между площадками смежных промежуточ-
ных раздельных пунктов (рис. 14-IX).
В отдельных случаях (при выпуклом очертании профиля перегона, со-
ставленного из двух подъемов, равных руководящему, и на перегоне, состоящем
из горизонтальной площадки на всем его протяжении,—при очень пологом ру-
ководящем уклоне) может быть получено несколько большее время хода пары
поездов, нежели для перегона с затяжным руководящим уклоном. Однако, учи-
тывая, что и на таких перегонах в наиболее неблагоприятных условиях имеет
место незначительная разница по времени хода (порядка 5 и не более 10%) и что
такие очертания профиля встречаются реже, а также, учитывая приближенный
характер расчетов пропускной способности для указанных целей, расчетный
перегон для анализа овладения перевозками обычно принимается по схеме
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
123
затяжного руководящего подъема между площадками раздельных пунктов
{см- рис 14-IX).
Длина расчетного перегона Zp между осями площадок раздельных
пунктов (при сстановочнсм скрещении поездов Zp) или между осями без-
сстансвочного скрещения ОБС (при безостановочном скрещении поездов Zp (бо))
может быть вычислена применительно к действующим нормам размещения
раздельных пунктов на проектируемых железных дорогах по следующим
схемам:
Рис. 14-IX. Схемы расчетного перегона
а) при размещении раздельных пунктов для условий остановочного
скрещения поездов (рис. 14, а-1Х)
lP = ^P + 2~=hp + lnJ,(KM); (18-IX)
б) при размещении раздельных пунктов для условий безостановочного
скрещения поездов (рис. 14,6-IX)
^р(бо) = 4‘р + Z/p -f- 1ПЛ -J- Zn (км).
(19-IX)
Подсчеты величин участков с руководящим уклоном в пределах расчет-
ного перегона //р и l\ + Z-p, определяющих длину этого перегона при оста-
новочном и безостановочном скрещении поездов, могут быть произведены
по установившимся скоростям, исходя из расчетного времени размещения
раздельных пунктов Zpac4 и скоростей движения псезда V; = /(i), по кото-
рым определяется время хода поезда на 1 км пути на разных уклонах
, 60 . .
Z, = - у- (мин/кму.
Zpacq = Zm+ /о = V till — (f+i₽ + Z,p 2Z0Zna (мин)
и Zpacq (бо) = (Z-f-fp + Z_Ip) • (Z’p+ С-'дои + *-*доп) + 2^° ^пл
Тогда
. _ Zpacq 2zo Zm .
i₽ z^p + z-.p ( h
Zpacq <6o) [2Zo Zn.T + (Z-Чдоп гдоп
(20-IX)
(км). (21-IX)
р 1 ‘р
•р 1 ~*р
В этих формулах:
Zpac4 и Zpac4<6o) — расчетное чистое время хода (мин) пары поездов по
лимитирующему (расчетному) перегону для размещения
раздельных пунктов на проектируемой дороге при оста-
новочном и безостановочном скрещении поездов;
124
ГЛАВА IX
to, t+lp, t-ip, t+i)ion, /_4-доп —время хода (мин) на 1 км пути на пло-
щадке, руководящем подъеме, руково-
дящем спуске, на подъеме и спуске
наибольшего уклона, на котором до-
пускается остановка поезда (гДОп<80/оо);
/пл> 1П, l"ip — длина площадки раздельного пункта,
длина поезда и длина элемента участка
безостановочного скрещения с уклоном
ip (км).
Величина /расч, как указано в главе IV первого тома, может быть вычисле-
на по заданной расчетной пропускной способности Мрасч (пар поездов/сутки)
или по заданным расчетным размерам перевозок А7расч <о = f(Ft, пп). Тогда:
1 440 1 440
^расч — (Т1 4~ ~2 Ч~ tps)', ^расч (бо) = "дт ' (MUH)
/*расч *’расч
ИЛИ
1440 1440 ,
^расч = TF ' ("Й "Т Т2 Т- ^рз)> ^расч (бо) = T7 т (MUH),
IVpac4(t) •'vpac4(t)
где
Мрасч (t) —
365Q +Е" "Ь(Ес 1) (еу 0 «у
X (1 + р) (пар поездов/сутки).
(22-IX)
(23-IX)
(24-IX)
Времена хода на 1 км пути разных уклонов должны определяться для ло-
комотива и расчетного веса состава, по которым размещаются раздельные
пункты.
В результате устанавливаются схема расчетного перегона и длйны раз-
личных элементов профиля в пределах этого перегона (см. рис. 14-IX).
По этим данным могут быть вычислены значения времени хода грузового
поезда «туда» и «обратно» (/тф-/0) по расчетному перегону для любых типов ло-
комотивов, которые предусматривается рассмотреть в вариантах первоначаль-
ного и перспективного оснащения дороги.
Применительно к приведенным формулам чистое время хода пары поездов
по лимитирующему (расчетному) перегону как при остановочном, так и при без-
остановочном скрещении поездов для любого реального типа локомотива Х/р
может быть вычислено по следующим формулам:
1. При остановочном скрещении поездов между осями разъездных пло-
щадок:
а) по схеме рис. 14,а-1Х
= *т<р) + (р) = ^»Р (^+zp<p> + zp<p>) + Ыраз ^О(р) (мин); (25-IX)
б) по схеме рис. 14, б-IX для перегона /р
2*Р = (^р + ^р) (f+Ip(P) + ^-/р(р)) + 2/раз^0(р) +
— ^п(^+/доп(р) + t-/доп (Pi) (лш«). (26-IX)
2. При безостановочном скрещении поездов (по схеме рис. 14,6-IX)
для перегона
2 = (^р + ^р) (^-г«р(Р) + ^-«р(Р>) + 2/раз Л)(р) +
+ (^+«доп(р) + t—/доп(р)) (мин). (27-IX)
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
125
В формулах (25-IX)—(27-IX) приняты следующие обозначения:
1) индекс «р» при У t и tt привязывает соответствующие расчетные данные
к конкретному локомотиву, для которого подсчитывается реальное время
хода пары поездов по расчетному перегону;
2) *+<р(Р)> *-«’₽(₽)» *+;доп(р)’ *-‘доп(р)’ ^(р) — время хода на 1 км
пути на соответствующих подъемах, спусках и на площадке по установив-
шимся скоростям для данного локомотива и расчетного для него веса состава:
60 ... , 60 , . 60 .
Л(р)=~-17— (мин!км), t+1 (р, = --(мин!км), t_>(р)= -р---(мин! км) и т. п.
V/ р * р (min) р v max
Вариантные расчеты пропускной и провозной способности
Для анализа овладения перевозками, как уже указывалось, первоначаль-
но приходится производить расчеты пропускной и провозной способности для
большого числа вариантов.
В общем случае возможны самые разнообразные варианты по всему ком-
плексу основных технических параметров, определяющих первоначальную и
перспективную мощность дороги; соответственно могут потребоваться вариант-
ные расчеты пропускной и провозной способности. Ниже рассмотрены наи-
более типичные случаи.
По ширине колеи возможны варианты узкой (750 мм) и нормальной
(1 524 льи) колеи; возможны также варианты проектирования узкоколейной
дороги без учета ее переустройства на нормальную колею и с учетом такого
переустройства.
В последнем случае возможны, в свою очередь, варианты проектирова-
ния узкоколейной дороги по нормам и техническим условиям узкой или нор-
мальной колеи (хотя бы по отдельным элементам проектирования, например,
по нормам размещения площадок раздельных пунктов, нормам проектиро-
вания линии в плане и т. п.).
По числу главных путей возможны варианты проектирования
однопутной линии, однопутной с двухпутными вставками между разъездами
(как этапа увеличения пропускной способности однопутной дороги при без-
остановочном скрещении поездов), сразу двухпутной, а в отдельных случаях
даже многопутной (с тремя или четырьмя главными путями).
По видам тяги в общем случае возможны варианты применения теп-
ловозной тяги без учета перевода дороги на электрическую тягу; тепловозной
тяги с учетом последующего перевода дороги на электрическую тягу и, нако-
нец, проектирования железной дороги сразу под электрическую тягу при по-
стоянном или переменном токе.
По крутизне руководящего уклона возможны разнообразные
вариантные решения и в том числе с расчетной весовой нормой Q = f(ip) и
с заданной (фиксированной) весовой нормой.
По размещению раздельных пунктов в условиях,
когда нормы ограничивают минимальную расчетную пропускную способность
для размещения раздельных пунктов, возможно варьирование по увеличению
этой пропускной способности как за счет увеличения расчетной парности поез-
дов (на дорогах I и II категорий), так и за счет повышения расчетной грузона-
пряженности или увеличению расчетного года эксплуатации (на дорогах III
категории).
Кроме того, возможны также варианты размещения раздельных пунктов
по условиям остановочного и безостановочного скрещения поездов.
По длине прием о-отправочных путей возможны ва-
рианты их проектирования на первые годы эксплуатации:
а) по расчетному на перспективу весу состава или типу локомотива при оп-
ределенном руководящем уклоне и расчетной погонной нагрузке вагонов;
126
ГЛАВА IX
б) с выбором оптимальной первоначальной длины приемо-отправочных
путей с учетом их этапного удлинения в соответствии с намечаемыми типами
локомотивов и весами составов на разные этапы усиления дороги.
По типам локомотивов возможны вариантные решения для раз-
ных первоначальных локомотивов (более мощных или менее мощных) при раз-
ных схемах этапного усиления мощности локомотивов (увеличение числа секций
при том же типе локомотива или перехода к другому более мощному локомо-
тиву) .
По устройствам СЦБ возможны варианты в зависимости от
значения и размеров работы проектируемых дорог, их оборудования путевой
автоматической или полуавтоматической блокировкой и диспетчерской центра-
лизацией. При этом только следует учитывать, что согласно указаниям НиТУ,
если на 5-й год эксплуатации пропускная способность при полуавтоматиче-
ской блокировке не будет удовлетворять намечаемым размерам движения,
должна сразу проектироваться автоматическая блокировка.
При оборудовании автоблокировкой однопутных участков, как правило,
одновременно должна вводиться диспетчерская централизация, за исключением
участков с большой местной работой на промежуточных станциях, для кото-
рых рекомендуется применять автоблокировку с электрической централи-
зацией.
По способам организации движения поездов
возможны варианты:
а) непакетного графика с остановочным скрещением и с последующим пе-
реходом к частично пакетному графику;
б) непакетного графика с остановочным скрещением с последующим пере-
ходом к безостановочному скрещению.
Применительно к конкретным условиям проектируемой железной дороги и
целесообразным для нее вариантам по тем или иным элементам проекта наме-
чаются для каждого случая расчетные схемы по комплексу первоначальных
устройств и средствам первоначального оснащения дороги и для последующих
этапов наращивания пропускной и провозной способности дороги.
Для каждой намечаемой схемы по всему комплексу основных технических
параметров проектирования данной дороги и производятся вариантные расчеты
пропускной и провозной способности. Эти расчеты ведутся на разные расчет-
ные этапы, так как, с одной стороны, по этапам меняются размеры пассажир-
ского движения, число сборных поездов и т. п.; с другой стороны, по мере роста
перевозок приходится применять более мощное техническое оснащение дороги
и более интенсивные способы организации движения поездов. Эти расчеты це-
лесообразно сводить в расчетные таблицы.
Расчеты провозной способности для разных вариантов технических пара-
метров и средств оснащения дороги не представляют какой-либо сложности,
когда для каждого такого варианта заранее подсчитывается пропускная спо-
собность Д’ и по ней определяется величина мгр. При этом для разных типов ло-
комотивов должен быть, кроме того, рассчитан вес состава брутто Q и вес со-
става нетто QH.
§ 3. АНАЛИЗ ОВЛАДЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ И ВЫБОР КОМПЛЕКСА
ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ДОРОГИ
Ана.тжз выбср схемы овладения перевозками
При проектировании железных дорог наиболее часто приходится произ-
водить комплексный анализ основных технических параметров, определяю-
щих в своей совокупности проектную мощность дороги. Графики овладения
перевозками дают возможность достаточно наглядно сопоставлять разнообраз-
ные варианты комплекса основных технических параметров в динамике работы-
дороги и освоения расчетных размеров перевозок.
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
127
Как это рассмотрено в § 1 настоящей главы, на графиках потребной и
возможной провозной способности может быть намечен ряд расчетных схем.
Варианты этих схем могут существенно различаться как по комплексу основ-
ных технических параметров для начального этапа эксплуатации дороги, так
и по средствам и срокам этапного усиления дороги для освоения растущих
перевозок на весь расчетный период.
На рис. 5-IX намечены для сравнения три схемы овладения перевозка-
ми: 1-я схема при кратковременном применении тепловозной тяги и ран-
нем переходе на электрическую тягу; 2-я схема — при значительном отда-
лении срока перехода к электрической тяге и 3-я схема — применение
тепловозной тяги на весь расчетный период работы дороги за счет введе-
ния мощных тепловозов, безостановочного скрещения поездов и двухпут-
ных вставок посредине перегонов.
Выбор наиболее рациональной схемы овладения перевозками требует
довольно громоздких и трудоемких технико-экономических расчетов для
установления первоначальных и последующих капиталовложений и ежегод-
ных расходов эксплуатации по каждой принятой к сравнению схеме овладе-
ния перевозками. Поэтому даже для сложных объектов проектирования целе-
сообразно отбирать для сравнения ограниченное количество наиболее конку-
рентных схем.
Все сравниваемые схемы овладения перевозками должны быть доведены
до сопоставимого вида: они должны обеспечивать бесперебойную работу до-
роги на всех этапах ее эксплуатации и должны быть доведены до примерно
одинаковых размеров провозной способности на конечный срок сравнения
вариантов.
Каждая схема овладения перевозками должна охватывать весь комплекс
технических параметров, определяющих первоначальную строительную стои-
мость дороги; типы и количество потребного локомотивного и вагонного парка
к началу эксплуатации дороги; потребные последующие затраты (по своим раз-
мерам и срокам) на этапное усиление дороги и на пополнение локомотивного
парка; размеры ежегодных эксплуатационных расходов.
Технико-экономическому сравнению намеченных вариантов схем овладе-
ния перевозками целесообразно предпослать предварительный их анализ для
исключения из сравнения наименее удачных схем. Простейшие показат&ти,
в известной мере характеризующие достоинства и недостатки намеченных схем
овладения перевозками, перечислены ниже.
1) Частота этапного усиления дороги и интервалы между смежными ме-
роприятиями по ее переустройству. Если такие интервалы менее 2—3 лет.
дорога практически будет поставлена в условия почти непрерывного ее пере-
устройства, что значительно осложнит условия ее эксплуатации и будет влиять
на ухудшение эксплуатационно-экономических показателей работы дороги.
2) Частота смены типов локомотивов: каждая смена локомотивов, за исклю-
чением увеличения числа секций одного и того же локомотива, вызывает
не только необходимость той или иной реконструкции тягового хозяйства, а
в необходимых случаях и путевого развития раздельных пунктов, но и пере-
квалификации локомотивных бригад. Поэтом}- преимущество надо отдавать
тем схемам, которые предусматривают более редкую смену типов локомотивов,
хотя бы за счет использования различных мероприятий для повышения пропу-
скной способности при данном типе локомотива.
Перед введением более мощного локомотива, как правило, нужно про-
анализировать возможность повышения пропускной способности дороги при
данном типе локомотива прежде всего за счет введения более совершенных уст-
ройств СЦБ. В сочетании с введением блокировки и централизации может ока-
заться также целесообразным применение частично пакетного графика. Однако
необходимо при этом учитывать, что пакетный график требует увеличения
числа приемо-отправочных путей на раздельных пунктах, где требуется скре-
щение пакетов, и, креме того, он может привести к ухудшению эксплуатаци-
онных показателей работы дороги. Поэтому применение частично пакетного
128
ГЛАВА IX
графика (при пакетности не свыше 67%) в силу его эксплуатационно-эконо-
мических недостатков нецелесообразно на длительный период. Но если при
временном введении пакетного графика на е^ок поужна 3>—4 дет удаетен
отодвинуть сроки перехода к другому виду тяги, то такое решение может в
ряде случаев оказаться экономически целесообразным.
При более или менее значительных размерах движения (свыше 12 пар
поездов в сутки) и при достаточно интенсивном росте перевозок вместо частич-
но пакетного графика может оказаться более целесообразным переход к без-
остановочному скрещению поездов, а при большой длине перегонов — и уст-
ройство двухпутных вставок посредине перегона для безостановочного скре-
щения, что опять-таки позволяет продлить срок эксплуатации дороги при
данном виде тяги или типе локомотива (см. III схему овладения перевозками
на рис. 5-IX).
3) Неиспользуемые (избыточные) резервы мощности. Такие резервы могут
достигать значительных размеров в тех схемах овладения перевозками, где
возможная провозная способность намного превышает потребную провозную
способность. Избыточные резервы мощности приводят к омертвлению капита-
ловложений и завышению первоначальной строительной стоимости дороги.
Не исключая целесообразности рассмотрения таких схем, следует для них
проанализировать возможность снижения первоначальной строительной стои-
мости за счет таких мероприятий, как этапность открытия раздельных пунктов,
применение облегченных устройств СЦБ на первом этапе эксплуатации и
уменьшения эксплуатационных расходов в малообжитых районах на первые
годы работы дороги за счет применения облегченных методов ее эксплуатации
и некруглосуточной работы.
4) Последовательность и реальность мероприятий по этапному усилению
и переустройству дороги. В этом отношении предпочтение должно отдаваться
тем схемам, которые исключают или сводят к минимуму бросовые затраты (ка-
кие были бы, например, при кратковременном введении пакетного графика
без применения в последующих этапах эксплуатации этого типа графиков).
Кроме того, для сравнения должны отбираться те схемы, которые ориенти-
руются на реальные сроки возможного применения на данной дороге электри-
ческой тяги, более мощных типов локомотивов, введения диспетчерской цент-
рализации и других мероприятий, которые, как правило, в первую очередь
будут осуществляться на наиболее загруженных направлениях эксплуати-
руемой сети железных дорог или на линиях в мало обжитых районах.
В результате такого предварительного анализа графиков овладения пере-
возками должны быть отобраны для технико-экономического сравнения наи-
более целесообразные конкурентные схемы.
Технико-экономическое сравнение таких принципиальных вариантов
различных схем овладения перевозками может производиться:
а) при фиксированных значениях руководящего уклона или весовой нормы
и норм размещения раздельных пунктов;
б) при одновременном обосновании и этих технических параметров проекти-
руемой дороги.
В первом случае можно ограничиться построением одного совме-
щенного графика овладения перевозками (см. рис. 5-1X), по которому наме-
чаются вариантные схемы овладения перевозками и соответственно опреде-
ляются как первоначальные капиталовложения и сроки этапного переустрой-
ства дороги, так и соответствующие затраты на подвижной состав и размеры
ежегодных эксплуатационных расходов.
Путем суммирования всех расходов за расчетный период времени
т
по приведенным в главе VIII положениям для вариантов много-
1
этапных капиталовложений, с учетом рассредоточенности и отдаленности
затрат, могут быть выявлены наиболее рациональные комплексные решения.
Во втором случае такого же рода анализ начинается с вострое-
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
129
ния графиков овладения перевозками для каждого вариантного значения руко-
водящего уклона или весовой нормы и норм размещения раздельных
пунктов.
По каждому из этих вариантных значений выбирается наиболее рацио-
нальная схема овладения перевозками, а в дальнейшем отобранные эконо-
мически наивыгоднейшие схемы для исследуемых переменных подвергаются
технико-экономическому сравнению друг с другом. Экономическое предпочте-
ние отдается той схеме, которая требует минимальных приведенных суммар-
ных расходов за расчетный период времени (min).
1
Во всех этого рода расчетах надлежит исходить из того весьма существен-
ного обстоятельства, что каждая конкурентная схема овладения перевозками
может различаться не только комплексом постоянных устройств и средств пер-
воначального оснащения, но и сроками и средствами этапного усиления дороги.
При этом важно наряду с равноточным по вариантам определением первона-
чальной их строительной стоимости, стоимости локомотивного и вагонного
парка и величины эксплуатационных расходов хотя бы ориентировочно учесть
по каждой сравниваемой схеме за весь расчетный период Т (порядка 15—20 лет)
не только строительные расходы по этапному переустройству дороги, стоимость
дополнительного подвижного состава, но и влияние намечаемого по вариан-
там технического перевооружения дороги на размеры ежегодных эксплуата-
ционных расходов.
Влияние наиболее распространенных средств повышения мощности доро-
ги на требуемые дополнительные устройства или усиление существующих
устройств, на потребный парк подвижного состава и на измерители эксплуа-
тационных расходов схематически рассмотрено в табл. 1-IX.
Подсчеты этапных строительных расходов представляют существенные
трудности и могут основываться или на укрупненных показателях по анало-
гичным проектам, или на ориентировочных подсчетах для отдельных этапов
усиления или переустройства дороги.
Во всех случаях этапные расходы должны подсчитываться с учетом
соответствующих коэффициентов отдаленности затрат = f (р, tj, приведен-
ных для расчета по сложным процентам в приложении 3.
Расчетные формулы для технико-экономического сравнения такого рода
наиболее сложных вариантов многоэтапных капиталовложений должны
составляться в каждом конкретном случае на основе общего вида этих
формул, приведенных в главе VIII [формулы (7-VIII) — (10-VIII)]. путем по-
этапного суммирования всех капиталовложений и расходов эксплуатации:
7 l, t, т
= + +...+ъ (руб.),
I 1 <1+1
где Z2,_________, tn — сроки этапного переустройства дороги, а пределы
суммирования определяют продолжительность отдель-
ных этапов работы дороги при неизменном ее осна-
щении и способах организации движения поездов.
В последующем производится сопоставление таких суммарных величин
г
S Kt^it по сравниваемым схемам овладения перевозками.
1
Так, на основе анализа овладения перевозками комплексно выбираются
все основные технические параметры проектируемой дороги в их взаимосвязи,
с одной стороны, по постоянным и переменным сооружениям и устройствам и,
с другой стороны, по первоначальным затратам для обеспечения проектной
мощности дороги и последующим этапным капиталовложениям для наращива-
ния ее мощности по мере роста перевозок.
5 Зак. 1018
130
ГЛАВА IX
Таблица 1-IX
Влияние мероприятий по наращиванию мощности дороги на этапные
капиталовложения н на величину годовых эксплуатационных расходов
№ по пор.1 Мероприятия по этапному наращиванию мощ- ности дороги Требуемые дополнительные устройства или усиления существующих устройств Влияние иа потреб- ный локомотивный и вагонный парк Влияние на расчет измерителей эксплуатационных расходов
1 2 3 4 5
1 Введение более мощного локомо- тива а) Удлинение приемо- отправочных путей; б) повышение мощно- сти устройств электро- снабжения и топливо- снабжения; в) усиление верхнего строения пути; г) реконструкция депо а) Смена всего локомотивного парка дороги по размерам перево- зок к году введе- ния; б) учет ликвид- ной стоимости вы- свобождающегося локомотивного парка Пересчет временных и гетических рителей всех энер- изме-
2 Перевод дороги на тепловозную тягу а) Удлинение приемо- отправочных путей при увеличении веса соста- ва; б) реконструкция де- по и экипировочных устройств а) Как в п. 1-а; б) как в п. 1-6 Требуется счет Элв пере-
3 ! Перевод дороги с тепловозной на электрическую тягу а) Сооружение тяго- вых подстанций, кон- тактной сети и других устройств электроснаб- жения; б) как в п. 2-а; в) каблирование связи при электрификации на переменном токе а) Как в п. 1-а; б) как в п. 1-6 Требуется ный пересчет И Эп.у пол- Здв
4 Введение более совершенных уст- ройств СЦБ а) Устройство станци- онной н перегонной бло- кировки; б) учет ликвидной сто- имости демонтируемых устройств СЦБ; в) частичная рекон- струкция верхнего стро- ения (изоляция стыков и др.) Учет снижения потребности в ло- комотивном и ва- гонном парке в связи с увеличе- нием участковой скорости (при тех же размерах дви- жения)
5 Введение ча- стично пакетного графика а) Увеличение числа путей иа части раздель- ных пунктов; б) реконструкция гор- ловин Учет повышен- ной потребности в локомотивах и ва- гонах при сниже- нии участковой скорости Пересчет вре- менных измерите- лей в связи со снижением участ- ковой скорости
6 1 Введение стично безостано- вочного скр еще- ния поездов а) Сооружение вто- рого пути в пределах участков безостановоч- ного скрещения по- ездов; Как в п. 4 Пересчет вре- менных измерите- лей в связи с по- вышением участ- ковой скорости
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
131
Продолжение
№ по пор.1 Мероприятия по этапному наращиванию мощ- ности дороги Требуемые дополнительные устройства или усиления существующих устройств Влияние на потреб- ный локомотивный и вагонный парк Влияние на расчет измерителей эксплуатационных расходов
1 2 3 4 5
б) переустройство горловин
7 Устройство двух- путных вставок Устройство участков безостановочного скре- щения поездов посреди- не перегонов и соору- жение вторых путей на отдельных перегонах напряженного хода Как в п. 4 а) Как в п. 6-а; б) пересчет Э№ и Эп.у
8 Переустройство дороги из одно- путной в двухпут- ную а) Сооружение второ- го пути на всем протя- жении; б) реконструкция уст- ройств электроснабже- ния; в) переустройство раз- дельных пунктов Как в п. 4 Полный пере- счет эксплуатаци- онных расходов для двухпутной линии
9 Переустройство дороги с узкой на нормальную колею а) Реконструкция ис- пользуемых участков и сооружение обходов; б) реконструкция тя- гового хозяйства; в) реконструкция раз- дельных пунктов; г) учет ликвидной сто- имости демонтируемых устройств узкой колеи а) Как в п. 1-а; б) как в п. 1-6; в) смеиа всего вагонного парка и учет ликвидной стоимости высво- бождающихся ва- гонов Как в п. 3-а
Несколько по-иному должны решаться вопросы анализа эффективности
снижения первоначальной стоимости проектируемой дороги за счет применения
на первом этапе эксплуатации дороги менее капиталоемких решений. При-
мерами такого рода могут служить варианты проектирования дороги: с при-
менением на первые годы эксплуатации узкой колеи при последующем ее пере-
устройстве на нормальную колею; с применением на первые годы эксплуатации
тепловозной тяги и последующим переводом дороги на электрическую тягу;
с устройством на начальном этапе эксплуатации однопутной дороги по трассе
двухпутной линии и т. п.
Эффективность таких решений, а также определение экономически
наиболее рациональной продолжительности эксплуатации дороги при перво-
начальных ее параметрах может решаться путем исчисления суммарных
приведенных расходов за расчетный период времени при разных сроках
перехода tnep к основному варианту постоянных устройств и оснащения
дороги. При этом могут быть построены графики
•VI *пер т
2 Kfty+Mnep—Д-1НКВ (1----9«м)1^пер+ S Kt — f (^пер).
1 ^пер+1
как это изложено в главе VIII, § 1.
Известную особенность представляют также варианты снижения перво-
начальной стоимости проектируемой дороги за счет применения временных
решений, связанных с бросовыми затратами. Во всех случаях такого рода
должны учитываться с соответствующими коэффициентами отдаленности
T)t — f (tnep) не только затраты по переустройству дороги при переходе от
132
ГЛАВА IX
временных решений к постоянным решениям, но и бросовые, неликвидные
затраты, а также .возвратные средства по ликвидным сооружениям и устрой-
ствам, как это изложено в § 1 главы VIII.
Обоснование проектных решений по отдельным техническим параметрам
Наряду с комплексным анализом овладения перевозками при проектиро-
вании новых железных дорог может потребоваться дополнительное технико-
экономическое обоснование проектных решений по отдельным параметрам
проектируемых дорог.
К числу таких параметров могут относиться:
1) ширина колеи;
2) число главных путей;
3) вид тяги;
4) величина руководящего уклона;
5) вес состава и экономически целесообразная длина приемо-отправочных
путей;
6) расчетная пропускная способность или расчетная грузонапряжен-
ность для размещения раздельных пунктов.
Приведенный перечень не охватывает ряда других технических парамет-
ров проектируемой дороги: выбора типа локомотива, устройств СЦБ и спо-
собов организации движения поездов и т. п., которые при проектировании
железных дорог в большинстве случаев отдельно не выбираются и устанавли-
ваются лишь в процессе комплексного выбора основных технических парамет-
ров проектируемой дороги и средств этапного повышения ее мощности. При
этом, как правило, они очень сильно зависят от таких определяющих пара-
метров, как ширина колеи, число главных путей, род тяги и величина руко-
водящего уклона.
Не нарушая основного принципа комплексного выбора всех параметров
проектируемой железной дороги в их взаимосвязи, в отдельных случаях может
возникнуть необходимость специального обоснования того или иного из ука-
занных определяющих технических параметров. Кроме того, нередко может по-
требоваться дополнительное уточнение условий этапного применения отдель-
ных параметров на проектируемой дороге. Например, для выбранного вида тяги
(электрической) может потребоваться технико-экономическое обоснование
условий применения на первые годы эксплуатации дороги другого вида
тяги (тепловозной); для выбранной ширины колеи — целесообразная ориента-
ция на перспективное переустройство колен или целесообразность первона-
чального применения узкой колеи; для выбранного числа путей — установ-
ление целесообразной этапности перехода от однопутной к двухпутной
линии и т. п. Общие теоретические и технико-экономические основы решения
этого рода вопросов изложены выше в настоящей главе ив §1 главы VIII.
Некоторые дополнительные вопросы рассматриваются ниже.
1. Выбор ширины колеи. Ширина колеи настолько радикально
влияет на все параметры проектируемой дороги и на ее резервы мощности,
что для вариантов нормальной и узкой колеи требуется самостоятельный ана-
лиз овладения перевозками. Казалось бы, наиболее простая схема выбора
ширины колеи могла бы основываться на параллельном анализе овладения
перевозками и последующем технико-экономическом сравнении наивыгодней-
ших схем при узкой и нормальной колее. Такой подход к выбору ширины
колеи недостаточен в следующих случаях:
а) когда резервы мощности эксплуатируемой дороги не обеспечивают освое-
ния перспективных размеров перевозок на узкоколейной дороге на весь рас-
четный период;
б) когда вариант узкой колеи экономически заведомо нерационален на
более или менее отдаленную перспективу.
В первом случае необходимо установить технически предельный срок воз-
можного освоения перевозок при узкоколейном варианте с учетом реальных
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
133
перспектив совершенствования технических средств узкоколейных железных
дорог.
Не выходя за границы этого срока, могут быть разработаны конкурентные
схемы овладения перевозками, где должны сопоставляться варианты:
а) первоначального устройства узкой колеи с последующим ее переустрой-
ством в нормальную колею;
б) сооружения с первых лет эксплуатации облегченной дороги нормаль-
ной колеи.
Технико-экономическое сравнение таких вариантов по суммарным за-
тратам с учетом их отдаленности за срок, превышающий переустройство узко-
колейной дороги, может выявить экономические преимущества той или иной
расчетной схемы.
Во втором случае (а при известных условиях это может потребоваться и
в первом случае) особенно наглядна необходимость обоснования экономически
рационального срока переустройства узкоколейной дороги в нормальную колею
и одновременной проверки экономической целесообразности применения узкой
колеи на ограниченный срок ее эксплуатации. Такая постановка этой задачи
является наиболее общей.
Наглядно решение этого рода вопросов может быть произведено графи-
чески, как это рассмотрено в § 1 главы VIII с построением графика
Т *пер
S (у. к) 4"[-^пер •'Зликв (1 ^ам)]7]/ 4*
1 1 пер
Т
4" S -К* (н.к) "*lf = f (/пер)-
^пер+1
На графиках такого рода (рис. 15-IX) по трем расчетным срокам пере-
устройства /пер» /пер и /пер может быть установлена или нецелесообразность
применения узкой колеи даже на ограниченный срок (рис. 15, а-1Х),
или эффективность использования узкой колеи даже на расчетную перспек-
тиву (рис. 15, в-IX), или же может быть установлен экономически
наиболее рациональный срок применения узкоколейного варианта (рис.
15,6-IX). Подробнее эти вопросы рассмотрены в главе XIII.
2. Выбор числа главных путей. Выбор числа главных пу-
тей на современном уровне развития методов этапного наращивания мощности
железных дорог целесообразно рассматривать в порядке сопоставления двух
наиболее принципиальных вариантов:
а) первоначального строительства однопутной железной дороги с этапным
переустройством ее в частично двухпутную, а в перспективе и в двухпутную
Дорогу;
б) проектирования железной дороги в качестве двухпутной дороги с уче-
134 глава lx
том возможного ее удешевления на начальном этапе строительства дороги
по этому варианту.
В первом случае потребуется разместить раздельные пункты,
а следовательно, и уложить трассу исходя из норм пропускной способности
однопутных железных дорог, что может привести к удлинению линии на участ-
ках напряженного хода и к соответственно избыточной длине линии при пере-
устройстве такой дороги в двухпутную линию, однако при этом усиление до-
роги путем превращения ее в частично двухпутную на всем протяжении по-
требуется в значительно более поздние сроки.
Во втором случае возможно не только сокращение длины линии
при минимальном числе раздельных пунктов (по условиям двухпутной дороги),
но и применение большей величины руководящего уклона. Это позволит
существенно снизить первоначальную строительную стоимость дороги, однако
потребует в более короткие сроки осуществить постройку второго пути. По-
дробнее вопросы условий проектирования новых двухпутных линий рассмот-
рены в § 1 главы XII.
Сравнение такого рода вариантов основывается на суммировании строи-
тельных и эксплуатационных расходов по каждому из этих вариантов для вы-
бранных по ним схемам овладения перевозками. При этом наиболее важно учесть
динамику изменения коэффициентов участковой скорости по каждому из
вариантов на разных этапах их эксплуатации, потребность в локомотивном и
вагонном парке и, конечно, отдаленность затрат.
Исследования этих вопросов подтверждают, что в ряде случаев (в сложном
рельефе местности, при больших начальных размерах перевозок и в особен-
ности при быстром темпе роста перевозок и при высоком удельном весе пас-
сажирских перевозок) экономически может оказаться вполне рациональным
проектирование сразу двухпутной дороги.
При любом из указанных вариантов необходимо тщательно разработать
вопросы рациональной этапности строительства и возможного снижения пер-
воначальной стоимости дороги. В частности, в зависимости от размеров и тем-
пов роста перевозок, определяющих сроки укладки второго пути, может ока-
заться целесообразным сооружение земляного полотна и искусственных со-
оружений или сразу под два пути, или первоначально под один путь.
3. Выбор вида тяги. В условиях осуществления в СССР грандиоз-
ного плана перевода железных дорог на электрическую и тепловозную тягу
при проектировании новых линий возможны следующие варианты выбора вида
тяги:
а) проектирование новой железной дороги сразу под электрическую тягу
с установлением целесообразности применения на первоначальном этапе экс-
плуатации дороги тепловозной тяги;
б) проектирование железной дороги под тепловозную тягу как на перво-
начальный этап ее эксплуатации, так и на расчетную перспективу;
в) проектирование дороги под тепловозную тягу, но с учетом последую-
щего ее перевода на электрическую тягу.
Варианты возможного применения на новой железной дороге газотурбо-
возной или иных новых видов тяги в данном курсе не рассматриваются, хотя
такие варианты и не исключены в отдельных случаях.
При выборе вида тяги даже в тех случаях, когда заданием устанавливает-
ся вид тяги, целесообразно произвести технико-экономический анализ эффек-
тивности: при электрической тяге — применения на первые годы эксплуатации
тепловозной тяги, а при тепловозной тяге — сроков целесообразного перевода
ее на электрическую тягу. Методы решения такого рода задач также осно-
вываются на технико-экономических расчетах суммарных затрат с учетом
их отдаленности и с построением графиков
Т fnep Т
S Kf ~ S Кцт) 4/4” [-4элежтр 'Злвкв (I 9ам)1 4" jiL Kt (э) TJt = f (/пер)
I 1 nep
гпер+*
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
135
для определения сферы экономической целесообразности применения того
или другого вида тяги или для обоснования экономически целесообразной
продолжительности временного применения тепловозной тяги (см. рис. 9-VIII).
И в данном случае в суммарных затратах по вариантам необходимо вводить
с учетом их отдаленности не только строительные и эксплуатационные рас-
ходы, но и учитывать влияние вида тяги на длину линии (в случае разных укло-
нов или в случае применения разного расчетного числа пар поездов для раз-
мещения раздельных пунктов), на стоимость по этапам подвижного состава,
на динамику изменения коэффициента участковой скорости и др.
4. Выбор руководящего уклона. В общем случае выбор руко-
водящего уклона наиболее разносторонне и глубоко связан почти со всеми
основными техническими параметрами проектируемой линии. Кроме того,
выбор величины руководящего уклона теснейшим образом увязывается с вы-
бором направления проектируемой дороги и с решением таких специфических
задач, как:
а) выбор руководящего уклона по направлениям;
б) выбор руководящего уклона по отдельным участкам проектируемой
дороги;
в) увязка выбора руководящего уклона с эффективностью применения на
данной дороге других ограничивающих уклонов и, в частности, уклонов крат-
ной тяги, а в отдельных случаях и инерционных уклонов;
г) унификация уклонов по линиям примыкания.
Решение этих вопросов прежде всего зависит от условий трассирования
линии при различном характере рельефа местности и возникающих при этом
вариантов применения тех или иных значений руководящего уклона в их
взаимосвязи с применением уравновешенного уклона, уклонов кратной тяги,
поучасткового выбора руководящего уклона на резко различных по сложности
рельефа участках трассы и т. п.
Разработка соответствующих вариантов в процессе трассирования линии
позволяет установить влияние тех или иных значений ограничивающих укло-
нов на строительные и эксплуатационные показатели и соответственно на
строительную стоимость вариантов и ежегодные эксплуатационные расходы.
Однако окончательное решение вопроса о выборе руководящего уклона не мо-
жет ограничиваться простым сравнением таких вариантов.
В общем случае необходимо связать выбор руководящего уклона с анали-
зом овладения перевозками и комплексным выбором всех основных технических
параметров проектируемой дороги. Следует напомнить, что для каждого зна-
чения руководящего уклона такой анализ должен производиться самостоя-
тельно. В общем случае для каждого значения руководящего уклона может
быть выбрана наивыгоднейшая схема овладения перевозками. В последующем
сравниваются варианты разных значений руководящего уклона по наивыгод-
нейшим для каждого из них схемам овладения перевозками.
При этом следует учитывать, что такое трудоемкое сравнение вариантов
с предварительным повариантным анализом овладения перевозками может
потребоваться только в наиболее сложном случае и притом только по отно-
шению к выбору величины руководящего уклона.
Такие вопросы, как эффективность применения уравновешенного уклона,
эффективность применения участков кратной тяги и т. п., могут решаться по
отношению к выбранному значению руководящего уклона, так как они имеют
значительно меньшее принципиальное значение и меньшее влияние на проек-
тирование дороги, за исключением случаев применения уравновешенных
уклонов и уклонов кратной тяги в целях снижения величины руководящего
уклона. В этих случаях задача должна решаться комплексно в целях выбора
оптимальной комбинации взаимосвязанных ограничивающих уклонов.
Эффективность применения уравновешенного уклона, в частности, может
решаться на основе достаточно простой схемы. Применительно к выбран-
ному руководящему уклону может быть вычислена теоретически допустимая
наибольшая величина уравновешенного уклона Zyp(max) в зависимости от
136_______
ГЛАВА IX
соотношения грузопотоков по направлениям К по формулам (14-IV) —
(15-IV), приведенным в главе IV, для устойчивого или максимально возмож-
ного расчетного значения К = f (Ггр, ГОбР)-
Тогда в результате трассирования линии без применения уравновешенного
уклона ip/ip и с применением наибольшего значения уравновешенного уклона
ip/i'yp (max) можно установить эффективность применения в данном случае
уравновешенного уклона, как это показано на рис. 16-IX.
В большинстве случаев, если только уравновешенный уклон эффективен,
целесообразно применение его наибольшего значения, если тому благоприят-
ствует рельеф местности в обратном направлении (рис. 16,а-1Х). В отдель-
ных же сомнительных случаях может оказаться целесообразным трассирова-
ние варианта с некоторым промежуточным значением уравновешенного уклона
Рис. 17-IX. Выбор опти-
мального унифицированного
веса состава
между максимальным и минимальным его значением гр < zyp < Zyp(max). В этом
случае на графике (рис. 16,6-IX) по точке минимального значения
суммарных годовых расходов можно судить о наивыгоднейшем значении
уравновешенного уклона для данной крутизны ip.
Несколько иная методика применяется при решении задачи о целесообраз-
ности унификации уклонов по линиям примыкания или применения перелома
веса состава. Эта задача решается путем обычного технико-экономического
сравнения вариантов, но с обязательным учетом затрат, связанных с перело-
мом веса состава (расходы, вызванные маневровой работой, простоем вагонов
под накоплением и переформированием составов и т. п.).
5. Выбор веса состава (или iэ(в)) и экономически целесообразной
длины приемо-отправочных путей. Задача выбора веса состава на
проектируемых новых железных дорогах в последнее время приобрела важ-
ное значение не только в силу огромного влияния веса состава на эксплуата-
ционные расходы, но и поскольку с этим важнейшим параметром неразрывно
связано установление расчетной длины приемо-отправочных путей, определяю-
щих по современным НиТУ проектирование продольного профиля, площадок
раздельных пунктов и т. п.
По существу говоря, выбор веса состава может рассматриваться в каче-
стве производной величины от величины руководящего уклона, вида тяги и
типа локомотива на расчетную перспективу. Соответственно в общем случае
комплексный выбор основных технических параметров проектируемой дороги
на основе анализа овладения перевозками позволяет достаточно обоснованно
устанавливать на расчетную перспективу тип локомотива при данном руко-
водящем уклоне, а следовательно, и перспективный вес состава грузовых поез-
дов QnePcn. Этим C2' . м определяется и потребная на перспективу полезная
длина приемо-отправочных путей
(28.1Х)
</п. н(персп)
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
137
где q„. и (персп) — намечаемая на перспективу средневзвешенная величина
погонной нагрузки вагонного состава (т/пог. м)-,
1Л — длина перспективного локомотива (л«).
В отдельных случаях выбор веса состава на проектируемой линии может
быть связан с проблемой унификации весовых норм на целых направлениях
или на отдельных полигонах сети. В таких случаях возникают вопросы:
а) выбора наивыгоднейшей унифицированной весовой нормы на том или
ином направлении или полигоне сети;
б) сравнения вариантов целесообразности применения для отдельных
участков проектируемой дороги унифицированного веса или допущения пере-
ломов веса состава.
Вторая часть задачи не представляет собой ничего оригинального. Что
же касается первой задачи, то ее решение может основываться на технико-
экономическом сравнении возможных или требуемых значений унифицирован-
ного веса состава или длин приемо-отправочных путей. При отсутствии
таких заданных или предопределенных теми или иными положениями уни-
фицированных весов составов или расчетных значений минимальной длины
приемо-отправочных путей можно применить решение этого вопроса по трем
вариантным значениям унифицированного веса или минимальной длины
приемо-от правочных путей при определенном значении tp с построением по
трем точкам кривых зависимости суммарных затрат от величины уни-
фицированного веса состава (рис. 17-IX)
или 2^^ = Hzn-o).
1 1
В расчетах суммарных затрат при разных значениях Qyi, или /п-о тре-
буется выявлять и учитывать влияние этих переменных: на длину линии
даже при неизменном значении ip за счет изменения длин площадок раздель-
ных пунктов и дополнительного развития линии на участках напряженных
ходов; на заполнение пропускной способности при тех же размерах пере-
возок и влияние этого фактора на коэффициенты участковой скорости дви-
жения поездов, на расходы по накоплению составов и т. п. Все эти данные
могут оказать существенное влияние на эксплуатационно-экономические рас-
четы; как правило, такого рода расчеты должны основываться на вариант-
ном трассировании и построении графиков движения поездов по вариантам
не менее чем для двух расчетных сроков роста перевозок.,
6. Обоснование расчетной пропускной способности для
размещения раздельных пунктов. В отличие от всех предыдущих
ТУ, где строго регламентировались нормы размещения раздельных пунктов,
как указывалось в главе IV, в НиТУ 1960 г. предоставляется возможность
обоснования наивыгоднейшего сближения раздельных пунктов как на магист-
ральных железных дорогах (I и II категорий), так и на железных дорогах
местного значения (III категории).
На дорогах I и II категорий возможное сближение раздельных пунктов
ограничивается нормами НиТУ: а) минимальной пропускной способностью не
менее установленного числа пар поездов параллетьного графика при скреще-
нии поездов с остановкой на раздельных пунктах и б) установленным чистом
пар поездов параллетьного графика при устройстве двухпутных вставок и
безостановочном скрещении поездов, опредетяющих необходимые резервы
и экономически рациональные пределы развития пропускной способности
•однопутных железных дорог.
На дорогах III категории, на которых размещение раздельных пунктов
производится не по унифицированным нормам, а по расчетным размерам пере-
возок, имеется ограничение НиТУ только наибольшего удаления раздельных
пунктов по размерам движения не менее 10-го года эксплуатации (с ограниче-
нием наибольшего допускаемого удаления раздельных пунктов в 30 к.ч).
Указанные ограничения не исключают целесообразности в необходимых
случаях, с одной стороны, обоснования наивыгоднейшего сближения раздель-
5В Зак. 1018
138 --- ------------- ГЛАВА IX-----
ных пунктов и, с другой стороны, установления, в каких случаях дорога долж-
на проектироваться по условиям введения безостановочного скрещения на
начальном этапе ее эксплуатации, или с учетом введения безостановочного
скрещения поездов в более или менее отдаленной перспективе.
Решение первого вопроса в общем случае связано с разработкой не менее
трех целесообразных для данных конкретных условий вариантов или расчет-
ной парности поездов (для дорог I и II категорий), или расчетного года эксплуа-
тации (для дорог III категории). Для каждого такого варианта необходимо
прежде всего установить конкретное влияние норм сближения раздельных
пунктов на длину линии. Наиболее точно эти данные могут быть получены
в результате укладки трассы при разной расчетной норме времени хода между
раздельными пунктами (при остановочном или безостановочном скрещении
поездов). Ориентировочно эти данные могут быть получены путем расчетного
определения длины линии на участках вольных и напряженных ходов при
разных нормах сближения раздельных пунктов. В дальнейшем потребуется
довольно трудоемкий расчет суммарных расходов за расчетный период времени
на основе анализа овладения перевозками для каждой вариантной величины
сближения раздельных пунктов или расчетных размеров перевозок. Суммиро-
вание затрат за весь расчетный период позволит подвергнуть такие варианты
сравнению и технико-экономическому обоснованию наиболее рационального
варианта.
В расчетах как строительных затрат, так и эксплуатационных расходов
для дорог I и II категорий следует рассмотреть влияние тех или иных норм
сближения раздельных' пунктов на этапность их открытия и на средства этап-
ного развития пропускной способности (за счет частично пакетного графика,
введения безостановочного скрещения поездов, устройства промежуточных
двухпутных вставок или частичной двухпутности или других решений).
В расчетах эксплуатационных расходов необходимо очень тщательно
(вплоть до построения графиков движения поездов) выявлять влияние норм
сближения раздельных пунктов и средств этапного наращивания пропускной
способности при разных нормах на заполнение пропускной способности и на
коэффициенты участковой скорости.
Вторая задача — обоснование экономически наиболее рационального
срока введения безостановочного скрещения поездов на проектируемой до-
роге — требует самостоятельного технико-экономического анализа с учетом
дополнительных затрат, необходимых при введении безостановочного скре-
щения поездов (удлинение станционных и разъездных путей в пределах участ-
ков безостановочного скрещения поездов и т. п.), и влияния этого фактора на
повышение участковых скоростей, уменьшение числа остановок, общее улуч-
шение эксплуатационных показателей и соответствующее снижение эксплуа-
тационных расходов, что также требует достаточно тщательных расчетов
с построением графиков движения поездов на ряд расчетных сроков.
Технико-экономическое обоснование проектных решений по эффектив-
ности применения безостановочного скрещения поездов на проектируемой
линии может основываться на ранее изложенных общих методах.
Если требуется решить этот вопрос в частном случае — для заданного
года эксплуатации или определенных размеров перевозок, можно ограничиться
сравнением вариантов для такого расчетного случая, но при этом не может
быть уверенности в том, что принимается не случайное решение или что при
ином сроке не могут быть получены иные выводы.
Наиболее общее решение задачи может быть дано при суммировании за-
трат на основе построения соответствующих вариантных схем овладения пере-
возками при остановочном и безостановочном скрещении при разных сроках
(разной грузонаг нности или числе пар поездов) перехода от остановоч-
ного к безостановочному скрещению £пер, т. е.
Т ’
= 2^(0)Ч/+^пер^пер+ 2^(60) тц~ftfiiep)-
1 ’ *пер+1
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
139
При выполнении таких расчетов для трех значений /пер можно наглядно
и объективно решить вопрос о том, когда экономически целесообразно
перейти на проектируемой дороге к безостановочному скрещению поездов.
§ 4. ЭТАПНОСТЬ ОТКРЫТИЯ РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ
И РАЗМЕЩЕНИЕ СВЕТОФОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ
Анализ овладения перевозками и выбор основных технических параметров
и средств оснащения проектируемой дороги, как уже указывалось, произво-
дится для условий открытия всех раздельных пунктов, определяющих
возможную пропускную способность дороги.
Наращивание первоначальной мощности дороги от минимальной ее про-
пускной способности при минимальном числе открытых к началу эксплуатации
дороги раздельных пунктов производится за счет очередности (этапности)
открытия раздельных пунктов последующих очередей.
Решение вопроса об очередности открытия раздельных пунктов необ-
ходимо:
а) для установления числа и расположения раздельных пунктов, подле-
жащих открытию по выбранному варианту оснащения проектируемой линии
к моменту сдачи ее в эксплуатацию;
б) для установления числа и расположения тех раздельных пунктов, ко-
торые подлежат открытию на разных этапах эксплуатации линии, в том числе
и в намечаемые сроки периодического усиления мощности проектируемой ли-
нии; это позволит правильно и полно учесть первоначальные и последующие
этапные капиталовл.ожения и годовые эксплуатационные расходы для всех
сравниваемых вариантов.
Мй х
Определение очередности открытия раздельных пунктов по графикам
движения поездов
В условиях эксплуатации для каждого периода работы дороги строится
реальный график движения поездов, на который и наносятся все грузовые,
Cm.AQ-
PflaOfr-
пассажирские, сборные и
прочие поезда, намечаемые
к обращению для этого
периода.
При построении гра-
фиков движения отыски-
вается такое взаимное рас-
положение поездов, при
котором достигается скре-
щение и обгон поездов на
минимально необходимом
числе раздельных пунктов.
Кроме того, скрещения и
обгоны по возможности
сдвигаются на те раздель-
ные пункты, которые или
уже открыты, или под-
Рис. 18-IX. От- .тие первоочередных разъездов по
графику движения поездов
лежат обязательному открытию по условиям производства грузовых или
технических операций (для грузовых поездов). Этим самым и определяются
раздельные пункты, которые подлежат открытию к данному периоду.
При проектировании жетезных дорог такой метод применяется только
для установления раздельных пунктов, которые должны быть открыты при
сдаче дороги в эксплуатацию. К этому периоду в соответствии с указаниями
НиТУ должны быть открыты те раздельные пункты из числа размещенных
на проектируемой дороге, которые при первоначальных устройствах СТ ТБ
и способах организации движения необходимы для обеспечения пропускной
5В*
140
ГЛАВА IX
-способности 5-го года эксплуатации дороги. Для размеров движения 5-го года
эксплуатации и строится реальный график движения поездов, как указыва-
лось выше (в § 2). На рис. 18-IX схематически показано, как достигается
перенос скрещения поездов для уменьшения числа необходимых к открытию
раздельных пунктов (показанный пунктиром перенос скрещения поездов
с раз. № 74 и № 76 на раз. № 75 позволяет не открывать в первую очередь
раз. № 74 и № 76).
Тщательной увязкой организации движения в непараллельном (реаль-
ном) графике можно добиться открытия минимального потребного числа пер-
воочередных раздельных пунктов, отвечающего действительным нуждам за-
данных размеров движения.
Определение этапности открытия разъездов по графикам овладения
перевозками
С достаточной степёнью точности для целей большинства задач, решаемых
при проектировании железных дорог,
Г
Рис. 19-IX. Определение этапности от-
крытия разъездов по графику потребной
и возможной провозной способности
этапность открытия раздельных пунк-
тов может устанавливаться по гра-
фику потребной и возможной провоз-
. ной способности (рис. 19-IK)-
На этом графике наряду с кри-
вой потребной провозной способности
дороги можно нанести для начального
этапа овладения перевозками кривые
возможной провозной способности при
разных очередях открытия промежу-
Рис. 20-1X. Периоды графика для
разных очередей открытия раздель-
ных пунктов
точных раздельных пунктов для принятого локомотива на! первый этап
эксплуатации дороги. Точкой пересечения возможной и потребной провозной
способности дороги при. открытии только станций, очевидно, определится
срок необходимости открытия разъездов первой очереди tlt так как про-
возная спсс.' ??эсть при открытии только станций к этому периоду будет
уже полностью использована. Так же определяется срок открытия разъездов
II очереди г;. Возможная провозная способность при разных очередях открытия
раздельных пу:-. ?эв может быть подсчитана достаточно просто по известным
уже формулам с учетом расчетного периода графика Т при рассматриваемой
очереди открытия раздельных пунктов для лимитирующего перегона
(рис. 20-IX).
Этапы открытая раздельных пунктов определяются схемой их размеще-
ния между станциями. В практике проектирования железных дорог в зави-
симости от степени -'.'елейности и густоты размещения предприятий в районе
проектирования л- чются двух, трех- и четырехперегонные схемы раз-
мещения раздельных пунктов (рис. 21-IX). В зависимости от числа перегонов
между станциями и определяется то или иное число этапов открытия раздель-
ных пунктов, как это и показано на рис. 21-IX. Как следует из рис. 21-IX,
преимущество имеют двухперегонная и четырехперегонная схемы размещения
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
141
Рис. 21-IX. Схемы межстанционных перегонов и этапы
открытия разъездов:
а—двухперегонная схема; б—трехперегонная схема; в—че-
тырехперегонная схема
142
ГЛАВА IX
раздельных пунктов, которые обеспечивают наиболее равномерное повышение
пропускной способности дороги при наименьшем числе открываемых на
каждом этапе раздельных пунктов.
Размещение светофоров на проектируемой линии
Для обеспечения расчетного межпоездного интервала при автоблоки-
ровке /а между поездами, следующими друг за другом на зеленый сигнал
с разграничением тремя блок-участками, расстановка светофоров произво-
дится по кривым скорости и времени хода для расчетного локомотива, как
это показано на рис. 22-IX. Время хода поезда по одному блок-участку
составляет примерно одну треть расчетного интервала /а, т. е. около -д-.
Длина каждого блок-участка должна быть не менее длины тормозного
пути поезда при полном служебном торможении (при использовании 0,8
полной тормозной силы). Выполнение этого условия проверяется решением
на каждом блок-участке тормозной задачи на определение полного тормоз-
ного пути Sm при известном значении начальной скорости V„, как это по-
казано на рис. 22-1X.
При расстановке светофоров учитывается также ряд условий, связанных
с удобством их эксплуатации. Так, например, расстановка светофоров произ-
водится с расчетом наибольшей спаренности светофоров противоположных
направлений, хорошей их видимости (если на локомотиве не дублируются
показания сигналов), совмещения у раздельных пунктов с входными и выход-
ными светофорами.
ГЛАВА X
РАЗМЕЩЕНИЕ УСТРОЙСТВ ЛОКОМОТИВНОГО И ВАГОННОГО
ХОЗЯЙСТВА. РАСЧЕТЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.
АДМИНИСТРАТИВНОЕ ДЕЛЕНИЕ
§ 1. РАЗМЕЩЕНИЕ УСТРОЙСТВ ЛОКОМОТИВНОГО ХОЗЯЙСТВА
И РАСЧЕТЫ ПОТРЕБНОГО ЛОКОМОТИВНОГО ПАРКА
Основные устройства локомотивного хозяйства
На проектируемых новых железных дорогах должны размещаться сле-
дующие основные устройства локомотивного хозяйства для ремонта и техни-
ческого обслуживания локомотивов:
1) локомотивные депо для грузовых и пассажирских локомотивов, а также
пункты оборота локомотивов и пункту смены (или подмены) локомотивных
бригад;
2) экипировочные устройства;
3) устройства для поворота локомотивов (при обращении локомотивов
с односторонним управлением).
Устройства локомотивного хозяйства, как правило, сосредоточиваются
на станциях с локомотивными депо, с пунктами оборота локомотивов и пунк-
тами смены бригад. Применительно к принятой схеме расположения локомо-
тивных депо и пунктов оборота предусматривается размещение всех устройств
локомотивного, а в большинстве случаев и вагонного хозяйства.
В последнее время в целях снижения строительных затрат и расходов
эксплуатации в проектах новых железных дорог предусматривается совмеще-
ние с локомотивными депо также ремонтных устройств путевого, грузового
и других хозяйств и некоторых вспомогательных устройств (компрессорных,
трансформаторных, котельных и т. п.).
Локомотивный парк дороги распределяется между отдельными локомотив-
ными депо, которые являются пунктами приписки локомотивов. Основ-
ными депо называются депо, имеющие комплекс устройств для текущего
ремонта локомотивов (в ряде случаев без цехов подъемочного ремонта). Депо,
выполняющие только профилактический осмотр и малый периодический
ремонт приписанных локомотивов, называются депо с приписными
локомотивами. На станциях с депо производится ремонт, смена и
экипировка локомотивов и смена лс? дх бригад.
Каждое депо обслуживает приписанными к нему локомотивами один
или несколько прилегающих участков железной дороги (Ей Е2, Ls; Lt), как
это показано на рис. 1, а и б-Х.
По концам таких участков устраиваются пункты оборота
локомотивов (рис. 1,в-Х). В пунктах оборота обеспечивается отцепка
локомотивов и прицепка их к поездам обратного направления, а при необ-
ходимости — экипировка и поворот локомотивов, смена локомотивных бригад
и кратковременная стоянка локомотивов в ожидании обратного поезда. В рай-
онах с суровыми климатическими условиями для стоянки локомотивов во вре-
мя их экипировки и осмотра предусматриваются закрытые стойла.
Участок между смежными станциями с депо и пунктом оборота локомоти-
ГЛАВА X
144
) основное депо
О пункт оборота
• пункт снопы бригад
Условные обозначения
тягобое плечо
грузовых локомотивов
тяговое плечо пасса'
жирских локомотивов
плечо работы локомотивных бригад
Рис. I-Х. Тяговые плечи
bob называется тяговым плечом работы локомотивов. Участок,
обслуживаемый локомотивами между станциями оборота, принято называть
участком обращения локомотивов. Участки между станция-
ми смены локомотивных бригад называются плечом работы локо-
мотивных бригад (рис. 2-Х).
Ввиду существенной разницы в организации эксплуатации грузовых и пас-
сажирских поездов локомотивы пассажирских поездов могут работать на уча-
стках обращения большей длины,
чем локомотивы грузовых поездов.
При этом станции с депо для гру-
зовых локомотивов могут нередко
являться станциями оборота для.
пассажирских локомотивов (схемы
а и б на рис. 1-Х).
При проектировании новых
железных дорог в стадии разра-
ботки проектного зада-
ния производится размещение
деповских станций, выбор схемы
тягового обслуживания, размеще-
ние и расчет экипировочных устрой-
ств, расчеты потребного локомотив-
ного парка, определение годового
пробега локомотивов и подбор типо-
вых проектов устройств локомо-
тивного хозяйства.
В стадии разработки техни-
ческого проекта (при
трехстадийном проектировании)
производится уточнение количе-
ства потребного локомотивного
парка, расчет числа стойл в депо
и размеров экипировочных уст-
ройств, привязка типовых проектов депо и деповских устройств к местным
условиям, а также расчет потребного оборудования депо и мастерских.
Размещение локомотивных депо и схема тягового обслуживания оказы-
вают существенное влияние на строительные, эксплуатационные и экономи-
ческие показатели проектируемой дороги, определяют потребность в подвиж-
ном составе и условия работы локомотивных и поездных бригад.
Поэтому размещение устройств локомотивного хозяйства и вопросы увязки
с устройствами других хозяйств как на вновь проектируемых, так и на суще-
ствующих железных дорогах при их переводе на новые виды тяги обосновы-
ваются технико-экономическим сравнением возможных вариантов.
На размещение локомотивных депо оказывают влияние следующие важ-
нейшие факторы:
а) размещение станций с депо и схемы тяговых плеч на линиях примы-
кания, а также расположение на трассе проектируемой дороги сортировоч-
ных станций, стан:. .. массовой погрузки и крупных населенных пунктов;
б) вид тяги, типы локомотивов на начальный этап эксплуатации и на пер-
спективу, участковые скорости движения поездов на данном участке;
в) интенсивность движения поездов на проектируемой линии, а следо-
вательно, и объем работы депо;
г) условия организации работы локомотивных бригад и оборота локомо-
тивов.
Для лучшей увязим работы локомотивов с эксплуатационной работой
дороги локомотивные депо и пункты оборота локомотивов должны распола-
гаться, как правило, на больших станциях: сортировочных, участковых, с боль-
шой грузовой работой и т. п.
ЛОКОМОТИВНОЕ и ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
145
Для снижения стоимости строительства новых железных дорог необхо-
дима рациональная увязка локомотивных депо и тягового обслуживания на
проектируемой дороге и линиях примыкания. При этом целесообразно распо-
лагать депо или пункты оборота проектируемой дороги на станциях при-
мыкания, используя существующие депо с учетом их развития и реконструк-
ции (рис. 3-Х).
Условные обозначения
О основное депо О пункт оборота * пункт смены лакомотибных.
.и, тяговые плечи работы ---------------плечи работы ламмотибнык
локомотивов бригад
Рис. 2-Х. Участок обращения локомотивов и плечи работы локомотивов и локомотив-
ных бригад
Наконец, желательно совмещать депо или пункты оборота с концами про-
тяженных участков кратной тяги или станциями изменения (перелома) веса
составов.
При размещении депо следует учитывать, что с увеличением длины тяго-
вого плеча работы локомотивов повышаются среднесуточные пробеги локо-
мотивов, уменьшается число станций с депо, снижается численность экс-
Рнс. 3-Х. Увязка схем тяговых плеч проектируемых и существующих линий:
I—существующие основные депо; 2—существующие пункты оборота; 3—проектируемые о се-
дело (на перспективу); 4—проектируемые пункты оборота (иа перспективу); 5—проекта; ые
пункты смены локомотивных бригад; 6—существующие тяговые плечи работы локомотивов;
7—проектируемые тяговые плечи работы локомотивов; 8—плечн работы локомотивных бригад
на проектируемой линии
плуатационного штата и строительные расходы, ускоряется оборот вагонов.
При значительном увеличении длины тяговых плеч требуется более четкое
регулирование локомотивного парка при колебаниях в размерах движения
146
ГЛАВА X
и несколько усложняется эксплуатационная работа по обслуживанию локомо-
тивами сборных поездов.
Исходя из приведенных соображений, расстояния между соседними ос-
новными депо на новых однопутных линиях большого протяжения должны
проектироваться, как правило, не менее 700 км при электрической и не менее
500 км при тепловозной тяге.
Размещение локомотивных депо имеет очень важное значение при проек-
тировании железных дорог. Число станций с депо существенно влияет на
строительную стоимость линии, штаты дороги и организацию эксплуатации
локомотивов.
Важными факторами, определяющими размещение станций с депо, пунктами
оборота и пунктами смены бригад, являются условия организации работы
локомотивных бригад и способы обслуживания локомотивов бригадами.
Организация работы локомотивных бригад и способы обслуживания
локомотивов бригадами
На железнодорожном транспорте СССР применяются два основных спо-
соба организации работы локомотивных бригад: с отдыхом на
станциях оборота локомотивов или смены бригад, когда время работы на тяго-
вом плече в одном направлении не должно превышать установленной продол-
жительности непрерывной работы локомотивных бригад, и без отдыха в
пунктах оборота локомотивов или смены бригад, когда время работы локомотив-
ных бригад в обе стороны по тяговому плечу не должно превышать установлен-
ной продолжительности непрерывной работы бригады.
Выбор способа работы локомотивных бригад определяет возможную
наибольшую длину тягового плеча их работы—Lm, что в свою очередь влия-
ет на число и размещение пунктов смены бригад и на общую схему тяго-
вого обслуживания.
При работе локомотивных бригад без отдыха на станциях оборота
или в пунктах смены бригада за установленное время ее непрерывной работы
должна совершить рейс от станции основного депо до станции оборота и после
прицепки локомотива к поезду обратного направления вернуться на станцию
основного депо. В этом случае (рис. 4, с-Х) длина тягового плеча без отдыха
бригад не должна превышать расстояния £тбо- При работе локомотивных
бригад без отдыха на станциях оборота бригады весь свой отдых проводят
в домашних условиях. В этом преимущество такого способа организации работы
локомотивных бригад.
При работе локомотивных бригад с отдыхом на станции оборота или
смены бригад за установленное время непрерывной работы бригада должна
успеть довести поезд от станции с депо в одном направлении до станции оборота
на расстояние Lmo (см. рис. 4, б-Х), после чего она должна получить на стан-
ции оборота или в пункте смены бригад установленный отдых в размере н е
менее половины проработанного времени, который она вынуждена
проводить вне дома.
Способы обслуживания локомотивов бригадами систематически
совершенствовались в направлении улучшения условий труда локомотив-
ных бригад и лучшего использования локомотивов.
В дореволюционной России основным способом обслуживания локомотивов
бригадами являлась хозяйственная езда, когда локомотив обслу-
живался одгщй прикрепленной бригадой. При таком способе обслуживания
даже при с.:й жестокой эксплуатации локомотивных бригад, работавших
непрерывно 12—14 часов в сутки, локомотивы непроизводительно простаивали
в депо около половины всего времени. Локомотивные бригады при этом рабо-
тали почти всегда с отдыхом на станциях оборота.
Основным достоинством этого способа обслуживания локомотивов явля-
лось соблюдение системы прикрепленной езды, при которой ответственность за
состояние локомотива возлагалась на прикрепленную к нему бригаду.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
147
В годы социалистического строительства в целях улучшения использо-
вания локомотивного парка при сокращенном рабочем дне локомотивных
бригад первоначально был осуществлен переход к спаренной или стро-
енной езде, когда к локомотиву вместо одной обслуживающей бригады
стали прикреплять две, две с половиной (пять бригад на два локомотива) или
три бригады, которые отвечали за состояние своего локомотива и контроли-
ровали качество его ремонта. Этим обеспечивалось более полное использование
локомотива при сохранении ответственности прикрепленных к локомотиву
бригад.
Однако при этом хотя и улучшалось использование локомотивов, но не
достигалось удлинения тяговых плеч и не уменьшалось число станций с депо,
так как длина тягового плеча в условиях прикрепленных бригад (прикреплен-
ной езды) ограничивалась продолжительностью непрерывной работы бригады
на локомотиве, после чего бригада обязательно должна была получить отдых,
а локомотив должен был простаивать в течение всего времени отдыха бригады
в пункте оборота.
Дальнейшим совершенствованием прикрепленной езды был переход к
езде с подменой (рис. 4, e-Х), когда локомотив за время рейса между
основным депо и станцией оборота обслуживался двумя бригадами — при-
крепленной и подменной. Первая проживала на станции с основным депо и ра-
ботала с отдыхом на станции подмены, а вторая, проживавшая в пункте под-
мены, работала без отдыха на станции оборота и обслуживала локомотив за
время отдыха первой бригады. Такой способ обслуживания локомотивов на
удлиненном тяговом плече Lmy (езда с подменой) даже в условиях прикреплен-
ной езды позволял удлинить тяговое плечо до величины Lmy = Lmo + £тбо
(рис. 4, e-Х) при одновременном улучшении использования локомотивов.
Этим способом обслуживания локомотивов практически исчерпывались
возможности прикрепленной езды как по длине тягового плеча, так и по ис-
пользованию локомотивов.
Дальнейшее удлинение тяговых плеч и улучшение использования локо-
мотивов было возможно лишь при переходе от обслуживания локомотивов
прикрепленными бригадами к их обслуживанию сменными бригадами (смен-
ная езда).
В отличие от условий обслуживания локомотивов прикрепленными брига-
хами, когда плечи работы локомотивов и локомотивных бригад, как правило,
холжны совпадать, работа локомотивов со сменными бригадами позволяет
устанавливать различные плечи для локомотивных бригад и локомотивов.
Локомотив может обращаться на тяговом плече, включающем в себя несколько
плеч работы локомотивных бригад (рис. 4, г-Х). Плечи работы локомотивов,
включающие в себя несколько плеч работы локомотивных бригад, также называ-
ются удлиненными тяговыми плечами.
В этом случае локомотив от основного депо до первого пункта смены
и дальше от каждого данного до следующего пункта смены ведут очередные
сменные бригады. В пунктах смены каждая такая бригада получает необхо-
димый отдых (не менее половины рабочего времени), после чего она возвра-
щается к месту своего жительства, ведя поезд обратного направления с любым
очередным локомотивом.
Такой способ обслуживания локомотивов локомотивными бригадами яв-
ляется наиболее гибким из всех выше рассмотренных и он позволяет обслужи-
вать удлиненные тяговые плечи, достигающие в современных условиях 700—
1 000 км и более.
За последнее время благодаря коренной реконструкции тяги на основе
широкого перехода к электрической и тепловозной тяге, а также в результате
значительного повышения квалификации локомотивных бригад и улучшения
качества ремонта локомотивов на железных дорогах СССР получил широкое
внедрение и стал основным способом обслуживания локомотивов — прогрес-
сивный способ сменной езды, т. е. обслуживания локомотивов с м е н-
ными бригадами.
148
ГЛАВА X
УслоВна/е обозначение
' “ тягоОые плечи работа/ локомотиВоВ
------ плечи работа/ локомотибнаи бригад
□ основное депо Q принт оборота
® пункт подыенй/(снены)лок01нотиВна1г бригад
Ф пункт смена/ лономотибнаи бригад
Рис. 4-Х. Способы обслуживания поездов локомотивами:
а — при тяговых плечах без отдыха бригад; б — при тяговых плечах с отдыхом
бригад; в—при удлиненных тяговых плечах с пунктами подмены бригад;
г—на участке обращения при сменной езде с отдыхом бригад
При этом обеспечивается наиболее высокое использование локомотивов вне
зависимости от условий организации отдыха локомотивных бригад и в значи-
тельной степени улучшаются условия труда локомотивных бригад. При смен-
ной езде локомотивные бригады получают возможность, как и все индуст-
риальные рабочие, являться на работу в депо или в пункты смены бригад по
вполне определенному расписанию, а не по вызовам нарядчиков или диспет-
черов в зависимости от необходимости использования того или иного локо-
мотива.
В то же время основной недостаток, присущий этому способу организации
обслуживания локомс 7 е ;в, когда отсутствует непосредственно отвечающая за
состояние каждого локомотива бригада, в условиях СССР все больше теряет
свое значение благот??я успешному формированию коммунистического от-
ношения локомоти григад к труду и к порученной им технике, а также
благодаря достигнутому в СССР высокому уровню взаимного доверия и чув-
ства взаимной ответственности сменных бригад друг перед другом за сохран-
ность локомотивов.
Одновременно при сменной езде обеспечивается более тщательная орга-
низация осмотра локомотивов: между профилактическими осмотрами они под-
вергаются ежесуточным техническим осмотрам в пунктах оборота или эки-
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
149
пировки для проверки экипажной части, а также наружного осмотра ответ-
ственных узлов и вспомогательного оборудования локомотивов.
В настоящее время в СССР обслуживание локомотивов осуществляется,
как правило, сменными, неприкрепленными бригадами, что дает особенно су-
щественный эффект при электрической и тепловозной тяге, так как при этом
значительно повышается использование дорогих и высокопроизводительных
локомотивов.
Обслуживание локомотивов при сменной езде на удлиненных тяговых пле-
чах может применяться с работой локомотивных бригад как без отдыха, так
и с отдыхом на станциях смены бригад и в пунктах оборота локомотивов.
Существенным преимуществом обслуживания локомотивов сменными
бригадами при их работе с отдыхом является удлинение плеч работы бригад
и уменьшение числа пунктов смены, что снижает строительные затраты и рас-
ходы эксплуатации.
На проектируемых железных дорогах плечи работы локомотивных бригад
без отдыха применяются только на линиях небольшой длины, где такая работа
бригад не требует дополнительных устройств. Однако при небольших размерах
движения (большом интервале между поездами) увеличивается время ожидания
поезда обратного направления. Поэтому при небольшой интенсивности дви-
жения поездов ( менее 12 пар поездов в сутки, когда средний интервал между
поездами превышает два часа) применение работы локомотивных бригад без
отдыха оказывается мало целесообразным.
При проектировании новых линий незначительного протяжения (порядка
300—400 км) может оказаться целесообразным применение смешанного
способа езды с отдыхом и без отдыха локомотивных бригад, в сочета-
нии одного плеча с отдыхом и второго плеча без отдыха: Lmy — Lmo +£тбо (км).
Работа локомотивов на участках обращения может быть организована по
системе плечевой или кольцевой езды. При плечевой езде локомотив
отцепляется от поезда и заходит в депо после каждого рейса по участку обра-
щения, включающему в себя одно тяговое плечо работы локомотивов (от ос-
новного депо до станции оборота), т. е. локомотив заходит на тяговую
территорию при каждом прибытии на станцию с основным депо.
При кольцевой езде локомотив проходит станцию с депо без
отцепки от поезда несколько раз, осуществляя все необходимые экипировочные
и прочие операции на станции с депо (без захода на тяговую территорию) или
на станциях оборота. В депо локомотив заходит только для ремонта.
Наибольшее распространение на железных дорогах СССР получила коль-
цевая езда, так как при ней уменьшаются простои на деповских станциях,
достигается лучшее использование локомотивов и упрощается работа на стан-
циях депо. Эти преимущества несколько ослабляются при большой длине
участков обращения, когда технический осмотр локомотивов приходится орга-
низовывать на станциях оборота. Для этой цели необходимо создавать на стан-
циях оборота специальные устройства.
Плечевая езда хотя и ухудшает условия использования локомоти-
вов, но при участках обращения большой длины дает возможность сосредо-
точить все обслуживание локомотивов на тяговой территории деповских
станций.
Расчеты длины и выбор схемы тяговых плеч
В зависимости от способа обслуживания локомотивов локомотивными
бригадами, организации работы бригад и системы езды наибольшая возможная
длина тяговых плеч и плеч работы локомотивных бригад может быть определена
следующими расчетами:
а) расстояние между станцией с депо и пунктом оборота или пунктом
смены бригад при работе локомотивных бригад без отдыха определяется
по формуле
Д'шбо [Т-—(^депо 4" tn. об 4" ^ож)] Vy (ср) (км)‘, <» (1-Х)
150
ГЛАВА X
б) расстояние между депо и пунктом оборота при работе локомотивных
бригад с отдыхом на станции оборота определяется по формуле
[г — 0депо + ^п.об)] Vy (КМ)', (2-Х}
в) расстояние между депо и пунктами оборота при смешанной езде с
отдыхом и без отдыха локомотивных бригад
^-шу = ^тбо Н~ Лм-С Оде по + /см)] Vy +
-г 0,5 [Т — (2/См + ta. об + Гож)] Vу (ср) (км)\ (3-Х}
г) участки обращения при сменной езде Ьт.обРащ опреде-
ляются условиями наиболее целесообразного размещения на проектируемой
линии основных депо и пунктов оборота. Для намеченных участков обраще-
ния может быть рассчитано необходимое число пунктов смены локомотивных
бригад: при езде с отдыхом nmo и при езде без отдыха птб0
______ У-т.обращ У-то . ___ У'гп.обращ Lm6o ,, ус
"то “ (T-2tCK)Vy ’ "тб° ~ 0j(T-2/CM) Vy(cp> { '
с округлением результата до ближайшего целого числа в большую сторону.
В этих формулах:
Т — наибольшее допускаемое время непрерывной работы
локомотивной бригады (ч);
^депо’, tn. об и соответственно /депо и /п. об — время (ч), затрачиваемое
бригадой на необходимые операции с локомотивом в депо и
в пунктах оборота (при работе без отдыха и с отдыхом бригад);
tcu и /Подм — то же в пунктах смены или подмены бригад;
toiK — среднее время ожидания встречного поезда в часах;
Vy —участковая скорость движения грузовых поездов на расчетном
тяговом плече в труднейшем направлении (км/ч)-,
Vy(cp) —средневзвешенная участковая скорость в направлении туда и
обратно на тяговом плече.
' Средневзвешенная участковая скорость определяется в зависимости
от участковой скорости в прямом Vy(T) и обратном направлении Уу<обр).
по формуле
v, <•« = г’Ф*!- (“'’>• («о
' У (Т) “Г V У (обр)
Средневероятное время ожидания встречного поезда приближенно может
определяться по формуле
1 24 12 . .
/ож = у— а = « — («), _ .. (6-Х)
где п — расчетная интенсивность движения грузовых поездов (пар поездов,
в сутки);
а — коэффициент, учитывающий практически возможное уменьшение
средневероятного ожидания за счет увязки оборота локомотива
с графиком движения поезда (практически этот коэффициент со-
ставляет примерно а = 0,6 4- 0,8).
Согласно приведенным формулам на длину тяговых плеч наиболее суще-
ственное влияние оказывают:
а) допуска-, а я г :ая продолжительность непрерывной работы локо-
мотивных бригад Т, которая по условиям обеспечения бдительности бригад
при езде с отдыхом в пункте оборота не должна превышать 8 ч, из которых не
более 6 ч в пути следования. Для условий работы без отдыха в пункте оборота
величина Т в отдельных случаях может увеличиваться до 10 ч, в том числе
в пути следования — не более 8 ч;
б) продолжительность операций на деповских станциях и в пунктах
смены бригад на г: мкс и сдачу локомотивов, их экипировку и т. п.,
которая принимается по действующим технологическим нормам, и время
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
151
на вспомогательные операции (/депо! tn. об', tcli), которое устанавли-
вается по действующим нормам в зависимости от схемы путевого развития
станций, размещения экипировочных устройств, средств станционной связи
и технологической схемы работы станции. Примерная продолжительность
этих операций составляет:
/депо и /п. об «30 — 40 мин-, /см«10 — 12 MUH',
в) расчетная величина участковой скорости движения поездов на тяговых
участках (по более трудному направлению или средняя в обоих направлениях).
Величина участковой скорости наиболее точно может определяться на
основе графиков движения поездов. При проектировании железных дорог
участковая скорость обычно рассчитывается через коэффициент участковой
скорости р, определяемый по приближенным формулам (см. главу IX).
Тогда Уу = ₽Ух(кл1/ч), где Ух — средняя ходовая скорость по участку
в данном направлении.
Установленные расчетом длины тяговых плеч определяют лишь наиболь-
шее возможное расстояние между станциями с депо и пунктами смены локомо-
тивных бригад. Фактически же локомотивные депо, пункты смены и пункты
оборота локомотивов должны размещаться с учетом ряда местных факторов,
определяющих условия размещения производственных и служебных зданий,
путевого развития станций и, что особенно важно, создания благоприятных
условий работы и местожительства бригад.
Наиболее важное значение имеет выбор размещения основных депо.
Как выше указывалось, они должны располагаться вблизи крупных админи-
стративных и промышленных центров, на участковых или больших грузовых
станциях, у крупных населенных пунктов. Кроме того, на выбор расположе-
ния локомотивных депо влияет наличие источников водоснабжения и энергии,
благоприятные топографические условия и наличие достаточной площадки для
размещения деповских зданий и тракционных путей, а в необходимых случаях
и поворотных устройств. Как правило, основные депо должны размещаться
в начале участков обращения.
Размещение пунктов смены бригад не требует такого всестороннего
обоснования, как это необходимо для размещения основных депо и пунк-
тов оборота локомотивов. Пункты смены бригад могут размещаться на всех
промежуточных станциях с благоприятными условиями для расселения бригад
на расстоянии, не превышающем расчетной длины плеч локомотивных бригад.
Окончательное размещение локомотивных депо и пунктов смены бригад оп-
ределяется выбором схемы тягового обслуживания. Варианты схем тягового
обслуживания могут различаться границами участков обращения, размеще-
нием основных депо (посредине, в одном или в обоих концах линии и т. п.),
размещением пунктов смены бригад. Эти варианты должны разрабатываться
применительно к размещению участковых станций и расположению на линии
крупных населенных и промышленных пунктов с учетом увязки со схемой
тягового обслуживания на линиях примыкания при разных возможных вариан-
тах размещения основных депо, пунктов оборота и пунктов смены и при
целесообразных схемах обслуживания локомотивов и способах езды локомо-
тивных бригад.
Важное значение в вариантах таких схем имеет учет намечаемых графи-
ками овладения перевозками сроков перехода к более мощным локомотивам
на разных этапах эксплуатации проектируемой дороги, а также намечаемое
изменение видов тяги как на проектируемой дороге, так и на линиях примы-
кания. Границы применения разных видов тяги или различных систем тока
(при электрической тяге) должны, как правило, совмещаться с существую-
щими или проектируемыми станциями оборота локомотивов.
Намеченные варианты схем тягового обслуживания подлежат тщательному
эксплуатационно-экономическому анализу как по требуемым капиталовложе-
ниям, так и по потребному локомотивному парку и важнейшим эксплуата*
152
ГЛАВА X"
ционным показателям (участковые скорости движения поездов, коэффициенты
потребности локомотивов и т. п.).
При разработке вариантов схем тягового обслуживания как для проек-
тируемых новых железных дорог, так и при переводе существующих железных
дорог на электрическую и тепловозную тягу необходимо учитывать, что уве-
личение расстояния между станциями с депо позволяет уменьшить число депо
на дороге, а следовательно, и затраты на сооружение новых или реконструк-
цию существующих депо и на их содержание; на линиях с транзитными пото-
ками несколько снижаются простои локомотивов и улучшаются показатели
их использования.
При сравнении разных схем тяговых плеч следует учитывать, что на
дорогах со значительной местной работой и неравномерными потоками увели-
чение расстояния между депо приводит к большей дальности подсылки локо-
мотивов и увеличению их резервного пробега; ухудшаются условия обслужи-
вания вспомогательных локомотивов (обслуживающих отдельные перегоны
кратной тяги, маневровых, обслуживающих ветви и др.), увеличивается
дальность подсылки их в ремонт, несколько ухудшаются условия регулирова-
ния локомотивного парка при колебаниях размеров движения.
Учет указанных обстоятельств в конкретных условиях позволяет обосно-
ванно принимать схему тяговых плеч и размещать депо.
Например, на линии Тайшет — Абакан протяжением порядка 650 км
были рассмотрены две схемы тяговых плеч — с одним и двумя депо. В резуль-
тате технико-экономического сравнения этих схем в условиях транзитного
характера потоков была принята схема с одним депо и двумя пунктами смены
бригад. В условиях резко преобладающего транзитного характера потоков
такая схема дала сокращение строительных затрат и эксплуатационных рас-
ходов. При усилении существующих железных дорог и переводе их на новые
виды тяги выбор схемы тяговых плеч должен дополнительно учитывать усло-
вия использования закрываемых существующих депо, все обстоятельства место-
жительства и трудоустройства работников депо, а также вопросы рациональ-
ного использования высвобождаемых площадей закрываемых депо.
С учетом всех этих обстоятельств при переводе существующих железных
.дорог на новые виды тяги может быть достигнуто значительное уменьшение
числа депо и улучшение схемы тяговых плеч.
Размещение экипировочных устройств
Локомотивными экипировочными устройствами называются устройства
для снабжения локомотивов топливом, маслом, песком, водой, смазочными
.материалами и т. п.
При новых видах тяги не требуются сложные устройства водоснабжения
и громоздкие угольные склады, которые были необходимы при паровой тяге.
Для экипировки электровозов и тепловозов на станциях с депо должны пре-
дусматриваться лишь устройства для снабжения песком, смазочными и обтироч-
ными материалами, а при тепловозной тяге, кроме того, устройства для снаб-
жения тепловозов топливом. В необходимых случаях снабжение тепловозов
дизельным топливом и маслами предусматривается и на станциях оборота
локомотивов.
При тепловозной тяге важное значение имеет размещение и достаточная
емкость резеовгаоов для дизельного топлива, устройства и пути для слива
дизельного т: з и масел, а также устройства для подогрева нефтепродуктов.
При временном введении тепловозной тяги экипировка тепло-
возов может обеспечиваться от передвижного экипировочного поезда, что
исключает брос затраты на постоянные экипировочные устройства. При
временном применении паровой тяги на проектируемой линии должны преду-
сматриваться временные устройства для снабжения паровозов топливом,
водой, антинакипинамн, песком, смазочными и обтирочными материалами
и т. п. При обычно г. 'еняемой в настоящее время кольцевой езде экипировка
кольцевых локомотивов всех видов тяги должна обеспечиваться на приемо-
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
153
отправочных путях станций с депо; в необходимых случаях для добора топ-
лива, воды, песка и смазки предусматриваются устройства и в пунктах оборота
локомотивов.
Поворотные устройства при проектировании новых желез-
ных дорог, как правило, не должны предусматриваться. Эти устройства (на-
пример поворотные треугольники) могут потребоваться лишь в отдельных
случаях при временной эксплуатации локомотивов с одной кабиной управ-
ления.
Размещение устройств водоснабжения
Помимо хозяйственно-питьевого водоснабжения, которое предусматри-
вается на всех станциях, раздельных пунктах, а также для жилых и служебных
зданий на перегонах и в железнодорожных поселках, в проектах новых желез-
ных дорог, где это потребуется, должны быть предусмотрены устройства для
производственного, а в необходимых случаях и тягового водоснабжения.
Производственное водоснабжение должно быть обеспечено на всех стан-
циях с локомотивными депо, в пунктах ' оборота локомотивов и на промежу-
точных станциях, на которых имеются производственные потребители воды.
Помимо производственных нужд, при электрической и тепловозной тяге
может потребоваться снабжение водой:
а) тепловозов на деповских станциях для охлаждения дизелей;
б) тяговых подстанций постоянного тока для охлаждения ртутных вы-
прямителей.
Ввиду незначительности этих расходов расчеты потребности и проекти-
рование этого вида снабжения не представляют особой сложности и произво-
дятся в соответствии с действующими нормами. При этом только следует учи-
тывать высокие требования к качеству воды, в особенности по ее химическому
составу, предусматривая в необходимых случаях химическую обработку воды.
При временном применении паровой тяги должно быть предусмотрено
временное водоснабжение для тяговых нужд. Для этих целей временные пунк-
ты набора воды должны размещаться исходя из обеспечения пропуска грузо-
вых и пассажирских поездов расчетного веса при тех типах паровозов и объе-
ме их тендеров, которые намечены к обращению на период применения паро-
вой тяги.
Подсчеты расхода воды из тендера для размещения пунктов временного
водоснабжения должны производиться в каждом направлении поперегонно
на основании построения кривых скорости V = f(S) одним из методов, изло-
женных в главе II.
Расчеты диаметров всасывающих, напорных и разводящих сетей, мощ-
ности насосных станций, необходимой высоты и емкости водоемных баков изу-
чаются в курсе «Водоснабжение и канализация».
Изыскания источников водоснабжения и трассирование напорных линий
Изыскания источников водоснабжения и трассирование напорных линий
производятся в процессе полевых работ.
Изыскания источников водоснабжения заклю-
чаются в отыскании и обследовании возможных постоянных или временных
открытых (поверхностных) или подземных источников с установлением их
мощности и качества воды в них. При необходимости могут проектироваться
искусственные водохранилища, которые с учетом фильтрации и промерзания
воды должны обеспечивать годовой расход воды на станциях.
При трассировании напорных линий необходимо про-
кладывать трассу по возможно более короткому направлению, избегая пере-
сечения ручьев, оврагов, болот, населенных пунктов, затрудняющих и удоро-
жающих производство работ по укладке труб.
При поворотах необходимо применять стандартные углы (10, 15. 30, 45
и 90°) для возможности применения стандартных фасонных соединений напор-
ных труб, углы поворота должны быть по возможности однообразны.
154
ГЛАВА X
На рис. 5-Х показан план трассы напорной линии, приложенной по крат-
чайшему расстоянию с обходом лога и болота, с применением стандартных
углов поворота 10 и 15°.
При трассировании напорной линии вдоль полотна железной дороги не
следует допускать слишком близкого расположения трубопровода от подошвы
откоса насыпи или бровки выемки во избежание опасности подмыва при про-
рыве напорной линии.
Рис. 5-Х. Трасса напорной линии:
1— водоприемные устройства и напорная станция; 2— водоемный резервуар:
3— трасса напорной линии
При проектировании продольного профиля напорной линии (назначении
отметок дна траншеи для укладки труб) необходимо обеспечить заложение
труб ниже глубины промерзания в данном районе и не допускать длинных
площадок во избежание застоя воды при выпуске ее для осмотра и ремонта
машин.
Расчеты потребного локомотивного парка
Для проектирования устройств локомотивного хозяйства, а также для
определения стоимости подвижного состава должны быть установлены размеры
эксплуатируемого и инвентарного парка, потребного для расчетного года
эксплуатации на данном тяговом участке. Эксплуатируемый парк
составляют локомотивы, находящиеся в поездах и на маневрах, а также
под экипировкой или в ожидании поезда или отдыхающих бригад. К инвен-
тарному парку, помимо эксплуатируемого парка, относятся локомо-
тивы, находящиеся в ремонте и в резерве.
Подсчеты потребного эксплуатируемого парка
локомотивов Л'локо) наиболее точно могут быть произведены путем
построения графика оборота локомотивов, составляемого
на основе графика движения поездов. На рис. 6-Х представлен в качестве
примера график оборота локомотивов, приписанных к депо А и работающих
на плече .4Б, обслуживаемом электровозами ВЛ22М при сменной езде без от-
дыха локомотивных бригад.
Соответствующие линии показывают время, расходуемое либо на пере-
движение локомотивом очередного поезда в прямом или обратном направле-
нии, либо на экипировку локомотива и выполнение требуемых операций
с локомотивом в дело, в пункте оборота или подмены.
По графику оборота локомотивов можно установить, сколько суток по-
требуется, чтобы об. жить все поезда одним локомотивом. Очевидно,
эксплуатируемый парк локомотивов будет равен количеству суток, необхо-
димых для того, чтобы обслгжить все поезда одним локомотивом. В примере
на рис. 6-Х для .т?: жого протяжения (одно плечо работы локо-
мотивных бригад) при конкретном графике движения поездов потребовалось
19 суток, следователе-о, необходим эксплуатируемый парк в 19 локомотивов.
Инвентарный г.з:локомотивов может быть определен как
А ло* (жп) = А'лок (,) (1 + Н1) (1 + М (ЛОК.), (7-Х)
где p.j — коэффициент, учитывающий, что часть локомотивов находится в ре-
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
155
монте всех видов; при ориентировочных подсчетах для электрической тяги
значение р.! может приниматься равным 0,02 — 0,08, при тепловозной —
0,04 — 0,10;
[л2 — (0,05 4-0,10) — коэффициент, учитывающий резерв.
Определение эксплуатируемого парка локомотивов путем составления
графиков оборота требует наличия графика движения поездов и производится
лишь в расчетах, требующих большой точности. В стадии разработки проект-
м* Суток (эмкггш бозоо) Часы суток
12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
/ 2 3 « 5 6 7 8 9 10 п 12 13 14 15 16 п и № п 902 зр f 30 1051 * „ г? /022 . 29 901 w г зо 1048
‘5 1043 31 П 1024 12 _ 30 1019 21 „ 0S 1044 22 г S3 1039 Ч „ so 908 13 f is 2501 49 „ 23 1038 st 3i 1033
ff J? 904 47 is 929 я n a 1032 st 3i 1027 <чго 1046 tn Г n 2003 79 916 52 c 45 2509 я _ si 932 25 r
08 JO Zb *8 _ я 9f? Я r 1021 Я л & 930 jo г?
r ’ i /7 1 1 fl 1 1 6 * 2505 оь o n 1086 otj c 26 H7 Я n zs WOO ur о 911
ч „ “f 906 03 r 51 1013 39 n 34 3092 if л ЮЛ n
fl 1 । 6 г 1 fl »— " * - fl * ' ' u _ 47 Wi2 i$ , Г8 WH 02 я 0ч 920 У г ог 905 я A w
fl 1 ’ 0 1 ' fl " < 0 1 " н fl 1 /052 ou, 07 923 я OB Ю26 JI £ 9U3 и д ot iQu5 50^.
951 25 ? i{ 910 25 31 3091 24 R 2c Ю42 V. 2f 9/7
7 л os 1084 г, r <f 953 ,g t>i 924 31 _ 21 907
’ fl r 1 Ь * ' fl •“ 1 * 6 * — — m 30 c ?5G7 51 fl 31 o
n 42 101g 31 e 51 1015 01 n 2S 1036 49 r /{ 1031
w 4t 1020 «5 so 933 is „ 2f 1094 23r ip 1035
so „ 3; 1062 20 r ?5 W7 Si „ 10 928 4 r S31037
« - . 4 . _ ! | _< Д Я n к W22 ьо c 941 57 op 954
05 WuS 57 я 914 ” $ 37 м V fl fD5D
30 Г 2t 1047 31 n п Ю90 30 r 03 3093 20 „
0 ' fl f • "" -*• fl
/70
’imfo
Рис, 6-Х. График оборота локомотивов
него задания и при выборе схемы тягового обслуживания эксплуатируемый
парк локомотивов можно определять приближенно аналитическими расче-
тами, что значительно упрощает подсчеты.
Аналитически эксплуатируемый парк локомотивов может быть определен
исходя из размеров движения и полного оборота локомотива:
(э) = 7 24firi’ (лок-)> (8'Х>
здесь 7 — коэффициент неравномерности перевозок;
пгр — количество пар грузовых поездов в сутки в среднем.
Полный оборот локомотива Тп в общем случае слагается из следующих
элементов:
Тп = (^Н1+ io) + 2 ioT 4~ ^эк 4" ^ож 4" (осм 4-2 ^см («), 0-Х)
где (/т+ 1О) — время хода в оба направления с учетом стоянок на проме-
жуточных раздельных пунктах (ч);
156
ГЛАВА X
2 <CT — простой локомотивов на приемо-отправочных путях станций1
с депо и пунктов оборота (проход от контрольного поста,
прицепка или отцепка, проба тормозов, ожидание отправле-
ния) (ч);
/эк — время на экипировку локомотива на приемо-отправочных пу-
тях или на деповской территории (ч);
tox— простой по ожиданию поездов на станции с депо и на стан-
ции оборота (ч);
tocw — время на технический или профилактический осмотр локо-
мотивов, приходящееся на один оборот локомотива;
2 tcu — время на смену локомотивных бригад за период оборота локо-
мотива (ч).
В зависимости от принятого способа обслуживания тягового участка не-
которые составляющие оборота локомотива могут отсутствовать или совме-
щаться.
Отношение полного оборота локомотива ко времени суток называют
Т
коэффициентом потребности локомотивов k — 7^> выража-
ющим количество локомотивов, потребных на одну пару грузовых поездов.
Тогда эксплуатируемый парк локомотивов будет равен
Л^лок(э) — '[Ьпгр-
Определение коэффициента потребности локомотивов k в зависимости от
длины тягового плеча и участковой скорости движения поездов существен-
но облегчается путем использования специальных номограмм, приводимых
в инструкциях, разрабатываемых проектными организациями.
На участках кратной тяги потребность в дополнительных локо-
мотивах определяется расчетом времени на полный оборот вспомогательного
локомотива на этом участке tOf,, включая время на возврат локомотива к пунк-
ту начала кратной тяги, а при необходимости и время на экипировку.
При интервале между грузовыми поездами с учетом неравномерности t, пре-
вышающем /Об> можно ограничиться одним вспомогательным локомотивом
на данном участке кратной тяги. Если т <ДОб, число вспомогательных локо-
мотивов на данном участке кратной тяги должно быть равно to& t с округ-
лением до целого числа локомотивов.
При переходе к инвентарному числу вспомогательных локомотивов сле-
дует добавлять один резервный локомотив на ряд участков кратной тяги в пре-
делах между участковыми станциями для подмены вспомогательных локомо-
тивов при их ремонте.
Для ориентировочных расчетов количество дополнительных эксплуати-
руемых локомотивов на участке кратной тяги однопутной линии в порядке
первого приближения может приниматься в количестве одного локомотива на
каждый перегон кратной тяги.
§ 2. РАЗМЕЩЕНИЕ УСТРОЙСТВ ВАГОННОГО ХОЗЯЙСТВА И РАСЧЕТЫ
ПОТРЕБНОГО ВАГОННОГО ПАРКА. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Размещение устройств вагонного хозяйства
На проектируемой дороге подлежат размещению следующие устройства
вагонного хозя:- за, необходимые для ремонта, осмотра и подготовки вагонов
к перевозкам: ваг: --ые депо; пункты технического осмотра (НТО); контроль-
ные пункты акте- ' :зов (АК.П); компрессорные для пробы и зарядки автотор-
мозов; концепр: ~ - ные и раздаточные с хранилищем смазочных материалов.
Кроме того, в необходимых случаях должны быть предусмотрены также
пути и устройства для экипировки и подготовки в рейс пассажирских вагонов
и составов, а в ряде слу-: з — промывочно-поопапочные станции или пункты
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
157
для очистки цистерн и экипировочно-ремонтные пункты для обслуживания
поездов, секций и вагонов с машинным охлаждением.
Вагонные депо являются основной базой для годового и текущего отце-
почного ремонта вагонов на определенном участке. Эти депо должны иметь
вагоноремонтный цех и подсобные цехи для ремонта и восстановления изно-
шенных деталей, пригонки и обработки новых запасных частей и санитарно-
сбытовые помещения.
Депо для ремонта грузовых вагонов рекомендуется размещать на сорти-
ровочных станциях, на станциях концентрированной выгрузки и подготовки
под погрузку большого числа вагонов (не менее 500 вагонов в сутки).
Депо для годового и текущего ремонта пассажирских вагонов целесооб-
разно располагать на станциях массового формирования пассажирских соста-
вов с числом приписанных вагонов не менее 400. При меньшем количестве пас-
сажирских вагонов, приписанных к данной станции, их ремонт можно произ-
водить в депо для грузовых вагонов.
Пункты технического осмотра вагонов (ПТО) предназна-
чаются для производства технического осмотра вагонов проходящих поездов
с устранением без отцепки от состава неисправностей, угрожающих безопас-
ности движения и сохранности грузов. Работниками ПТО может производиться
также безотцепочный ремонт грузовых и пассажирских вагонов.
ПТО вагонов должны размещаться на сортировочных, участковых и пасса-
жирских станциях и на станциях погрузки, выгрузки и подготовки вагонов
под погрузку со среднесуточной обработкой более 100 вагонов. Расстояние
между ПТО транзитных поездов обычно принимается порядка 200—250 км.
Контрольные пункты автотормозов (АКП) служат
.для испытания действия автоматических тормозов и зарядки тормозной сети
.сформированных или переформированных поездов, а также для ремонта и
замены неисправных тормозных приборов.
Контрольные пункты автотормозов размещаются на сортировочных стан-
циях, станциях с локомотивным депо и станциях оборота локомотивов, а при
необходимости и на раздельных пунктах перед затяжными спусками.
Концепропиточные и раздаточные с хранилищем для
-смазочных материалов должны устраиваться при вагонных депо, а также при
пунктах технического осмотра с укрупненным ремонтом и на станциях с по-
грузкой 500 и более вагонов в сутки. В составе концепропиточных предусма-
триваются установки для регенерации подбивочных материалов. На крупных
^станциях с депо устраиваются трубопроводы для подачи смазки в приемо-
отправочные парки.
На станциях, где формируются и оборачиваются пассажирские поезда,
должны быть устроены пути для технического осмотра, текущего ремонта,
экипировки и подготовки пассажирских составов в рейс. На этих путях преду-
сматриваются устройства для подачи горячей и холодной воды, сети подводки
сжатого воздуха и электроэнергии для подзарядки аккумуляторов и работы
стационарных или передвижных моечных машин и пр.
На пассажирских станциях, формирующих большое число поездов, для
текущего ремонта, экипировки и подготовки пассажирских составов в рейс
проектируются ремонтно-экипировочные вагонные депо, в которых обеспе-
чивается максимальная механизация указанных операций и улучшение усло-
вий труда рабочих.
На станциях налива нефти, а также на станциях, где происходит перевалка
нефтегрузов с воды на железную дорогу и в пунктах налива цистерн на нефте-
перерабатывающих заводах и из нефтепроводов, устраиваются пункты для
•промывки, пропарки и подготовки цистерн для перевозки наливных грузов.
Пункты для экипировки и текущего ремонта рефрижераторных поездов
устраиваются на станциях массовой погрузки скоропортящихся грузов. На
этих пунктах должны быть хранилища дизельного топлива и охлаждающих
реактивов, водопроводные, канализационные и электрические сети и транспор-
тировочные дорожки.
158
ГЛАВА X
Расчеты потребного вагонного парка
Для определения стоимости вагонного парка и потребной мощности
устройств вагонного хозяйства необходимо рассчитать размеры инвентарного
парка грузовых вагонов.
Инвентарный парк грузовых вагонов определяется через экс-
плуатируемый парк Л^Ваг(э) как
Nваг (вив) ~ Мваг (э) (1 + Г) (вагонов), (10-Х)
где г — величина, учитывающая количество грузовых вагонов, находящихся
в запасе и ремонте. Для ориентировочных расчетов можно принимать
г = 0,10.
Потребное количество грузовых вагонов эксплуатируемого парка Мваг о>
может определяться:
а) по времени нахождения вагонов в пути
(«и»™»). <11Х)
где (/т+ Ц)— время нахождения поезда в пути на участке с учетом стоянки
на промежуточных раздельных пунктах (ч);
qH — вес вагона нетто, равный qK — а^гр (т);
у — расчетный коэффициент неравномерности;
Г—грузонапряженность ткм!км в год;
б) по пробегу
/VBar(8) = ^5, (12-Х)
*ваг
где £общ — общий суточный пробег вагонов на данном участке длиной L,
равный
Аобщ = 2L kff— (вагоно-км)-,
/ваг— среднесуточный пробег одного вагона (км), определяемый дей-
ствующими нормами МПС на расчетную перспективу, зависящий
от соотношения транзитных и сборных поездов на участке, участ-
ковой скорости движения поездов и пр.
При сравнении вариантов трассы, когда необходимо определять стоимость
подвижного состава для вариантов с различным временем хода, предпочти-
тельнее первый способ определения количества вагонов. На вариантах боль-
шого протяжения можно применять расчет по пробегу.
Энергетическое хозяйство
Проектирование энергетического хозяйства должно включать разработку
вопросов электроснабжения и теплоснабжения нетяговых потребителей.
Проекты электроснабжения должны предусматривать снаб-
жение электрической энергией производственных установок, включая путевые
механизмы, устройства СЦБ и связи и т. д. При этом должны также учитывать-
ся электрические нагрузки промышленных, сельскохозяйственных и других
потребителей, расположенных в районах, прилегающих к железнодорожным
источникам питания электроэнергией. Схема электроснабжения должна опре-
делять состав потребителей, расположение, типы и мощность источников
электроснабже - i также напряжение питательных сетей.
Электроснабжение железных дорог, как правило, должно предусматри-
ваться от энергетических систем или от имеющихся в районе электропотребле-
ния промышленных. .- . '.мунальных и других электростанций, а на участках
железных дорог с электрической тягой — от тяговых подстанций. Необходи-
мость строительства собственных электростанций требует соответствующего
обоснования.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
159
Проекты теплоснабжения должны устанавливать нагрузки же-
лезнодорожных и петрэкспортных потребителей в районе существующих или
проектируемых ТЭЦ или котельных по снабжению горячей водой и паром, а
также давать обоснование схемам присоединения к существующим тепловым
сетям или размещению источников теплоснабжения. При этом в качестве
теплоносителя, как правило, принимается горячая вода; целесообразность
применения пара требует в каждом случае соответствующего обоснования
технико-экономическими р асчетами.
§ 3. ВЫБОР СХЕМЫ И РАСЧЕТ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 1
Характеристика устройств тягового электроснабжения
Тяговое электроснабжение предназначено для питания энергией подвиж-
ного состава электрифицированных железных дорог. В СССР на железнодорож-
ном транспорте применяются две системы электрической тяги:
1) система постоянного тока напряжением в контактной сети 3 000 в
(3 кв);
2) система однофазного тока промышленной частоты напряжением в кон-
тактной сети 25 000 в (25 кв).
Другие системы электрической тяги, применяемые в мировой практике
(постоянный ток напряжением 1 500 в, однофазный ток пониженной частоты
и трехфазный ток), не нашли применения на железных дорогах СССР общего
пользования.
Система постоянного тока была первой, примененной в СССР для электри-
фикации железных дорог. Электровозы, работающие при этой системе, обору-
дуются тяговыми двигателями последовательного возбуждения, имеющими
благоприятные тяговые характеристики. Однако они просты в эксплуатации
и надежны лишь при рабочем напряжении до 1 500 в на коллекторе. Это обстоя-
тельство определяет напряжение в контактной сети, так как по условиям
изоляции целесообразно напряжение до 3 000 в, которое может быть применено
при последовательном соединении двух двигателей.
При таком сравнительно небольшом напряжении в контактной сети для
передачи значительных мощностей необходимо, чтобы провода контактной
сети имели большое сечение, а тяговые подстанции располагались на сравни-
тельно небольшом расстоянии одна от другой. Такие особенности этой системы
тяги вызывают увеличение расхода цветного металла и значительно удорожают
устройства электроснабжения.
Эти недостатки системы тяги на постоянном токе особенно сильно сказы-
ваются в настоящее время, когда на электрическую тягу переводятся целые
железнодорожные направления.
При системе тяги на однофазном токе промышленной частоты с примене-
нием преобразовательных электровозов (см. главу II, § 4) оказывается воз-
можным значительно увеличить напряжение в контактной сети, так как в от-
личие от постоянного тока высокое напряжение переменного тока может быть
при помощи трансформатора, установленного на электровозе, понижено до
величины рабочего напряжения тяговых двигателей. При высоком напряже-
нии в контактной сети оказывается возможным передавать электрическую
энергию с небольшими потерями при значительно меньшем сечении проводов
и при гораздо большем расстоянии между тяговыми подстанциями, чем при
системе постоянного тока. Это приводит к существенному сокращению стои-
мости устройств электроснабжения при системе тяги на однофазном токе.
При системе тяги на однофазном токе снижается трудоемкость работ по элек-
трификации и сокращаются сроки ее введения, значительно сокращается
расход цветного металла за счет уменьшения сечения контактной сети.
1 § 3 главы X написаи автором при консультации канд. техн, наук Б. Е. Геро-
нимуса.
160
глава х
Эксплуатационные качества локомотивов однофазного тока лучше, чем
постоянного тока, так как понижая напряжение при помощи главного транс-
форматора, можно применить более низкое напряжение на тяговых двигателях,
что позволяет значительно увеличить их мощность при тех же весах и габа-
ритах. Кроме того, локомотивы однофазно-
го тока реализуют большие коэффициенты
сцепления (см. главу II).
В отличие от системы тяги на постоян-
ном токе стоимость системы электроснабже-
ния при однофазном токе с увеличением
грузооборота повышается менее значитель-
но, поэтому применение системы тяги на
однофазном переменном токе тем более эко-
номически целесообразно, чем выше разме-
ры движения.
Система тяги на однофазном токе про-
мышленной частоты благодаря существен-
ным технико-экономическим и эксплуата-
ционным преимуществам считается в на-
стоящее время наиболее целесообразной
для электрификации железных дорог СССР.
На рис. 7-Х показана принципиаль-
ная схема тягового электроснабжения
железной дороги.
РыстродейстСдю-
щие Оыклточа гели
Шины ЛОВВ
Обратный прсйод-рельс
Рис. 7-Х. Принципиальная схема тягового
электроснабжения
Р контапгпной сети
/г рельса»
Рис. 8-Х. Упрощенная принципиаль-
ная однолинейная схема тяговой
подстанции постоянного тока
Питание тяговых подстанций электрической железной дороги производится
от линий электропередач напряжением 6—10, 35, ПО кв и более, а при одно-
фазном токе преимущественно при напряжении 110 кв и более.
При системе постоянного тока тяговые подстанции служат
для понижения напряжения и выпрямления тока. Эти функции выполняются
ртутновыпрямительными агрегатами, каждый из которых состоит из понизи-
тельного трансформатора, ртутного выпрямителя и вспомогательной аппа-
ратуры (рис. 8-Х). К вспомогательной аппаратуре, в частности, относятся:
высоковольтные (например масляные) выключатели, позволяющие размыкать
цепи высокого наг: .ения под нагрузкой, и разъединители, которыми размы-
кают цепь при отсутствии нагрузки. На стороне выпрямленного, напряжения
устанавливаются быстродействующие выключатели, при помощи которых
можно отключать _ л .ряжением 3 000 в при наличии нагрузки.
От линий электропередач электроэнергия через вводы подводится к шинам
переменного тока ~'пстаниии, пни помощи которых энергия распределяется
между агрегатами . дстанции. Ь спрямленный (постоянный) ток подается па
шины постоянного тока. Положительная шина соединяется с контактной
сетью, от которой ток подводится к пантографу электровоза. Обратным про-
водом являются ходовые рельсы, которые присоединяются к отрицательной
шине подстанции.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
161
При системе тяги постоянного тока в контактную сеть подается постоян-
ный ток, который может быть использован в двигателях электровоза без до-
полнительных преобразований. Электровозы постоянного тока оборудуются
поэтому только пускорегулирующей аппаратурой, обеспечивающей возмож-
ность регулирования скорости и пуска электровоза путем изменения схемы
соединения тяговых двигателей.
От линии электропередач
П0«1
быстродействующие
разъединители
Лаза С
Рис. 9-Х. Упрощенная принципиальная схема тяговой подстанции перемен-
ного тока с учетом комплексного электроснабжения районных потребителей
При системе переменного тока функции тяговой под-
станции сводятся к понижению напряжения до необходимой величины, при-
нятой в контактной сети. Поэтому на тяговой подстанции переменного тока
устанавливаются только понизительные трансформаторы. На рис. 9-Х по-
казана принципиальная схема подстанции переменного тока (схема включает
устройства для электроснабжения районных потребителей). Тяговые подстан-
ции переменного тока значительно проще подстанций постоянного тока, так
как отсутствует необходимость в дорогих и сложных в эксплуатации ртутных
выпрямителях.
Контактная сеть при обеих системах тяги служит для передачи
электроэнергии от тяговой подстанции к электрическому подвижному составу.
В передаче электрической энергии участвует не только контактный про-
вод, но и несущий трос, а в необходимых случаях (только при системе постоян-
ного тока) второй контактный или усиливающие провода.
Контактный провод выполняется из меди и имеет в поперечном сечении
очертание, позволяющее крепить его при помощи захватов к вертикальным
струнам.
6 Зак. 1018
162
ГЛАВА X
В СССР приняты стандартные сечения контактных проводов 85 и
100 мм2; соответственно контактные провода называются ТФ85 и ТФ100
(троллейный фасонный, цифра указывает сечение).
Рис. 10-Х. Цепная полукомпенсироваииая подвеска
Несущий трос выполняется также из меди или биметаллическим (сталемед-
ным). Усиливающие провода выполняют из алюминия. Эти провода имеют
обозначение соответственно М, БМ и А с цифрой, указывающей площадь сече-
ния. Сортамент стандартных сечений
регламентируется ГОСТом.
Для обеспечения нормальных
условий токосъема необходимо, что-
бы контактный провод на перегоне
находился в положении, приближаю-
щемся к беспровесному. Для этого
на главных путях применяются цеп-
ные полукомпенсированные и ком-
пенсированные подвески контактных
проводов.
Контактный провод подвешивает-
ся при помощи вертикальных струн
к несущему тросу, который крепится
к анкерным и поддерживается про-
межуточными опорами. При полу-
компе нсированной системе подвески
(рис. 10-Х) температурные изменения
длины контактного провода компен-
сируются натяжным устройством, рас-
полагаемым на анкерных опорах, ог-
раничивающих анкерные участки кон-
тактного провода, протяжением 1,2—
1,6 км, один из которых показан на
рис. 10-Х условно из двух пролетов.
Несущий трос крепится без компен-
Рис. 11-Х. Желе^обетовьая промежуточ-
ная опора консольного типа на перегоне
сации к анкерным опорам через один
или два анкерных участка контактного провода. При скоростях выше 100 км/ч
для улучшения условий токосъема применяют более совершенные системы
подвески (двойную цепную, компенсированную рессорную или полукомпен-
сированную рессорную цепные подвески).
Промежуточные опоры поддерживают несущий трос. При помощи укреп-
ленного на опоре фиксатора определяется положение контактного провода<
относительно оси пути (рис. 11-Х). При этом необходимо, чтобы контактный
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
163
провод располагался зигзагообразно по отношению к оси пути для того, чтобы
износ поверхности лыжи пантографа локомотива происходил равномерно по
всей ее ширине.
На многопутных перегонах и небольших станциях часто применяются
П-образные (или ригельные) опоры, перекрывающие все пути. На крупных,
станциях с большим количеством электрифицированных путей применяется
подвеска на гибких поперечинах (па поперечных тросах).
На тех станционных путях, где скорости поездов невелики, можно приме-
нять более простую, так называемую трамвайную подвеску, при которой
отсутствует несущий трос и контактный провод крепится непосредственно к
промежуточным опорам.
i
Варианты схем электроснабжения .А'5^
Строительные и эксплуатационные показатели системы электроснабжения
в значительной степени определяют технико-экономические характеристики
проектируемой или электрифицируемой линии. Поэтому при сравнении вариан-
тов новой линии или электрификации существующей необходимо произвести
выбор наиболее целесообразной схемы электроснабжения на основе сопостав-
ления различных вариантов этих схем.
Каждый из сравниваемых вариантов схемы электроснабжения характери-
зуется размещением тяговых подстанций на электрифицируемом участке и
сечением контактной сети. При этом с увеличением расстояния между тяговы-
ми подстанциями, с одной стороны, уменьшается их количество (а следователь-
но, и стоимость), а с другой стороны, увеличивается необходимое сечение кон-
тактной сети и возрастает стоимость устройств контактной сети. Таким обра-
зом, для отыскания наиболее рационального в технико-экономическом отно-
шении решения необходимо назначить и сопоставить варианты различных схем
электроснабжения.
Для технико-экономического сравнения таких вариантов необходимо по
каждому из них установить стоимость строительства и расходы эксплуатации.
Эти показатели определяются на основе электрического расчета системы
электроснабжения, который проводится в соответствии с действующими нор-
мами и указаниями технических условий на проектирование электрификации
железных дорог нормальной колеи (ТУПЭ) и нормами и техническими усло-
виями проектирования железных дорог (НиТУ).
Проектирование системы тягового электроснабжения производится в сле-
дующем порядке:
а) составляются варианты схем электроснабжения.
Каждый из таких вариантов определяется размещением тяговых подстанций;
б) для каждого из вариантов производится электрический
расчет системы электроснабжения: определяется мощность тяговых под-
станций, сечение контактных проводов, потери напряжения, потери энер-
гии и пр.;
в) по каждому из вариантов определяются основные экономические пока-
затели системы электроснабжения: стоимость тяговых подстанций и контакт-
ной сети, расходы эксплуатации, а также и другие расходы, непосредственно
или косвенно связанные с данным вариантом электроснабжения.
При проектировании электрификации, как правило, может быть состав-
лено несколько вариантов системы электроснабжения. При этом размещение
тяговых подстанций, которое и определяет вариант электроснабжения, должно
отвечать определенным условиям. Тяговые подстанции располагают:
а) на раздельных пунктах с путевым развитием;
б) вблизи участков, трудных с точки зрения потребления энергии, —
у перевальных участков трассы, на участках затяжных подъемов.
При назначении возможных вариантов схемы электроснабжения целе-
сообразно исходить из некоторых ориентировочных данных о расстояниях,
между тяговыми подстанциями, полученных на основе изучения выпол-
164
ГЛАВА X
ненных проектов и зависящих от грузонапряженности участка, числа путей
и пр.
Для постоянного тока в равнинных условиях оптимальное расстояние
между тяговыми подстанциями на однопутных участках колеблется для боль-
шинства условий от 25 до 33 км, а на двухпутных участках — от 20 до 27 км
(больший предел соответствует меньшей грузонапряженности и меньшему
энергопотреблению). Соответственно на участках трудного (горного) профиля
расстояния между тяговыми подстанциями принимаются обычно на однопут-
ных линиях 22—28 км и на двухпутных линиях 18—26 км.
Л тяговые подстанции
Рис. 12-X. Варианты размещения тяговых подстанций
Для системы переменного тока расстояния между тяговыми подстанциями
могут приниматься па двухпутных линиях 45—50 км, а на однопутных —
50—55 км.
На рис. 12-Х приведен пример двух вариантов схемы электроснабжения
при системе постоянного тока на участке электрифицируемой линии (первый
вариант при шести и второй вариант при пяти тяговых подстанциях).
Электрический расчет системы электроснабжения
Электрический расчет производится для каждого варианта системы элек-
троснабжения. В качестве расчетного режима движения поездов НиТУ ре-
комендуют: для однопутных линий — движение при частично пакетном гра-
•фике, — при двух поездах в направлении наибольшего токопотребления и
одном поезде в обратном направлении; для грузонапряженных двухпутных
линий — числа пар поездов, определяемого установленным интервалом попут-
ного следования. ’
В процессе электрического расчета должны быть определены:
а) потребная мощность подстанций (число агрегатов или трансформаторов
на каждой из них);
б) наиболее гапнона.тьное по экономическим соображениям и удовлетво-
ряющее тех ни чес? г тг заниям сечение контактной сети при данном распо-
ложении тяговых подстанций;
в) показатели, характеризующие данный вариант системы электроснаб-
жения: среднее и максимальное падение напряжения, потери энергии.
На основании данных электрического расчета производится определение
строительных и эксплуатационных показателей, необходимых для сравнения
вариантов и выбора схемы тягового электроснабжения.
Определение мощности агрегатов, устанавливаемых на каждой тяговой
подстанции, требует установления нагрузки, приходящейся на данную под-
станцию.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
165
Средняя нагрузка подстанции /п. ст(ср) характеризует степень
ее использования и количество перерабатываемой энергии. Однако эта ве-
личина не определяет необходимой мощности агрегатов, так как тепловое
воздействие тока, вызванное потерями мощности, пропорционально квадрату
тока. Поэтому для определения мощности преобразовательных агрегатов
необходимо перейти от среднего значения нагрузки /п. ст (ср) к среднеквадра-
тичной, или так называемой эффективной нагрузке
'п.ст(э)— I/ с-^т— (о),
тепловое воздействие которой эквивалентно реальной нагрузке, переменной
во времени.
Количество рабочих агрегатов на тяговой подстанции равно
Ла (раб) (13-Х)
* н
где /н — номинальное значение нагрузки для выбранного агрегата (прило-
жение 6).
Кроме рабочих агрегатов, согласно ТУПЭ через одну тяговую под-
станцию устанавливается один резервный агрегат. На таких подстанциях
количество агрегатов равно: Г
Ла — Ла (раб) 4* 1 •
Количество агрегатов, найденное расчетом, должно быть проверено по
максимально допустимому току нагрузки:
Ла (раб) j , (14-Х)
где kx — допустимая кратность перегрузки, т. е. отношение максимально
допустимого тока к номинальному для данного агрегата. Значе-
ния ki приведены в приложении 6.
Максимальный рабочий ток на однопутном участке или двухпутном
участке с параллельным электрическим соединением путей определяется при-
ближенно по эмпирической формуле:
/п. ст (max) = Iср 4“ (^п — Anin) (л), (15-Х)
где /шт — минимальный ток одного поезда за период его нахождения па
участке питания (а);
/п — максимальный пусковой ток поезда (а).
Количество понизительных трансформаторов подстанций переменного тока
определяется исходя из потребной мощности подстанции и номинальной
мощности трансформаторов Ртр (приложение 7)
= (16-Х)
*тр
Средняя потребная мощность тяговых трансформаторов подстанции
определяется выражением
Рп. ст = 0,9С'(2/ф(б) + 0,65/ф(м)) (кет). (17-Х)
В этом выражении /7 — напряжение контактной сети (27,5 кв);
/ф(б) и /ф (М) — соответственно эффективные нагрузки двух зон,
питающихся от данной тяговой подстанции, с учетом
увеличения расхода на маневры и в зимнее время,
из которых большая нагрузка обозначается как
/ф(б), а меньшая — как /ф(м). Численные коэффи-
циенты являются эмпирическими, полученными
в результате опытных исследований тягового режи-
ма понизительного трансформатора.
166
ГЛАВА X
Одним из методов определения нагрузки тяговых подстанций является
метод сечения графика движения поездов. Рассматривая
график движения поездов, можно фиксировать положение всех поездов на
участке в любой момент времени, или, как говорят, сделать «сечение» графика.
При помощи сечения графика через определенные промежутки времени можно
установить расположение поездов в раз-
ные моменты в течение расчетного перио-
да Т, а зная их расположение, по
кривой I = f(S), которая строится мето-
дами тяговых расчетов, могут быть
определены токи, потребляемые эле-
ктровозами в эти моменты (рис. 13-Х).
При системе постоянного тока на-
грузки подстанции, расход энергии и
потери мощности вполне характеризу-
ются током электровоза. При перемен-
ном токе расход энергии определяется
активной составляющей
тока /а, нагрузка тяговых подстанций
и потери мощности — полным то-
ком, а потери напряжения могут
быть установлены или по полному току,
или по так называемому приведен-
ному току. Поэтому при перемен-
ном токе приходится определять все эти
значения токов.
В результате сечения графика по-
лучается мгновенная схема рас-
положения нагрузок, по которой мож-
но найти распределение нагрузок меж-
ду тяговыми подстанциями аналогично
тому, как определяются опорные реак-
ции балки, нагруженной сосредоточен-
ными силами. Для системы переменно-
го тока необходимо находить отдельно
токораспределение для активных I cos <р
и реактивных I sin <р составляющих
полного тока.
Нагрузка тяговых подстанций определяется для каждого момента
времени:
а) при двустороннем питании (рис. 14,а-Х) (балка на двух опорах)
/А = ХД(С); (а}. (18-Х)
‘т
б) при одностороннем питании (рис. 14, б-Х) (консоль)
... /A=S/(a). (19-Х)
В этих формулах I— токи, потребляемые электровозами, определяемые по
кр? :й Z = f (S) для данного момента;
/ж—длина участка питания;
/к— расстояние от подстанции Б цр поезда.
Такой расчет распределения нагрузок производится через каждые
1—2 мин или по характерным точкам кривой I = f (S), т. е. в моменты
включения, выключения и переключения двигателей.
По этим данным строится кривая Zn. ст = f (/), показанная иа рис. 15-Х,
по которой определяются величины, характеризующие нагрузку подстан-
Рис. 13-Х. Определение мгновенной
нагрузки иа тяговые подстанции мето-
дом сечения графика:
а— кривые скорости и тока: б — график дви-
жения поездов*, в—мгновенная схема рас-
пределения нагрузок в момент
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 167
ции: 1п. ст. (ср) как средняя ордината графика, Утах как наибольшая ордината
м величина эффективного тока как
Уп. ст (э) -
У,2Д/
(а).
6)
Расчет методом сечения графика является трудоемким, так как тре-
бует расчета большого количества мгновенных схем. Поэтому для целей
сравнения вариантов при
менее громоздкие и тру-
доемкие методы расчета
нагрузки тяговых под-
станций.
Одним из таких мето-
дов является метод расче-
та по средним токам,
потребляемым поездом на
перегоне. Такой средний
ток может быть определен
на основании кривых
У = f (S) и t — f (S), как
где У, —
проектировании новых линий нашли применение
61
ТянЛая
подтащия
2*
средние значения тока,
потребляемого поездом в
интервале времени А/, а
У t — время хода поезда
для данного перегона (мин).
Средний ток может быть
определен и без построе-
ния кривой тока по рас-
ходу энергии:
сепциояирвбаяия
Рис. 14-Х. Схемы питания и секционирования кон-
тактной сети:
а — двустороннее питание однопутного участка; б —односто-
роннее питание однопутного участка; в—двустороннее пи-
тание двухпутного участка при параллельном соединении
путей
60Л , .
U^t
(20-Х)
где А — энергия (квт-ч), потребленная поездом на данном перегоне, кото-
рая в свою очередь может быть определена по механической работе
локомотива (как указано в главе II);
U — расчетное напряжение в контактной сети (кв).
Полученные значения среднего тока на перегоне относят к центру тяжести
площади, ограниченной кривой У = f(S) и осью пути, или приближенно
к середине участка, проходимого поездом под током (перегон Раз. 6—Раз. 7 на
рис. 16-Х). В равнинных условиях при равномерном потреблении тока вдоль
линии допустимо относить значение У к середине перегона (перегон Раз. 5 —
Раз. 6).
Средний ток определяется для поезда каждого направления и отдельно
для поездов разных категорий. Для получения среднего тока Уср участка
средний ток поезда множится на количество поездов, находящихся на
участке 1т. Количество поездов устанавливается в соответствии с отмечен-
ными выше расчетными режимами.
Определив таким образом значения /ср по каждому перегону, можно опре-
делить среднюю нагрузку, приходящуюся на каждую тяговую подстанцию
[формулы (18-Х) и (19-Х)], подставляя в ннх вместо мгновенных значений
тока полученные средние токи.
Средняя расчетная нагрузка на тяговую подстанцию Уп. ст (ср)
должна определяться с учетом увеличения потребления энергии в зимнее
время и расхода энергии на маневры и собственные нужды
Уп.СТ (ср) = Уп. СТ ^3 ktt GO» (21-Х)
168
ГЛАВА X
гДе k3 — коэффициент, учитывающий увеличение потребления энергии в зим-
нее время, равный 1,10—1,12;
kM — коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на
маневры и собственные нужды (1,02—1,04).
Эффективная нагрузка подстанции /п.ст(э) может быть определена через
эффективную нагрузку поезда /п(э), которая выражается через среднюю
при помощи так называемого коэффициента эффективности:
Коэффициент эффективности нагрузки тяговой подстанции k9 (п. ст) может
быть выражен через коэффициент эффективности поезда k3
ks (И. ст) = 1/1 + , (23-Х)
Г Мер
где мср — среднее количество поездов на участке питания;
с — коэффициент, зависящий от схемы питания: при двустороннем
питании с = 1,33; при одностороннем с — 1,0.
Для определения k3 по формуле (22-Х) необходимо иметь кривые
I = f (Sj по участку. В случае, когда такие кривые не строятся, коэффи-
циент эффективности одного поезда при отсутствии рекуперации может
быть определен приближенно как k3 « 1,la, где a= — , а /т и t — соот-
гт
ветственно время хода под током и общее время хода на участке с учетом
времени стоянок на промежуточных станциях.
Таким образом, эффективный ток подстанции может быть получен че-
рез известную среднюю нагрузку:
ст (э) = ^п. ст (ср) (п. ст) (^). (24-Х)
Для каждого варианта размещения тяговых подстанций необходимо
определить среднюю и максимальную потерю напряжения и годовые потери
энергии, которые являются исходными для определения сечения проводов
контактной сети.
Средняя потеря напряжения до токоприемника какого-либо
поезда Д£/ слагается нз собственной потери напряжения ДЕС, обусловлен-
ной нагрузкой данного поезда, и потери напряжения, вызванной осталь-
ными поездами, находящимися на этом участке питания:
\и = ДДс-НЛц,— 1)Д£ (в), (25-Х)
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
169
где ДЕ — среднее значение потери напряжения] до токоприемника рас-
сматриваемого поезда, обусловленное каждым из остальных по-
ездов, находящихся на данном участке питания;
«ср — среднее количество поездов на участке питания.
Определение ДЕС и ДЕ производится по результатам тяговых расчетов
и довольно трудоемко. Если заменить действительные нагрузки за время
хода под током и за все время работы поезда средними за те же периоды
и скорости движения за время хода под током условно считать постоян-
ными, формула (25-Х) может быть приведена к удобному для расчетов
виду:
а) для двустороннего питания
Д1/.Р = (I + Ю; (26-Х)
б) для одностороннего питания
Д14р = (I + 1’5а~‘) (о). (27-Х)
Здесь 7ср —средний ток, потребляемый всеми поездами на участке питания;
z— сопротивление 1 км тяговой сети и обратного провода (рель-
совой цепи).
При системе постоянного тока в расчет принимается омическое сопротив-
ление тяговой сети. В этом случае z = г (см. приложение 8). В системе пере-
менного тока для расчета падения напряжения в формулы (26-Х) и (27-Х),не-
обходимо подставлять эквивалентное сопротивление тяговой сети,
учитывающее как активную, так и реактивную слагающую z3KB.
Кратковременная максимальная потеря напряже-
ния может быть приближенно рассчитана по формуле
АЕщах = у ^Ucp (в), (28-Х)
где величина k может быть определена по эмпирической формуле
, 2,2 + п
k = -4—!— в зависимости от числа поездов п, находящихся на
1 4- п
участке питания. Значения k практически изменяются в пределах от 1,2
до 1,4, причем меньшее значение соответствует меньшему количеству поездов.
Средняя потеря напряжения определяется для проверки скоростей дви-
жения и пропускной способности участка; максимальная кратковременная
потеря напряжения определяется для проверки надежности работы электри-
ческих машин подвижного состава.
Потери электроэнергии устанавливаются по средним по-
терям мощности, которые определяются по формулам:
а) при двустороннем питании
ДР = (1 + ~1 j (em); (29а-Х)
б) при одностороннем питании
= / j + 1 \ (296-Х)
Здесь в отличие от расчетов нагрузки тяговых подстанций и падения
напряжения средний ток, потребляемый всеми поездами на участке пита-
ния, должен соответствовать не расчетным, а средним размерам движения.
6В Зак. 1018
170
ГЛАВА X
Годовые потери энергии равны:
ДЛгод = 8 760 ДРчас &нер • 10-3 jKem-ч/год), (30-Х)
где 8 760 — число часов в году;
^нер — поправочный коэффициент, учитывающий годовую и суточную
неравномерность движения и равный 1,02—1,03.
Как и при расчетах потерь напряжения в случае постоянного тока
вместо z принимается омическое сопротивление тяговой сети г, а при пере-
менном токе — активное сопротивление, найденное с учетом магнитных
потерь в рельсах га.
Выбор сечения контактной сети и его проверки
Определение сечения контактной сети производится для каждого из ва-
риантов размещения тяговых подстанций, т. е. для каждого варианта системы
электроснабжения. Прежде всего устанавливаются наиболее целесообразные
по экономическим соображениям сечения контактной сети х.
Полученные или назначенные таким образом сечения проверяются по ряду
технических требований: по условию нагревания, защиты от токов короткого
замыкания и величине средней и максимальной потери напряжения. В ре-
зультате таких проверок окончательно корректируется и выбирается сечение
контактной сети для каждого участка питания.
Определение экономически рационального сечения контактной сети про-
изводится путем аналитического отыскания минимума приведенных затрат,
зависящих от сечения контактной сети. При этом учитываются следующие
составляющие этих затрат:
а) стоимость сооружения контактной сети с учетом слагающей, зави-
сящей от сечения проводов,
скс = + ki q (руб/км). (31-Х)
Здесь Л1 —постоянная слагающая единовременных затрат, не зависящая,
от сечения проводов и потому не оказывающая влияния на выбор
сечения.
Поэтому в данном случае можно учитывать лишь часть стоимости
сооружения контактной сети, равную cKC = k2q, где k2— составляющая
единовременных затрат на сооружение контактной сети, зависящая от ее
сечения и отнесенная к 1 км ее длины и 1 мм1 2 * * * сечения в медном эквива-
ленте;
б) годовые отчисления на амортизацию контактной сети
Еаы = аам екс = k-z </аа J -^62Oq-(32-Х)
при проценте амортизационных отчислений для контактной сети аам—4,7%;
в) стоимость годовых потерь энергии и расходы, связанные со сниже-
нием скорости нз-за потери напряжения
ДЛ‘од (аэ + тдв) / Руб
п (км- год
(33-Х)
где аэ — отпускная цена электроэнергии 2;
1 При электрической тяге иа переменном токе экономически рациональные сечения
обычно оказываются меньше, чем сечения, допустимые по условиям механической проч-
ности. В этом случае принимают для расчета и проверки одно из минимальных по
условиям механической прочности сечений (ТФ100+БМ95; ТФ100+БМ70; ТФ100+С70).
2 В эту формулу обычно вводится величина сэ по отпускной стоимости электроэнер-
гии, но так как тарифы на энергию не всегда точно отражают реальную ее стоимость,
желательно исходить вз себестоимости энергии, ио учитывать сопряженные затраты
на ее производство.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
171.
ДЛгод— годовые потери в контактной сети, отнесенные к единице сече-
ния, т. е. потери энергии при z= 1, подсчитанные по формулам
(29-Х)—(ЗО-Х) и умноженные на удельное сопротивление прово-
да 18 ом!км мм2. Эти потери, таким образом, могут быть опре-
делены до того, как установлено сечение;
тДЕ— стоимость поездо-часа, отнесенная к 1 кет средней мощности,
потребляемой поездом за время его хода по автоматической
характеристике.
Величина тдв косвенно учитывает стоимость задержки грузов в пути
ввиду снижения скоростей из-за большего падения напряжения при мень-
ших сечениях контактной подвески и может быть принята равной для
средних условий 0,02—0,03 коп/квт-ч.
Приведенные годовые расходы Дпр, равные сумме ежегодных расходов
и единовременных затрат, отнесенных к одному году путем деления на
расчетный срок окупаемости tOK, могут быть записаны:
Кир = ^ + £« + £. (^j) (34-Х)
Подставляя величины единовременных затрат, амортизационных отчис-
лений и стоимости потерь энергии, выраженные в функции сечения ^кон-
тактной сети (скс, Еам и Ej), получим
.
^ок q
Обозначая
k2 , , / руб \
О — 7 I" ^2®ам I I
/Ок \ км-год-мм2 /
и
. А л' , , \ (руб-ММ2\
Ь — ДЛГОд (Оэ -}- /Идв) I пГ I
А v ’ \ км год /
будем иметь
„ , b / руб \
ДпР — aq 4--. —^—5 I
F q \ км-год]
Для определения qonT, при котором будет иметь место минимум при-
веденных затрат Дпр, следует взять производную и, приравняв
ее нулю, найти искомое qom: (взяв затем ближайшее по сортаменту зна-
чение):
= а_ * =0;
<7опт = у ~ (мм2). (35-Х)
Определенное по экономическим соображениям сечение контактной сети
должно быть проверено:
1) по условиям токосъема (только при постоянном токе);
2) на нагрев — в течение наиболее напряженного интервала движения
поездов.
Проверка сечения контактной сети по усло-
виям токосъема заключается в следующем. При длительных токах
электровоза, превышающих 1 000 а, условия токосъема при одном контакт-
ном проводе затрудняются и необходимо предусматривать подвеску двух кон-
тактных проводов, соответственно изменяя набор нужного сечения контактной
сети. Два контактных провода следует предусматривать и для участков, где
скорости поездов превышают 120 км/ч.
172
ГЛАВА X
Проверка проводов контактной сети на нагрев
производится для того, чтобы убедиться, что температура проводов в наиболее
интенсивный период работы участка не превышает допустимой (медь + 100° С,
алюминий + 80° С). Такой расчет для однопутной линии производится при
максимальном сгущении поездов наибольшего на данном участке веса за
20-лшн период, а для двухпутной линии — при неравномерном энергопо-
треблении по путям для направления с наибольшим энергопотреблением
в предположении раздельного питания путей.
Проверка сечения проводов контактной сети по условиям их перегрева
производится путем сопоставления среднего тока за расчетный период /ср
и допускаемого тока /ооот-
В случае если /ср /оо(п. недопустимого перегрева проводов при дан-
ном их сечении не происходит.
Этот приближенный способ определения перегрева применим как для
системы постоянного, так и переменного тока. Значения допускаемых длитель-
ных токов проводов контактной сети приведены в табл. 1-Х.
Р Т а б л и ц а 1-Х
Допускаемые длительные токи, соответствующие максимально допустимой
температуре проводов контактной сетн
Тип проводов Сечение в медном эквиваленте (мм2) Допустимые длительные токи (а)
М-120 120 700
М- 95 95 600
ТФ-100 100 600
ТФ- 85 85 550
А-185 120 600
А-150 95 500
БМ-95 23 145
Б.М-70 19 100
Для защиты контактной'сети от токов корот-
кого замыкания применяются устройства, автоматически отсоединяю-
щие поврежденные участки контактной сети при коротких замыканиях. Ток,
на который отрегулированы эти устройства, должен быть больше макси-
мально возможного рабочего тока, определяемого, как указывалось выше
(формула 15-Х).
Разность между минимальным током короткого замыкания ZK. 3 (min) и
максимальным рабочим током ZP(max) должна быть достаточно большой для
того, чтобы устройства защиты могли надежно выключать контактную
сеть при коротких замыканиях и гарантировать от срабатывания при мак-
симальных рабочих токах. Проверка контактной сети на токи короткого
замыкания состоит в определении и сравнении величин 1К. 3 (т;п) и /р (тах)
при выбранном сечении контактной сети.
При системе постоянного тока разность между ZK. 3(min) и ZP(max) не
должна быть меньше 300а (ТУПЭ—57). Определение минимальных токов
короткого замыкания при системе постоянного тока может быть произве-
дено в соответствии с законом Ома по формуле
/ж.» (пню = - (а); (36-Х)
?п ~Г (' Р Т гк) I
здесь ик.з —напряжение на шинах тяговой подстанции в момент корот-
кого замыкания за вычетом падения напряжения в дуге
короткого замыкания (в), которое может быть ориентировоч-
но принято равным 2 850 в;
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
173
рп — сопротивление тяговой подстанции, которое приближенно
можно определить при агрегатах типа РМНВ 500x6 как
0,3 „
рп =------ . При других агрегатах числитель может при-
Иа (раб)
ближенно приниматься обратно пропорционально номиналь-
ному току агрегата;
(гр ± гк) — сопротивление контактной сети и рельсов (ом/км).
Наиболее неблагоприятным случаем для работы автоматических устройств,
выключающих сеть при коротком замыкании, является случай, когда
последнее произошло на наибольшем удалении от рассматриваемой тяговой
подстанции. Поэтому в качестве I в расчете принимается длина участка пита-
ния 1т.
В случае если условие надежной защиты контактной сети не соблюдается,
необходимо предусмотреть сооружение поста секционирования посередине
участка между подстанциями.
Наиболее опасным с точки зрения обеспечения защиты местом короткого
замыкания в этом случае является точка присоединения контактной сети к по-
сту секционирования. Если эта мера не обеспечивает нужного соотношения
между токами короткого замыкания и максимальными рабочими токами, что
практически почти никогда не имеет места, то необходимо принимать дополни-
тельные меры: устройство блокировки быстродействующих выключателей, уста-
новку двух постов секционирования. Выбор мероприятия в данном случае
производится сравнением вариантов.
Расчет токов короткого замыкания в системе переменного тока может
быть произведен по формуле
IIP
/к 3 (min) = ---7=-------—------------- (а), (37-Х)
' 0,87/3 (t/2 +0,5Рк.з2/. 10-3)
где Рк з — мощность короткого замыкания на шинах 27,5 ке тяговых под-
станций (мгва);
U — номинальное напряжение в контактной сети (ке);
z —полное сопротивление контактной сети.
При системе однофазного тока для надежной работы защиты необхо-
димо, чтобы максимальный ток нагрузки /(max) был значительно меньше
минимального тока короткого замыкания /к.з(ты). Так как точность, с ко-
торой может быть обеспечено отключение токов короткого замыкания при
современной защитной аппаратуре, составляет примерно ±35%, то мини-
мальный ток короткого замыкания должен превышать максимальный рабо-
„ 100 ± 35 о п -
чии ток на величину jqq - gg « 2,05. В случае если необходимое
соотношение между токами короткого замыкания и рабочими токами не
выдерживается, необходимо предусмотреть устройство поста секционирова-
ния или других мер по обеспечению надежной защиты контактной сети
от токов короткого замыкания.
Сечение контактной подвески проверяется также по средней и кратко-
временной потере напряжения.
Средняя потеря напряжения на токоприемнике A0'cp
за время хода поезда под током, определенная, как указывалось выше [форму-
лы (26-Х) и (27-Х)], не должна приводить к такому снижению напряжения в кон-
тактной сети, при котором будет иметь место значительное увеличение времени
хода поезда из-за снижения скоростей движения. В настоящее время наимень-
ший уровень напряжения на наиболее удаленных от тяговой подстанции пере-
гонах в системе постоянного тока принимают 2 400 в (на затяжных уклонах
2 700 в), а в системе переменного тока — 20 кв.
174
ГЛАВА X
Увеличение времени хода tao„, происходящее вследствие падения напря-
жения в контактной сети на величину может быть определено
(доп—((р ДС (38-Х)
где tp — время хода при расчетном напряжении [по кривым t = f CS)];
tT — время движения псд током;
Up —- расчетное напряжение;
(7Н — номинальное напряжение тяговой подстанции \
В случае если падение напряжения вызывает увеличение времени хода,
приводящее к снижению пропускной способности, следует рассмотреть вариант
увеличения сечения против принятого или более благоприятный вариант раз-
мещения тяговых подстанций и вновь произвести проверку падения напря-
жения.
Максимальное кратковременное падение напряжения должно быть таким,
чтобы напряжение в контактной сети, особенно на затяжных уклонах, не было
ниже того предела, при котором гарантируется нормальная работа элек-
трических машин (при системе переменного тока).
Окончательный выбор сечения контактной сети производится на основании
сопоставления результатов всех приведенных расчетов. При этом превышение
сечения контактной сети против определенного из экономических соображе-
ний или условий механической прочности следует допускать только в том слу-
чае, если в результате технических проверок (по нагреву, падению напряжения
и пр.) окажется, что при меньшем сечении не обеспечивается надежная работа
системы электроснабжения.
Экономический выбор системы электроснабжения
Для сравнения вариантов системы электроснабжения необходимо опреде-
лить как единовременные затраты по сооружению системы электроснабжения,
так и ежегодные эксплуатационные расходы.
Технико-экономическая характеристика каждого варианта электроснаб-
жения включает:
1. Строительные показатели:
а) стоимость сооружения тяговых подстанций С„. ст, определяемая их
количеством, мощностью и объемом сопутствующих работ (подъездные пути,
водоснабжение и другие коммуникации);
б) стоимость сооружения контактной сети Ск. с, зависящая от сечения
проводов, количества и типов опор;
в) стоимость дополнительных устройств контактной сети (посты секциони-
рования и пр.).
Кроме того, учитывается стоимость сооружения линий электропередачи.
2. Эксплуатационные расходы на содержание устройств электроснабжения,
которые слагаются из:
а) расходов на содержание тяговых подстанций 1 2 5СОД;
б) стоимости потерь электроэнергии в контактной сети Эпот;
в) амортизационных отчислений от капитальных затрат Эам
э ~ д- Эпот + эаы (руб./год).
Сравнение вариантов системы электроснабжения может быть произве-
дено на основе общей методики технико-экономического сравнения вариан-
1 Более точным было бы определение напряжения на шинах тяговой подстанции
путем вычитания из напряжения холостого хода подстанции падения напряжения, соот-
ветствующего нагрузке, умноженной на внутреннее сопротивление подстанции.
2 Расходы по содержанию контактной сети мало зависят от ее сечения н могут
е учитываться при сравнении вариантов.
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
175
тов, как это изложено в главе VIII, путем сопоставления приведенных
УС
расходов Кпр = у-—F У, Э или определением срока окупаемости и сравне-
ния его с расчетным:
- ок 52-15! *
Стоимость тяговой подстанции для целей сравнения вариантов может
быть определена как
Сп. ст — “И С?Па 4~ Z-под Опод> (39-Х)
где b — постоянная часть стоимости подстанции;
d — стоимость одного агрегата и непосредственно связанных с ним
устройств:
Спод; Спод — соответственно длина и покилометровая стоимость подъездных
путей.
Значения b и d зависят от типа подстанции.
Расходы по сооружению линии электропередач необходимо учитывать
в тех случаях, когда они существенно различаются для различных вариан-
тов размещения тяговых подстанций, как это имеет место на примере,
приведенном на рис. 12-Х.
Стоимость потерь электроэнергии
"Е
.1 .Эпох - ДА-ОД ( + тдв | (тыс. руб./год), (40-Х)
*’” " * \ TQn. ст /
где аэ—стоимость электроэнергии {руб!квт-ч)-,
АД-од — годовые потери энергии (тыс. квт-ч/год)-,
TJn. ст — коэффициент полезного действия подстанции, равный 0,93 при
постоянном и 0,97 при переменном токе.
§ 4. АДМИНИСТРАТИВНОЕ ДЕЛЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Административные подразделения новых дорог ' ‘ ’
Административным делением железной дороги называется ее членение на
отдельные административные подразделения по разным службам с установле-
нием границ этих подразделений и месторасположения их административного
или технического центра. При проектировании новых железных дорог адми-
нистративное деление определяет размещение административных и служебных
зданий, а также размещение железнодорожных поселков и комплексов жилых
и общественных зданий.
Основной административной единицей на железнодорожном транспорте яв-
ляется дорога, границы которой устанавливаются приказом министра путей
сообщения. Дороги в свою очередь могут подразделяться на отделения
дороги, в составе которых имеются отделы, руководящие в границах отделе-
ния работой линейных подразделений по службам пути, сигнализации и связи,
электроснабжения железных дорог с электрической тягой и др.
Линейные административные подразделения по отдельным службам делят-
ся на дистанции пути, зданий и сооружений; дистанции сигнализации
и связи; участки тягового электроснабжения. Протяженность (эксплуата-
ционная длина) этих линейных административных подразделений устанавли-
вается проектом в зависимости от объема работ, технического оснащения и мест-
ных условий, как правило, на новых линиях не менее 250 км.
176
ГЛАВА X
Административное деление железных дорог должно проектироваться ис-
ходя из условий обеспечения максимальной механизации путевых и других
линейных работ, повышения производительности труда, сокращения и укруп-
нения линейных административных подразделений различных служб, а также
с учетом административного деления примыкающих участков существующих
железных дорог.
Дистанции пути, дистанции сигнализации и связи, участки электроснаб-
жения, а также их линейные подразделения должны проектироваться в преде-
лах каждого отделения дороги, как правило, в общих границах.
Кроме того, на больших станциях со значительным числом стрелочных
переводов и станционных путей выделяются укрупненные околотки пути,
длина которых, как правило, не должна превышать 100 км приведенной
длины. Дистанции зданий и сооружений создаются в границах отделений.
Границы всех линейных подразделений и их расположение должны вы-
бираться с учетом расселения обслуживающего штата и размещения админи-
стративных зданий со всеми ремонтными базами, средствами транспорта и свя-
зи в железнодорожных поселках, располагаемых на раздельных пунктах, при
одновременном объединении всех служебных помещений (контор) администра-
тивных подразделений, расположенных на одной станции, в общее здание.
Для обеспечения лучших условий эксплуатации при установлении границ
административных подразделений отдельных служб необходимо стремиться
к кратности их границ. Так, отделения дороги должны проектироваться с уче-
том объединения в их границах целого числа дистанций пути, дистанций участ-
ков тягового электроснабжения, связи и т. д.
При определении границ отделений и дистанций необходимо раздельные
пункты от входных до выходных сигналов или стрелок относить, как правило,
в состав одного административного подразделения.
Административное деление проектируемой линии изображается в виде гра-
фика административного деления, на котором наносится
деление проектируемой дороги в административном отношении и устанавли-
ваются границы отдельных подразделений по всем службам.
Применительно к общему графику административного деления по всей про-
ектируемой линии и по всем ее эксплуатационно-административным подразде-
лениям составляются более детальные графики административного деления по
отдельным службам. Форма этих графиков дается в эталонах проектов но-
вых железных дорог и вторых путей. На рис. 17-Х показан график админи-
стративного деления дороги ст. А — ст. Д.
Линейные подразделения по отдельным службам
При проектировании железных дорог для размещения служебных и жилых
помещений, а также мастерских, гаражей, кладовых и прочих вспомогательных
помещений необходимо разработать структуру и установить границы линей-
ных административных подразделений по пути, сигнализации и связи, по
контактной сети.
Дистанции пути подразделяются на путевые околот к и
(ПД), а околотки делятся на рабочие отделения (ПДБ). В состав
околотка может входить от 3 до 4 рабочих отделений. Для обеспечения четкой
ответственности за состояние и текущее содержание пути границы всех линей-
ных подразделений пути должны совпадать с километровыми знаками.
Протяженность дистанций пути, околотков и рабочих отделений опреде-
ляется по приведенной длине. За один приведенный километр по разработкам
Гипротранстэн МПС может приниматься 1 км развернутой длины главных
путей, 2 км станционных путей, 10—15 стрелочных переводов. Сложность со-
держания кривых малых радиусов учитывается повышенным коэффициентом
приведения километров пути, на которых протяжение кривых R <' 650 м
повышает 25%.
Условные обозначения
линейно-путевых пунктов: Ст. в
ПутевыЛ J
обходчиков
Околотка п,
литпи Рабочего i
отделения oi
Количества КрличеЛ
бригад I оо обход
Ст. б
Раз.В
Ст Г
Раз.Д
Ст Е
Раз.И
Ст К
12,096 12,900 10,897 12,537 11,290 12,195 12,950
1
Расстояния межой разде-
льными пунктами 6 км
г 3 паименооо. Отделение дорогиНОД ное пороги, протяжение мленш аороеа. НОД-1 отделение
местоположение Станция 9
Дистанции пути ПЧ протяжение ПЧ-1 191 км
местоположение Станция N
5
Линейно-путевые пункты
и охраняемые переезды
g Г
в I
6
Местоположение
7 Околотки №и протяже- ние о км ПД~ 1'^25(31,1) ПД-2 29(28,2) — ПД-3 29(28,6) ПД-9 18(22,9)
8 НаОочие отделения Кси протяже- ннее км в ДБ-1 6.0(9.91 пдб-2 7.0(1.01 ПДБ-3 6.0(8.21 ПДБ-Ч Б.О(БЛ) ПДБ-5 6.0(1.11 ПДБ-6 С.О(Б.О) ПД6-7 6.0(8.21 ПДБ-8 &(Б,9) ПДБ-9 6,0(1,1) ПДБ-Ю £о(б.о) ПДБ-11 6JH3.5) ПДБ-12 6.016.0) ОДБ-13 6.0(7.1) ПДБ-19 6.0(60) ПДБ-15 6,0(9,81
9 Путевые обходы Протяжение ' в км 6,0 7,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0
10 План линии
11 Километры
Рис. 17-Х. График административного деления
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖ ЕНИЕ
178
ГЛАВА X
Протяженность рабочих отделений в зависимости от грузонапряженности
и характеристики пути должна быть не более 8—10 км приведенной длины и
не должна превышать на однопутных линиях 7 км длины главного пути.
Путевые обходы в зависимости от густоты движения поездов и
характеристики пути предусматриваются в 1—3 смены. При этом границы
рабочих отделений и путевых обходов должны совпадать.
На линии должны также размещаться пункты мостовых и тоннельных
обходчиков, сторожей обвальных мест и дежурных по охраняемым переездам
в зависимости от наличия этих объектов и их характера.
Дистанции сигнализации и связи подразделяются на околот-
ки СЦБ и околотки связи. Эксплуатационная длина линейных околотков СЦБ
устанавливается в зависимости от сложности системы СЦБ, порядка 20—
25 км. Эксплуатационная длина околотков связи, где они предусматриваются,
принимается в пределах до 60 км.
Дистанции контактной сети обычно не имеют дополнительных
линейных подразделений. Эксплуатационная длина этих дистанций должна
•быть, как правило, порядка 40 км с расположением дежурного пункта кон-
тактной сети примерно в середине дистанции. При наличии на дистанции круп-
ных станций с большим числом электрифицированных путей эксплуатацион-
ная длина дистанции контактной сети должна быть не более 30 км. Во всех
случаях целесообразно размещать дежурный пункт контактной сети совмещен-
но с тяговой подстанцией.
При дистанциях и околотках пути, сигнализации и связи должны разме-
щаться мастерские, гаражи, кладовая для инструмента, помещения для горю-
чих и смазочных материалов, а при околотках сигнализации и связи также по-
мещения для установки измерительных приборов.
Жилые и служебные здания линейных и административных подразделе-
ний, включая здания дорожного мастера, бригадиров пути и путевых обход-
чиков, должны, как правило, размещаться на станциях, разъездах и обгонных
пунктах. При этом на соответствующих раздельных пунктах в общих домах
или железнодорожных поселках предусматривается соответствующее коли-
чество квартир и домов для линейных работников пути, сигнализации и
связи. На графиках административного деления (как это показано на
рис. 17-Х, на котором более подробно нанесен график административного де-
ления по службе пути) соответствующими условными знаками показываются
размещаемые на этой станции линейные подразделения и указывается число
этих подразделений (путевых бригад и путевых обходчиков).
В отдельных случаях, когда обслуживаемые производственные единицы
{рабочие отделения, путевые обходы и т. п.) или охраняемые сооружения
(тоннели, большие мосты и т. п.) значительно удалены от ближайшего раз-
дельного пункта (более чем на 3 км) и не может быть обеспечена гарантиро-
ванная доставка работников на обслуживаемые ими на перегонах объекты
туда и обратно по железной дороге или автомототранспортом, жилые дома
работников, обслуживающих эти объекты, могут размещаться на перегонах.
Кроме того, в местах расположения больших искусственных сооружений и на
участках обвальных мест должны предусматриваться помещения для хранения
инструментов, а у охраняемых мостов и тоннелей — помещения для охраны.
Пересечения проектируемой дороги в разных уровнях и размещение
переездов
На подробных продольных профилях, помимо графика административного
деления по пути, должны быть также размещены пересечения проектируемой
дороги в разных уровнях (путепроводы) и переезды (охраняемые и неохра-
няемые).
В разных уровнях должны проектироваться пересечения про-
ектируемой железной дороги с путями сообщения, имеющими интенсивное
движение с высокими с? гостями. К таким путям сообщения относятся желез-
ЛОКОМОТИВНОЕ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО. ТЯГОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
179
ные дороги, трамвайные и троллейбусные линии, автомобильные дороги I и
II категорий, а также городские улицы, по размерам и характеру движения
соответствующие автомобильным дорогам I и II категорий.
Выбор характера пересечения в разных уровнях «н а д» или «п о д» суще-
ствующими путями сообщения должен производиться в зависимости от конкрет-
ных условий (характера рельефа и продольного профиля на проектируемой до-
роге, числа путей на проектируемой и существующей дороге и т. п.)_
В одном уровне могут проектироваться пересечения с автомобиль-
ными дорогами III и более низких категорий, а также с местными автогуже-
выми дорогами.
Места пересечения дорог должны выбираться так, чтобы была обеспечена
видимость обеих пересекающихся дорог. При плохой видимости, когда на рас-
стоянии 50 м и менее от переезда приближающийся к нему поезд не виден с эки-
пажа, на расстоянии до 400 м, должны устраиваться охраняемые пе-
реезды. В зависимости от характера пересекаемой дороги и интенсивности
движения на ней должны проектироваться одиночные или двой-
ные переезды.
Переезды должны размещаться также на станциях и разъездах у конца
их горловины (хотя бы с одной стороны) для обеспечения беспрепятственного
подъезда автомобильного транспорта к грузовому двору и пассажирскому зда-
нию с обеих сторон.
На перегонах переезды должны располагаться в местах пересечения суще-
ствующих путей сообщения. При этом желательно совмещать переезды с нуле-
выми местами на проектируемой линии, что удешевляет стоимость переездов
и повышает безопасность движения. В этих целях целесообразно даже проекти-
ровать отводы существующих автомобильных или автогужевых дорог к нуле-
вым местам.
При проектировании железных дорог в малообжитых местах переезды
должны предусматриваться на расстоянии не менее 4—5 км друг от друга для
возможности последующего развития сети местных путей сообщения после
сооружения дороги.
ГЛАВА XI
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Задачи переустройства однопутных железных дорог
Наряду с систематическим осуществлением на эксплуатируемых линиях
текущих мероприятий по развитию отдельных устройств, периодически возни-
кает необходимость проектирования переустройства и усиления целого комп-
лекса сооружений существующих дорог. Такие работы выполняются за счет
ассигнований по капитальным вложениям на усиление железных дорог и тре-
буют разработки проекта переустройства и усиления всей дороги или отдельных
ее участков.
Переустройство железной дороги обычно вызывается необходимостью уве-
личения ее мощности или коренного улучшения эксплуатационных показа-
телей (увеличения скоростей движения поездов, снижения расходов эксплуа-
тации и пр.).
С проектированием и производством работ по переустройству существую-
щих железных дорог пришлось столкнуться еще в прошлом столетии, главным
образом для увеличения провозной способности железных дорог, а также для
устранения затруднений в эксплуатации (смягчение уклонов с 8 до 6°/оо для
ликвидации кратной тяги при подъеме на Валдайскую возвышенность Петер-
бург-Московской железной дороги в 1881 г., сооружение Сурамского тоннеля
для уменьшения уклона с 46 до 29°/оо на перевальном участке через отрог Глав-
ного Кавказского хребта в 1890 г. и др.).
В России и других капиталистических странах такого рода работы произ-
водились эпизодически, когда дороги не справлялись с перевозками или в по-
гоне за повышением их доходности и в порядке конкуренции с другими видами
транспорта.
В ряде капиталистических стран, в частности в США, Англии и Франции,
и в настоящее время работы по переустройству существующих железных дорог
проводятся главным образом для улучшения их эксплуатационных показате-
лей в конкуренции с другими железнодорожными направлениями и с автомо-
бильным транспортом. Для этой цели осуществляются дорогостоящие работы
по спрямлению трассы для сокращения пробега и главным образом для умень-
шения времени хода поездов (в США за последние годы было осуществлено не-
сколько таких проектов, по которым капиталовложения на 1 мин уменьшения
времени хода поезда достигли 103 и даже 115 тыс. долл.).
Иное значение и иные масштабы приобрели задачи переустройства суще-
ствующей сети железных дорог в нашей стране после Великой Октябрьской со-
циалистической рев: - дни в условиях интенсивного развития народного хо-
зяйства и роста железнодорожных перевозок. Еще в плане ГОЭЛРО, а затем на
XV съезде партии в директивах по составлению первого пятилегнего плана раз-
вития народного хоз?: ва и в ряде последующих партийных решений, в осо-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
181
бенности на XX и XXI съездах КПСС, во все возрастающих масштабах преду-
сматривались государственные мероприятия по реконструкции и техническому
перевооружению железнодорожного транспорта.
Грандиозные масштабы работ по переустройству и усилению железных
дорог СССР диктуются:
а) очень высокими темпами развития всех отраслей народного хозяйства
и весьма интенсивным ростом грузооборота железнодорожного транспорта,
осваивающего почти 80% всего грузооборота страны;
б) существенными изменениями транспортных связей в стране и грузопо-
токов как в межрайонных, так и во внутрирайонных сообщениях в результате
индустриализации, освоения новых источников сырья, топлива и энергии, пе-
ремещения промышленности в восточные районы страны, увеличения продук-
тивности сельского хозяйства и широкого освоения целинных и залежных
земель;
в) осуществляемыми в государственных масштабах мероприятиями по об-
новлению технического оснащения железнодорожного транспорта на совре-
менном уровне железнодорожной техники в сочетании с движением новаторов
за наиболее эффективное использование новой техники и за повышение
производительности труда на железнодорожном транспорте.
На этой основе за годы социалистического строительства до начала теку-
щей семилетки осуществлена грандиозная программа реконструкции суще-
ствующих железных дорог страны, сооружено свыше 25 тыс. км вторых путей,
электрифицирована и переведена на тепловозную тягу 21 тыс. км эксплуатируе-
мых железных дорог. Успешно развивается строительство вторых путей и элек-
трификация существующих железных дорог и в странах народной демокра-
тии: в КНР, Польше, Чехословакии и др., где также имеют место высокие тем-
пы развития народного хозяйства и интенсивный рост железнодорожных
перевозок.
Контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг.
предусматривают дальнейшее развитие работ по коренной технической рекон-
струкции железнодорожного транспорта на базе новых видов тяги, строитель-
ства вторых путей и комплексного технического перевооружения железных до-
рог. Июньский Пленум ЦК КПСС 1959 г. подчеркнул важное государственное
значение наращивания мощности во всех отраслях народного хозяйства при
минимальных капиталовложениях за счет развития существующих предприя-
тий. Это положение весьма важно и в области переустройства и усиления суще-
ствующих железных дорог.
Накопленный в СССР большой опыт переустройства существующих же-
лезных дорог способствовал развитию нового важного раздела теории проекти-
рования — проектирование усиления и переустройства железных дорог, вклю-
чающее такие важные вопросы, как повышение провозной способности желез-
ных дорог за счет использования внутренних резервов, реконструкция профи-
ля и плана, верхнего строения пути, развитие станций и др.
Большой вклад в развитие этих разделов теории проектирования внесли
проектные институты Главтранспроекта и в особенности Ленгипротранс и Мос-
гипротранс.
По методическим соображениям вопросы проектирования переустройства
существующих железных дорог излагаются в двух главах: в главу XI вклю-
чены прежде всего специфичные вопросы выправки и подбора радиусов сущест-
вующих сбитых кривых, а также теоретические основы реконструкции плана,
профиля и поперечных профилей. Все эти вопросы излагаются применительно
к более простому случаю проектирования переустройства однопутных желез-
ных дорог.
Это позволило в главе XII изложить более сложные вопросы проектиро-
вания плана вторых путей относительно геометрически правильного очертания
существующего пути и сосредоточить в этой главе все особенности проектиро-
в ания трассы, продольного профиля и поперечных профилей вторых путей.
182
ГЛАВА XI
Пути повышения мощности однопутных железных дорог
В условиях планового осуществления мероприятий по реконструкции
и техническому перевооружению железнодорожного транспорта повышение
мощности железных дорог осуществляется за счет внедрения новой техники
в сочетании с мобилизацией внутренних резервов, совершенствованием техно-
логических процессов и широким использованием опыта новаторов.
Комплекс мероприятий по повышению мощности железных дорог вклю-
чает:
а) внедрение новых прогрессивных видов тяги и повышение мощности тя-
говых средств с комплексным переустройством всех сооружений и устройств до-
роги и введением новой железнодорожной техники (полуавтоматической и
автоматической блокировки, диспетчерской централизации и др.);
б) повышение пропускной способности железных дорог за счет введения
безостановочного скрещения поездов и сооружения второго пути;
в) переустройство профиля и трассы, включая частичное смягчение укло-
нов и перетрассировку отдельных участков для повышения весовых норм и
улучшения эксплуатационных показателей работы дороги.
Все мероприятия для увеличения мощности железных дорог можно разде-
лить на две основные категории:
а) организационно-технические мероприятия по мобилизации внутренних
резервов в сочетании с несложными мероприятиями по внедрению новой тех-
ники и совершенствованию технологических процессов;
б) реконструктивные мероприятия, требующие осуществления более слож-
ных строительных работ по переустройству трассы, плана и профиля и других
постоянных устройств дороги.
К организационн о-т ехническим мероприятиям можно от-
нести: интенсификацию графика движения поездов, повышение весовых норм
поездов за счет использования запасов кинетической энергии поезда, сокраще-
ние затрат времени на отдельные операции и др.
К мероприятиям реконструктивного характе-
р а относятся: электрификация дороги или введение на ней тепловозной тяги,
введение более мощных и скоростных локомотивов, частичное смягчение укло-
нов профиля, введение безостановочного скрещения поездов, частичной двух-
путное™ и, наконец, переустройство дороги в двухпутную или многопутную.
Первая категория мероприятий может осуществляться без специальной
их проектной разработки, вторая же категория мероприятий должна прово-
диться на основе специально разработанных проектов переустройства линии
в наиболее эффективном сочетании с мероприятиями первой категории с уста-
новлением рациональной этапности всего комплекса намечаемых мероприятий.
В данном курсе рассматриваются преимущественно вопросы проектирова-
ния реконструктивных мероприятий, главным образом переустройства про-
филя, плана и трассы. Из организационно-технических мероприятий излага-
ются лишь вопросы возможного повышения весовых норм на эксплуатируемых
железных дорогах, как непосредственно связанные с выбором основных пара-
метров переустройства линии.
Анализ возможного повышения весовой нормы
Важным резервом увеличения провозной способности существующих же-
лезных дорог за счет организационно-технических мероприятий является п о-
вышение весовых норм. Природа этих резервов — неоднородные
по характеру и сложности профиля перегоны, когда движение поезда сопро-
вождается на многих пег'-^"ах накоплением значительных резервов кинети-
ческой энергии пё' ; тс: Атак как на эксплуатируемых дорогах обыч-
но весовые нормы ограничиваются труднейшими перегонами,накапливаемые
запасы кинетической энергии на более легких перегонах вместо высокоэффек-
тивного их использования для повышения весовых норм приходится нередко
безвозвратно погашать тормозами.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
183
Обобщение опыта машинистов-тяжеловесников, вскрывших резервы по-
вышения весовых норм за счет использования запасов кинетической энергии
поезда, позволило советским ученым разработать методы установления возмож-
ного и экономически целесообразного уровня повышения весовой нормы для
каждого конкретного направления.
Анализ возможного повышения весовых норм на существующих дорогах
может производиться не только при переходе к другим видам тяги или
к более мощному локомотиву с учетом возможного применения мероприятий
по реконструкции трассы и профиля, но и при существующих типах ло-
комотивов без реконструкции профиля и без сколько-нибудь значительных
капиталовложений.
В этом случае повышение веса составов на отдельных перегонах
может достигаться за счет накопления и использования резервов кинетической
энергии поезда, а в необходимых случаях применения простейших мероприя-
тий для создания дополнительного запаса кинетической энергии.
поперегпнные веса составов при использа- v?™
вании запасов кинетической энергии РД разгонное толкание
(без дополнительных мероприятий) L23
отмена остановки
частичное толкание
снижение скорости В конце расчетного
подъема
кратная тяга или
толкание на Всем
перегоне
Рис. 1-XI. График поперегонных весов составов (тонно-километровая диаграмма)
Для анализа возможного повышения веса состава на отдельных перегонах
при том или ином локомотиве требуется:
а) определение на каждом перегоне в обоих направлениях веса состава
с учетом использования запасов кинетической энергии поезда;
б) построение и анализ графиков поперегонных весов состава по направ-
лениям.
В дальнейшем на основе этих материалов можно произвести выбор
средств обеспечения установленной повышенной весовой нормы или выбрать
наивыгоднейшую повышенную весовую норму с подбором мероприятий для
ее обеспечения.
Расчеты веса состава с учетом запасов кинетической энергии производятся
по каждому перегону графическим методом, изложенным в главе II. При этом
целесообразно применять комплект лекал возрастающих и убывающих скоро-
стей при одиночной и кратной тяге для разных весов состава при данном типе
184
ГЛАВА XI
локомотива, на которые нанесены кривые скорости для разных уклонов, вклю-
чая и уклоны круче эквивалентного г\> гЭ(В) (см. рис. 42-П).
Величина возможного повышения весовой нормы за счет использования
запасов кинетической энергии без дополнительных мероприятий определяется
по каждому перегону обычно для обоих направлений. По этим данным может
быть построен по каждому из направлений в любом произвольном масштабе
график поперегонных весов составов, называемый также
тонно-километровой диаграммой. Полученные с учетом использования кинети-
ческой энергии (но без дополнительных мероприятий) веса составов отделе-
ны штриховкой (см. рис. 1-XI).
Исследования, проведенные кафедрой «Изыскания и проектирование же-
лезных дорог» МИИТа, подтвердили, что на большинстве эксплуатируемых
железных дорог, даже проходящих в очень сложных условиях рельефа, весо-
вую норму обычно ограничивает небольшое число труднейших перегонов.
Так, на одной из грузонапряженных линий, пересекающих Уральский хребет,
повышенную на 20% весовую норму по сравнению с принятой ограничивали
всего 4 перегона из 96.
Рис. 2-XI. Влияние профиля на подходную скорость при отмене остановки
На современном уровне развития теории и практики повышения весовых
норм на эксплуатируемых железных дорогах, даже при паровой тяге, где она
временно еще будет применяться, возможны разнообразные средства повыше-
ния веса состава на отдельных ограничивающих весовую норму перегонах.
Такими простейшими организационно-техническими средствами могут
служить:
1) средства, обеспечивающие увеличение резервов кинетической энергии
поезда при подходе к расчетному подъему; к ним относятся: отмена остановки
на раздельном пункте, предшествующем рассматриваемому перегону; разгон-
ное толкание; частичное толкание;
2) средства, основанные на увеличении силы тяги локомотива на отдель-
ных участках —толкание до конца расчетного подъема или на всем перегоне
и двойная тяга;
3) средства, позволяющие более полно использовать запасы кинетической
энергии на расчетном подъеме — к таким средствам относится допущение не-
которого снижения скорости в конце расчетного подъема по сравнению с рас-
четно-минимальной.
Отмена остановки повышает скорость выхода поезда на трудный
по профилю перегон, что в благоприятных условиях профиля предшест-
вующего перегона позволяет увеличить подходную скорость к расчетному
подъему, в особенности если расчетный подъем расположен в начале пере-
гона (рис. 2, п-XI). Установление возможного повышения веса состава за
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
185-
выхода псезда на перегон (рис. 3-XI),
аемый к составу со специально уложен-
Рис. 3-XI. Участок разгонного толкания и
его влияние на увеличение скорости на
перегоне
счет отмены остановки Qo.o определяется построением графика Qo. o=f(VK).
по типу графиков, приведенных в главе II (см. рис. 55-II), для чего по
трем кривым V = f (S) без остановки на раздельном пункте предварительно'
должны быть определены три значения скорости в конце расчетного подъема:
V'K; Vk и Vk* (рис. 2, о-Х1). Это мероприятие применимо только на про-
межуточных раздельных пунктах без грузовых операций, и если это
возможно по графику движения поездов. Оно может не дать никакого
эффекта, если перед расчетным подъемом имеются места, где наибольшая,
скорость ограничена (рис. 2, 6-XI).
Разгонное толкание осуществляется в пределах станционных
путей для повышения скоростей
Вспомогательный локомотив, пода
ного тупика, не выходит на пере-
гон за пределы выходных стрелок
и не снижает пропускной способ-
ности перегона. Возможный эф-
фект в повышении веса состава
определяется также по графикам
Qp т = f (VK)- Сфера применения —
раздельные пункты, на которых
нельзя отменять остановку (стан-
ции с грузовыми операциями).
Частичное толкание
предусматривается с выходем вспо-
могательного локомотива за пре-
делы выходных стрелок, но с
обеспечением возможности возвра-
та этого локомотива к месту на-
чала толкания за время, пока
поезд прибудет на следующий раз-
дельный пункт, что должно про-
веряться специальным расчетом
или по графику движения поездов,
как это показано на рис. 4-XI.
Такое толкание, осуществляемое
не далее начала расчетного подъема, позволяет удлинить участок повышен-
ного накопления кинетической энергии, чтобы накопить требуемые резервы
кинетической энергии поезда. Повышение веса состава за счет частичного
толкания также требует построения графика Q4T =f(VK). Следует иметь
в виду, что частичное толкание неприменимо при пакетном графике.
Толкание до конца расчетного подъема в эксплуатацион-
ном отношении не отличается от частичного толкания, но применяется до
конца расчетного подъема при обязательном условии, что вспомогатель-
ный локомотив успеет вернуться в пункт начала толкания прежде, чем
поезд прибудет на следующий раздельный пункт, как это показано
на рис. 4, б-XI, где время движения толкача с поездом и его возврата
^толк т. е. времени хода по перегону четного поезда. В этом случае
возможное повышение веса состава может определяться также построением
графика Q = f (VK <m)) по кривым V = f (S) для трех значений Q (рис. 4, 6-XI),
при этом повышенный вес состава в самых неблагоприятных условиях бу-
дет^'не менее вычисленного аналитически веса как для двойной тяги.
Двойная тяга (толкание на всем перегоне или на части перегона,
но без возврата толкающего локомотива с перегона) применяется в тех слу-
чаях, когда рассмотренные выше способы не обеспечат требуемого повышения
веса поезда или не обеспечивается возврат локомотива с перегона.
Снижение конечной скорости по сравнению с расчетно-ми-
нимальной скоростью (I/K < Vp(min)) может применяться только как времен-
186
'ГЛАВА XI '
ное мероприятие самостоятельно или в сочетании с любым из разобранных
выше мероприятий для повышения веса состава до необходимого уровня.
Скорость в конце расчетного подъема при этом не должна падать ниже
того предела, при котором обеспечивается бесперебойное движение поездов:
для тепловозов ТЭЗ—16 км/ч, паровозов ФД, ЛВ и Л—-15 км!ч, для
электровозов — по скорости в режиме СП при полном поле. Длина пути,
проходимого с пониженной скоростью, не должна превышать 500 м.
Следует иметь в виду, что снижение скорости увеличивает время хода
и в случае, если это мероприятие применяется на лимитирующем пропускную
способность перегоне, оно может отрицательно сказаться на пропускной спо-
собности.
Выбор мероприятий для каждого перегона зависит от расположения рас-
четного подъема на перегоне (в начале, середине или в конце) и требуемого уров-
ня повышения веса состава. Полезно на каждом перегоне предусматривать ре-
Рис. 4-XI. Эффективность применения частичного толкания (а) и толкания до конца
расчетного подъема (б)
зервные мероприятия на случай, если основное решение не всегда может
быть обеспечено. Например, если предусмотрена отмена остановки, то в случае
невозможности пройти раздельный пункт без остановки необходимо предусмот-
реть тот или иной вид толкания, или в крайнем случае снижение конечной
скорости.
На выбор мероприятий оказывают влияние также и эксплуатационно-
экономические затраты, связанные с их введением: капитальные затраты
(устройство тупиков для стоянки локомотивов, обгонных путей и пр.),
эксплуатационные расходы и эксплуатационные показатели работы дороги.
Анализ возможного повышения весовых норм может производиться по
графикам поперегонных весов состава (тонно-километровым диаграммам) с на-
несенными для каждого ограничивающего весовую норму перегона возможными
уровнями повышения на нем веса состава за счет тех или иных мероприятий
(рис. 1-XI и 5-XI).
Такой анализ производится различно в случаях, когда необходимо:
а) обеспечить повышение веса состава до заданного уровня унифици-
рованной весовой ног1 s QyH;
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
187
б) выбрать наиболее рациональный уровень повышения весовой нормы
на данном направлении.
В первом случае задача сводится к технике-экономическому вы-
бору на перегонах, для которых Q<CQyH, мероприятий, обеспечивающих
повышение веса состава до QyH (см. рис. 1-XI). •
Во втором случае следует нанести на график поперегонных весов
состава не менее двух-трех рациональных для данного направления уров-
ней повышения весовой нормы QyH QyH QyH с таким расчетом, чтобы
наименьший уровень QyH соответствовал бы применению только простейших
мероприятий, а наиболее высокий уровень не выходил бы за возможности
кратной тяги хотя бы и на значительном количестве перегонов. Для каж-
F77771
вес поезда без дополнительных
мероприятий
разгонное толкание
отмена остановки
частичное толкание
снижение скорости
кратная тяга или толкание
на Всем перегоне
Рис. 5-XI. Мероприятия по обеспечению разных уровней повышения весовой нормы
дого уровня унифицированной весовой нормы выбираются мероприятия для
его обеспечения и устанавливается количество перегонов, требующих при-
менения соответствующих мероприятий, как это приведено в табл. 1-XI
применительно к рис. 5-XI.
Таблица 1-XI
Число перегонов с разными мероприятиями для повышения весовой нормы
дли направления ст. В—ст. Б (рис. 5-Х1)
Весовые нормы (т) Мероприятия по повышению весовой нормы
Отмена остановки Снижение скорости Толкание
разгонное частичное на всем перегоне или кратная тяга
<2Ун=2 650 2 1 2 — —
ОуН=ззоо 4 1 1 2 1
Qy>39Q0 - 4 1 — 2 . 4
188
ГЛАВА XI
В зависимости от числа перегонов с теми или иными мероприятиями опре-
деляются необходимые строительные затраты и эксплуатационные расходы,
связанные с осуществлением этих мероприятий. Одновременно необходимо
учесть влияние повышения весовой нормы на снижение ежегодных эксплуа-
тационных расходов дороги.
Сравнение вариантов уровней унифицированной весовой нормы произво-
дится на основе таких подсчетов методами, изложенными в главе VIII. При
этом должны учитываться условия унификации весовой нормы и перелома
веса на станциях примыкания.
Выбранная повышенная весовая норма проверяется по троганию поезда
с места, по длине приемо-отправочных путей, а при электрической и теп-
ловозной тяге — по нагреванию двигателей и главного генератора (см.
главу II).
Окончательно принятая весовая норма в данном направлении опреде-
ляет при данном типе локомотива величину так называемого эквива-
лентного по весовой норме уклона продольного профиля i9 (в).
Для его определения строится график is (в) = f (QyH) или производится ана-
литический расчет
1э (в) —
рК (р) -|- QyH ДУ>)
Р + QyH
(°/оо).
При переходе к другим видам тяги и даже к другим сериям локомотива,
обладающим иными тяговыми характеристиками, весь такой анализ приходится
производить снова, так как различия в тяговых характеристиках могут при-
вести к разным условиям накопления и расходования резервов кинетической
энергии поезда.
Повышение весовых норм возможно не только на базе использования ре-
зервов кинетической энергии поезда, но и, как указывалось выше, на основе
реконструкции профиля и трассы.
Применение этих мероприятий хотя и может потребовать довольно значи-
тельных капиталовложений, но нередко позволяет добиться весьма ощути-
тельного повышения весовых норм.
Основными реконструктивными мероприятиями для
повышения веса состава могут служить: смягчение профиля и перетрассировка
отдельных участков линии более пологими уклонами. Опыт применения этих
мероприятий и научно-теоретические исследования сферы их применения под-
тверждают:
а) высокую экономичность сочетания указанных реконструктивных меро-
приятий с использованием резервов кинетической энергии поезда;
б) нецелесообразность сплошного смягчения уклонов продольного про-
филя и безусловную достаточность применения частичного смягчения рас-'
четных элементов профиля до величины эквивалентного уклона 1Э (в) — f (QyH)
в конце или начале таких расчетных подъемов, или комбинированно (в
начале и конце расчетного подъема), где это позволяет добиться наи-
меньшего объема работ по подъемке и срезке существующего земляного
полотна;
в) возможность комбинированного применения мероприятий по рекон-
струкции профиля с применением кратной тяги на наиболее трудных перегонах
или выноса трассы на части расчетного подъема с трассированием таких об-
ходов эквивалентным уклоном гЭ(В).
При выборе мероприятий для обеспечения' повышенной весовой нормы
должны быть рассмотрены и варианты сочетания ранее рассмотренных меро-
приятий долговременного характера — кратная тяга или толкание (разгонное,
частичное и т. п.) с реконструкцией профиля и трассы.
Обоснование повышенной весовой нормы в случае применения мероприя-
тий реконструктивного характера производится на основе сравнения вариан-
тов с учетом затрат на введение реконструктивных мероприятий.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
189
Улучшение трассы существующих однопутных линий
При проектировании переустройства и усиления существующих железных
дорог необходимо проверить возможность и экономическую рациональность
•одновременного улучшения трассы. Такое улучшение трассы может пресле-
довать цель:
а) смягчения уклонов на перегонах, ограничивающих весовую норму и
ликвидацию участков кратной тяги;
б) спрямления трассы в местах излишнего ее развития, допущенного по
тем или иным причинам еще при постройке существующей линии;
в) обхода неблагоприятных в эксплуатационном отношении участков
(неустойчивого земляного полотна; концентрации кривых малого радиуса,
ограничивающих скорости движения, и т. п.);
г) улучшения плана линии для обеспечения высоких скоростей движения.
Смягчение уклонов на переустраиваемой линии наиболее часто
•связано с повышением весовой нормы поездов. Как показала практика рекон-
струкции профиля, такое смягчение уклона целесообразно производить не на
всех элементах с уклоном круче принятого руководящего, а только на таких,
которые ограничивают возможность повышения веса состава с учетом исполь-
зования кинетической энергии поезда, т. е. на расчетных элементах профиля,
и только на той части таких элементов, где скорость падает ниже расчетно-
минимальной.
Кроме смягчения профиля в конце расчетного подъема, может быть приме-
нена в некоторых случаях и перепроектировка профиля подходов к расчет-
ному элементу профиля, позволяющая повысить подходную скорость к такому
элементу и уменьшить или вовсе избежать необходимости смягчения профиля
:в конце расчетного элемента.
Работы по смягчению профиля могут производиться с сохранением
•оси существующего пути, или в условиях интенсивного движения на
обходе, который укладывается уклонами /Э(В) на участке, где скорость
•снижается ниже Vp (min).
Экономическая целесообразность смягчения профиля должна быть обос-
нована путем сопоставления этого мероприятия с другими, также обеспечиваю-
щими повышение весовой нормы (кратная тяга, трассирование обходов и т. д.).
Важное значение при переустройстве дороги имеет проверка возможности
и экономической целесообразности улучшения трассы на участках крат-
ной тяги. Такая проверка может быть проведена в двух направлениях:
а) на изолированных перегонах кратной тяги производится проверка целе-
сообразности обхода с одиночной тягой за счет минимально необходимого удли-
нения линии и главным образом за счет больших объемов работ для экономии
длины линии;
б) на участке чередующихся перегонов одиночной и кратной тяги произ-
водится проверка целесообразности объединения всего участка на кратной
тяге с соответствующим сокращением длины трассы, что может оказаться особо
эффективным при электрической тяге.
Спрямление трассы может оказаться рациональным в тех слу-
чаях, когда существующая линия на определенных участках имеет по разным
причинам излишнюю длину. Особенно тщательно надо исследовать возможность
спрямления трассы грузонапряженных линий, переводимых на электрическую
тягу, так как стоимость устройств электрификации пропорциональна, глав-
ным образом, длине и составляет весьма значительную величину.
В дореволюционный период часто длина линии увеличивалась в погоне
за снижением земляных работ.
В современных условиях целесообразно проверить возможность спрямле-
ния таких участков даже за счет значительных объемов работ или применения
тоннельных или эстакадных решений. Спрямление трассы может быть продик-
товано также стремлением коренного улучшения эксплуатационных показа-
телей линии.
190
ГЛАВА XI
На железных дорогах США, построенных зачастую по весьма льготным нормам,
производятся нередко значительные работы по спрямлению существующей трассы»
в целях сокращения пробега поездов и времени их хода. Объемы работ и капиталовло-
жения при этом часто достигают весьма значительных размеров. Так, на 27-километро-
вом участке Пенсильванской железной дороги было предпринято спрямление иа 2,5 км
с уположением уклона до 30/по, для чего потребовалось соорудить тоннель длиной
930 м и ряд глубоких выемок и высоких насыпей. Всего было выполнено около
5,6 млн. м3 земляных работ.
Вопросы улучшения эксплуатационных показателей трассы существую-
щих железнодорожных линий имеют несопоставимо более важное значение
для наших железных дорог, где средняя грузонапряженность в 3,5—4 раза
больше, чем в США, и в 7—8 раз больше, чем в европейских капиталистических
странах, а на отдельных грузонапряженных однопутных направлениях нашей
сети грузонапряженность нередко превышает 25—30 млн. ткм/км в год.
Обход участков, неблагоприятных в геологи-
ческом отношении, может вызываться не только требованиями обеспе-
чения безопасности и бесперебойности движения поездов, но и эксплуатацион-
но-экономическими соображениями, когда расходы по обеспечению устойчи-
вости земляного полотна достигают значительной величины и для их сокра-
щения могут оказаться целесообразными затраты по сооружению обхода гео-
логически неблагоприятного участка.
Условные обозначения.
Рис. 6-Хр Группирование местных изменений трассы н спрямляющая трасса
Повышение скоростей движения поездов может
определить экономическую целесообразность увеличения радиусов круговых
кривых.
Изолированные кривые в таких случаях могут быть перепроектиро-
ваны на больший радиус без изменения положения трассы на прилегающих
участках. На участках же концентрированного расположения кривых ма-
лого радиуса увеличение радиусов кривых нередко оказывается возможным
только за счет трассирования обхода такого участка.
Выявление участков возможного улучшения трассы должно основываться
на всестороннем анализе существующей трассы и опыта эксплуатации рекон-
струируемой дороги.
При анализе трассы существующей линии следует иметь в виду возмож-
ность объединения нескольких рядом расположенных местных изменений
трассы, что позволит улучшить показатели трассы на более или менее протя-
женном участке (жирный пунктир на рис. 6-XI), или замены всего такого
участка одним спрямленным обходом, выводящим трассу на новое направле-
ние и позволяющим радикально улучшить показатели трассы на данном
участке (штрих-пунктирная трасса на рис. 6-XI).
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
19D
Целесообразность каждого обхода должна быть обоснована. К достоин-
ствам обхода могут быть отнесены: сокращение длины трассы, улучшение усло-
вий эксплуатации, ликвидация дефектных или неблагоприятных участков
трассы. В то же время, как правило, обходы приводят к значительным капи-
тальным вложениям и бросовым затратам.
Выбор варианта обхода может быть произведен путем сравнения вариан-
тов обходов и переустройства линии с сохранением существующей трассы на
основе общих положений сравнения вариантов, изложенных в главе VIII.
При дополнительном развитии линии важно не допустить появления пере-
гонов, снижающих пропускную способность линии, для чего надо проверять
пропускную способность перегонов на участках обхода.
Корректировка размещения раздельных пунктов
Одной из основных задач при переустройстве линии является повышение-
ее пропускной способности. Анализ пропускной способности существующей
линии производится поперегонно. Увеличение перегонной пропускной способ-
ности при том же техническом оснащении может быть достигнуто за счет:
а) корректировки расположения раздельных пунктов при сохранении
числа перегонов;
б) устройства дополнительных разъездов;
в) устройства второго пути на отдельных лимитирующих перегонах;
г) перехода к безостановочному скрещению поездов.
Корректировка расположения раздельных
пунктов может дать эффект в случае резкой неидентичности отдельных
перегонов по времени хода. В таких случаях пропускная способность дороги
или отдельных ее участков может быть повышена путем смещения осей соот-
ветствующих раздельных пунктов в сторону более длинного перегона. Так,
на примере, приведенном на рис. 7-XI, смещение разъезда № 3 в сторону лими-
тирующего перегона позволяет поднять пропускную способность всего участка
с 29 до 34 пар поездов в сутки.
Устройство дополнительных разъездов может
оказаться целесообразным, когда лимитирующие перегоны имеют большую
392
ГЛАВА XI
длину и благоприятный план и профиль для устройства примерно посередине
такого перегона нового раздельного пункта. Такое решение в ряде случаев
может существенно увеличить пропускную способность, хотя и несколько сни-
жает участковую скорость. Устройство дополнительных раздельных пунктов
на участках вольных ходов обычно не представляет особых затруднений и
требует, как правило, небольших затрат. На участках напряженного хода,
-если при строительстве линии не были предусмотрены площадки для раздель-
ных пунктов, может потребоваться изменить положение трассы в плане для
того, чтобы выделить площадку, необходимую для расположения раздельного
пункта.
В тех случаях, когда на сложных участках напряженного хода с искус-
ственным развитием такое решение вызывает дополнительное удлинение ли-
нии, отрицательно сказывающееся на ее эксплуатационных и строительных
показателях, может оказаться рациональным устройство двухпутного перегона
или двухпутного участка на части перегона (например до большого моста, до
тоннеля и т. п.).
Введение безостановочного скрещения поездов на
реконструируемой однопутной линии может не только увеличить пропуск-
ную способность, но и значительно улучшить ее эксплуатационные пока-
затели, приблизив их к показателям двухпутной линии. Для обеспечения
Со С ТМ Ч Раз Л 05 '75 'С 01 ~С 0L 1_Раз.т 1 'С ' Раз Ст №9 f 0
Время хода пары поездоВ между осями разъездов 20 36 *33 г;
Время хода пары поездов между 06С 25 30 30 30
Условные обозначения:
существующая линия
удлинение станционных путей для обеспечения
безостановочного скрещения
Рис. 8-XI. Размещение осей безостановочного скрещения и двухпутных
вставок на участке существующей линии
безостановочного скрещения поездов необходимо для реального локомотива
разместить оси безостановочного скрещения с обеспечением высокой идентич-
ности по времени хода (рис. 8-XI).
Размещение осей безостановочного скрещения должно производиться с
таким расчетом, чтобы двухпутные участки безостановочного скрещения ока-
зались минимальной длины и по мере возможности совпадали с существую-
щими разъездными путями. Длина участков безостановочного скрещения поез-
дов определяется в зависимости от допускаемой неодновременпости подхода
поездов к концам участка и скоростей их движения, как изложено в
главе IV.
Каки при проектировании безостановочного скрещения на новой линии,
на переустраиваемой линии часто приходится корректировать размещение и
длину участков безостановочного скрещения по условиям подбора площадок
для трогания поезда с места, вынося границы участка на соответствующий
профиль за счет некоторого удлинения двухпутной части.
При проектировании участков безостановочного скрещения необходимо
иметь в виду, чтс гановочное скрещение является, как правило, этапом
для перехода к полной двухпутности.
Вопросы этапного перевода линии от однопутной к двухпутной рас-
смотрены в главе XII.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ JQ3
Выбор основных параметров Переустройства существующей линии
Опыт развития народного хозяйства СССР и ряд важнейших партийных
решений (XXI съезда КПСС, июньского Пленума ЦК КПСС 1959 г.) определили
наиболее эффективное направление создания новых производственных мощ-
ностей в кратчайшие сроки путем реконструкции существующих предприятий
в сочетании с мобилизацией внутренних резервов, что имеет решающее зна-
чение в мирном соревновании с капиталистическими странами и в повышении
темпов создания в СССР материально-технической базы коммунизма.
Г млн. ткн/км-год
60
50
30
20
УслоОные обозначения схем этапного усилении;
--------- перВая схема
---------Вторая ”
---------третья -
Н8 (Второй путь)
НВ (частичная дбухпутность)
ВесаЬая
Н8(50°/о полетности)
Н 8 (диспетчерская централи-
зац,ия;80°к безостановочного
f/g скрещения)
ВЛ 23 (5(П> пакет мости)
ВЛ23 (диспетчерская централи-
зация; кО°р безостановоч-
ного скрещения)
ТЭЗ (50°Ь пакетности)
ТЗЗ (6П безостановочного скре-
щения)
ТЭЗ (аВтоблокироВка)
Л (абтоблокиробка)
Л (аВтоблокироВка)
Годы
Рис, 9-XI. График овладения перевозками для выбора схемы этапного
усиления линии
Сложившиеся в практике переустройства железных дорог пути повы-
шения провозной способности однопутных железных дорог включают:
1) повышение весовых норм за счет комплекса реконструктивных меро-
приятий по профилю и трассе (частичное смягчение уклонов, вынос отдель-
ных участков на обходы и т. д.);
2) повышение весовых норм и пропускной способности за счет перехо-
да к новым видам тяги и введения более мощных и скоростных локомотивов;
3) повышение пропускной способности дороги за счет введения без-
остановочного скрещения.
В зарубежной практике эти мероприятия нередко противопоставляются
друг другу в зависимости от условий привлечения клиентуры в обстановке
ожесточенной конкуренции с другими видами транспорта.
7 Зак. 1018
194
ГЛАВА XI
В СССР отсутствуют предпосылки для противопоставления одних рекон-
структивных мероприятий другим и основное внимание уделяется отысканию
их оптимального сочетания. В нашей стране систематически проводятся огром-
ные работы по техническому перевооружению транспорта и транспортных
средств, а текущее семилетие является периодом коренной технической рекон-
струкции основных видов транспорта, особенно железнодорожного на базе пе-
ревода основной сети железных дорог страны на электрическую и тепловоз-
ную тягу.
На достигнутом уровне развития в СССР теории проектирования желез-
ных дорог все эти виды переустройства рассматриваются в их возможном соче-
тании и не в разрезе какого-либо одного расчетного года, а в динамике
наиболее рациональной этапности осуществления последовательного комплекса
мероприятий. В зависимости от размеров и темпа роста перевозок и рас-
смотренных выше путей повышения провозной способности однопутных линий
должны быть намечены для сравнения принципиальные направления пере-
устройства:
1) при сохранении однопутност и:
а) с оставлением существующего вида тяги путем частичного смягчения
уклонов или при существующих уклонах в сочетании с этапным повышением
мощности локомотивов;
б) с переходом к другим видам тяги без смягчения уклона или в сочетании
с частичным смягчением уклона;
2) при переходе к частичной двухпутност и:
а) в сочетании с переходом к безостановочному скрещению поездов и
к дальнейшему наращиванию пропускной способности за счет перехода к двух-
путным вставкам или частичной двухпутности в различных комбинациях
с этапным повышением мощности локомотивов;
б) в порядке этапного перехода к сквозной двухпутности в сочетании
с возможными мероприятиями по переходу к более мощным локомотивам
и другим видам тяги;
3) при переустройстве однопутной железной дороги
в двухпутную:
а) с сохранением существующего вида тяги в сочетании с выбором весо-
вой нормы и средств ее обеспечения;
б) с переходом к другому виду тяги в сочетании опять-таки с выбором
весовой нормы и средств ее обеспечения.
Такого рода варианты разрабатываются и сравниваются на основе ана-
лиза овладения перевозками и технико-экономического сравнения вариантов
методами, изложенными в главах VIII и IX настоящего учебника.
На рис. 9-XI приведен график овладения перевозками для переустраи-
ваемой линии, на котором нанесены три варианта этапного усиления ее мощ-
ности. Во всех этих вариантах предусмотрен на перспективу второй путь.
Наращивание мощности в период, когда линия остается однопутной, осуще-
ствляется как за счет введения новых видов тяги, так и частично пакетного
графика или безостановочного скрещения и частичной двухпутности как эта-
пов перехода к двухпутной линии.
Основные положения проектирования переустройства
Проектирование переустройства имеет существенные отличия от проекти-
рования новых железных дорог. Эти отличия определяются главным образом
двумя обстоятельствами: необходимостью обеспечения бесперебойного движе-
ния поездов существующей дороги на всех этапах ее переустройства и'необхо-
димостью по возможности сохранения существующих ее сооружений и
устройств.
Длительное время в проектировании переустройства допускались серьез-
ные ошибки, заключавшиеся, с одной стороны, в некомплексности работ (при
том или ином виде переустройства не предусматривалась реконструкция земля-
ного полотна, ликвидация дефектов плана и профиля и т. п.) и, с другой сто-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
195
роны, в недостаточно четкой последовательности производства работ, что
приводило к нарушению бесперебойности движения поездов. Кроме того,
сказывалось отсутствие опыта проектирования и производства этих работ
в таких больших масштабах, как это потребовалось в период индустриализа-
ции страны и коллективизации сельского хозяйства в конце тридцатых и
начале сороковых годов.
Учет указанных ошибок, накопление опыта и развитие теории проекти-
рования переустройства железных дорог обеспечили к настоящему времени
достаточно высокий уровень разработки основных положений этой во многом
специфической области проектирования.
Основные положения проектирования переустройства существующих
однопутных дорог в современных условиях должны учитывать:
а) комплексность всех работ, непосредственно связанных с задачами
переустройства дороги;
б) сочетание реконструктивных мероприятий с мобилизацией внутренних
резервов как в целях повышения эффективности переустройства и наиболее
полного использования нового технического вооружения дороги, так и для
создания дополнительных резервов провозной способности на период произ-
водства работ, а также для возможности отодвижки сроков осуществления
капиталоемких реконструктивных мероприятий;
в) обеспечение бесперебойности движения поездов в течение всего пе-
риода переустройства и на любом участке переустраиваемой дороги;
г) обеспечение условий производства работ без перерыва движения (с ис- •
пользованием выделяемых «окон»);
д) установление четкой этапности работ по переустройству.
Исходными данными для проектирования переустройства дороги должны
служить как расчетные размеры грузовых, пассажирских и других видов пере?
возок на ближайшие годы и на расчетную перспективу, так и материалы о со-
временном состоянии всего комплекса сооружений и устройств на дороге (зем-
ляного полотна, верхнего строения, искусственных сооружений, станций,
тягового хозяйства и т. п.) и опыта их эксплуатации (наличие дефектных или
ограничивающих мощность дороги сооружений).
Для накопления необходимых исходных данных проектированию пере-
устройства существующих дорог предшествует их экономическое и техническое
обследование и сбор эксплуатационных и проектных материалов.
Экономическое обследование должно включать: изучение
динамики роста перевозок на дороге за предыдущие годы и на перспективу;
намеченное развитие народного хозяйства и транспортной сети в районе пере-
устраиваемой дороги и возможное их влияние на характер и размеры ее пере-
возок; намечаемые изменения транзитного значения дороги и отдельных ее
участков и намечаемое изменение в грузопотоках и размерах всех видов пере-
возок на дороге.
Техническое обследование в дополнение к собранным
проектным и эксплуатационным материалам в Управлении дороги, в отделе-
ниях и дистанциях должно, как правило, включать:
а) инструментальную съемку или инструментальную проверку плана и
продольного профиля дороги, а также поперечных профилей земляного полотна
и балластной призмы;
б) инструментальную наземную съемку или аэрофотосъемку путевого
развития станций;
в) обследование дефектных участков земляного полотна, дефектных искус-
ственных и других сооружений и устройств дороги;
г) обследование устройств связи и СЦБ, локомотивного и вагонного хо-
зяйства, подземных коммуникаций и т. п.
Проектирование переустройства, как и проектирование новых железных
дорог, в настоящее время осуществляется на основе единых Норм и Техниче-
ских условий (НиТУ) в отличие от периода до 1960 г., когда применялись раз-
личные нормы для новых и переустраиваемых дорог.
196
ГЛАВА XI
Отказ от различных норм обосновывается следующими положениями. Все
нормативные требования, обеспечивающие безопасность и бесперебойность
движения поездов, очевидно, должны в полном объеме соблюдаться на любой
проектируемой или переустраиваемой дороге. Требования же плавности
и комфортабельности движения поездов на любом типе дорог относятся уже
к требованиям эксплуатационно-экономического порядка. Обеспечение этих
требований приходится соизмерять с тем, какой ценой они достигаются.
Поэтому как при проектировании новых, так и при переустройстве суще-
ствующих дорог в равной мере каждое отступление от рекомендуемых в НиТУ
норм должно быть экономически обосновано.
Однако при проектировании переустройства достаточно существенно
меняются соотношения слагаемых такого экономического расчета. В силу
большей сложности производства работ при переустройстве нередко очень резко
возрастают строительные затраты при обеспечении даже тех норм, которые на
новых железных дорогах вызывают незначительное удорожание (например при
увеличении длины элементов профиля, изменении радиуса кривых и т. п.).
Это обстоятельство определяет экономическую целесообразность более частого
применения льготных норм на переустраиваемых линиях, нежели при проек-
тировании новых дорог.
Так, уменьшение длины элемента профиля с 400 до 200 м на новых линиях,
ухудшая ее эксплуатационные качества, практически не оказывает влияния
на объемы земляных работ. Наоборот, при переустройстве линии, когда важно
сохранить существующее земляное полотно или другие капитальные сооруже-
ния, уменьшение длины элемента может дать возможность в значительной сте-
пени сократить объемы по переустройству линии.
Аналогично, применение больших радиусов вертикальных кривых на
новых линиях не вызывает сколько-нибудь существенного увеличения объемов
работ, а на переустраиваемых линиях может потребовать значительного изме-
нения отметки существующей головки рельса и даже переустройства земляного
полотна. Поэтому в условиях проектирования переустройства чаще может
быть экономически оправдано применение меньшего радиуса сопрягающих
кривых в вертикальной плоскости. С другой стороны, переустройство суще-
ствующих дорог, как правило, производится при достижении на дороге
значительных размеров перевозок. Этот фактор приводит к ощутительному
влиянию на размеры эксплуатационных расходов даже небольшого ухудше-
ния эксплуатационных показателей, что является сдерживающим обстоятель-
ством против чрезмерного применения минимально допускаемых норм.
Эти общие положения должны учитываться конкретно в каждом реальном
случае применения НиТУ при проектировании переустройства как плана
и профиля существующей дороги, так и всех ее сооружений и устройств.
§ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ПОПЕРЕЧНЫХ
ПРОФИЛЕЙ ПРИ ПЕРЕУСТРОЙСТВЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Особенности проектирования продольного профиля при переустройстве
железных дорог
Продольный профиль существующей линии в процессе ее переустройства
должен быть приведен в соответствие с современными требованиями, предъяв-
ляемыми НиТУ к продольному профилю в части длин элементов, разности
сопрягаемых уклонов и пр. Это вызывает необходимость изменения отметок
существующей головки рельса (СГР). Кроме того, переустройство линии,
как правило, сопряжено с переводом линии на более мощное верхнее строение
пути — щебеночный балласт, железобетонные шпалы, более тяжелый тип
рельсов. Следовательно, необходимо обеспечить потребную высоту верхнего
строения, слагающуюся из:
а) толщины балласта под шпалой;
б) толщины шпалы;
в) высоты рельса с подкладкой.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
197
Отметка существующей головки рельса может быть изменена:
а) при необходимости поднять отметку СГР —за счет увеличе-
ния толщины балласта (досыпка балластом) или за счет увеличения отметки
основной площадки земляного полотна (досыпка грунтом);
б) при необходимости опустить отметку СГР — за счет подрезки
существующего балласта, если его толщина значительно превосходит проект-
ную, или за счет подрезки земляного полотна.
Проектирование продольного профиля переустраиваемой линии пред-
ставляет собой гораздо более сложную задачу, нежели проектирование про-
дольного профиля новой линии. Это определяется следующими обстоятель-
ствами:
а) необходимостью производства работ без перерыва движения
поездов по переустраиваемой линии, в связи с чем при проектировании
необходимо стремиться к таким решениям, которые могли бы быть осуще-
ствлены с наименьшими помехами для нормального движения. В частности,
следует отдавать предпочтение подъемкам, а не подрезкам
земляного полотна, так как первые, как правило, могут производиться с ми-
нимальными помехами для движения поездов;
б) невозможностью в ряде мест на профиле допускать произвольные
изменения отметок, например, на местах без балласта, где даже небольшое
изменение отметки может повлечь за собой необходимость переустройства
моста;
в) необходимостью учитывать способы производства работ и увязывать
проектировку продольного профиля и плана линии с поперечными профилями
земляного полотна, а также учитывать реконструкцию пути, искусствен-
ных сооружений, раздельных пунктов и т. д.
При проектировании профиля можно воспользоваться в необходимых
случаях и некоторыми облегчениями, позволяющими уменьшить объемы работ
по реконструкции или сохранить без изменения существующие сооружения.
Поэтому в сложных случаях допускается, во избежание переустройства
земляного полотна учет использования запасов кинетической энергии и эко-
номически оправдывается более широкое применение льготных норм НиТУ.
В частности, в соответствующих условиях можно применять: минималь-
ную длину элементов профиля (до 200 л<), максимально допускаемые нормы
разности уклонов при данной длине приемо-отправочных путей, меньший ра-
диус сопрягающей кривой в вертикальной плоскости (5000.М), совпадение этих
сопрягающих кривых с переходными кривыми в плане и др.
Указанные положения определяют некоторые особенности проектиро-
вания профиля при переустройстве линии:
а) проектная линия должна обязательно корректироваться по попереч-
ным профилям, без чего нельзя судить о приемлемости намечаемого ее поло-
жения;
б) в случае применения инерционных уклонов необходимо параллельно
с проектированием профиля строить кривую V = f(S) для того, чтобы про-
верять возможность пропуска поезда принятой унифицированной весовой нор-
мы на участках профиля с этими уклонами.
Техника проектирования профиля при переустройстве железных дорог
также имеет некоторые особенности, заключающиеся в том, что:
а) проектирование профиля производится по головке рельса,
а не по бровке земляного полотна, так как последняя может быть нарушена
или засыпана балластом;
б) при проектировании профиля важно учитывать даже весьма небольшие,
порядка нескольких сантиметров, изменения в проектных отметках. Поэтому
проектирование профиля при переустройстве линии производится по так на-
зываемому утрированному профилю, увеличенный вертикаль-
ный масштаб которого позволяет достаточно надежно графически учитывать
даже незначительные изменения в проектных отметках.
198
ГЛАВА Xr
Проектирование продольного профиля при переустройстве железных дорог
При нанесении проектной линии необходимо не только выполнить тре-
бования, предъявляемые НиТУ к продольному профилю, но и обеспечить
наименьший объем работ по переустройству и наиболее удобные условия их
производства. С этой точки зрения положение проектной линии должно обес-
печить:
а) изменение положения существующей головки рельса преимущественно
при помощи подъемок при наименьшей их величине;'
б) возможность, как правило, располагать новую балластную призму
на существующем земляном полотне без уширения его основной площадки.
Для облегчения выполнения этих требований нанесение проектной линии
производится применительно к-некоторой условной линии, называемой рас-
четной головкой рельса (РГР). Отметки РГР определяются
исходя из высоты проектируемого верхнего строения.
Чтобы выполнить первое требование и избежать подрезок, осложняющих
производство работ в условиях непрерывного движения поездов, проектная
линия должна наноситься в каждой точке профиля не ниже отметки
РГР. С другой стороны, для того чтобы проектируемая балластная призма
могла бы при установленной величине обочины расположиться на сущест-
вующей основной площадке земляного полотна, проектная линия не долж-
на располагаться выше отметки Р ГР тах. Отметки расчетной
головки рельса определяются в зависимости от конкретных условий переустрой-
ства железных дорог.
1. Если линия переводится на щебеночный балласт, а существующий
песчаный балласт имеет достаточную толщину (йс. б 0,20 м) и пригоден для
использования в качестве песчаной подушки, оказывается возможным уло-
жить щебень на существующий балласт. В этом случае отметки РГР можно
подсчитать:
РГР = СГР + йщеб + Дйш + Дйр <м), (1-XI)
где йщеб — толщина щебеночного слоя;
Дйш; Дйр — соответственно разность существующей и проектируемой высоты
шпалы и рельса;
ДЙщ= Йп. ш Йс. in (^t) И ДЙр = Йп. р Йс. р (З'О-
2. Если линия переводится на щебеночный балласт, но толщина суще-
ствующего песчаного балласта недостаточна (йс. б <С 0>20 м) или он находится
яв неудовлетворительном состоянии и не может быть использован в каче-
стве песчаной подушки, его следует убрать и заменить новым. Отметку
РГР в этом случае удобнее определять через теоретическую отметку низа
балластного слоя (НБС), совпадающую с отметкой бровки земляного по-
лотна. Эта отметка определяется по результатам замеров толщины бал-
ластного слоя, производимых в процессе натурных обследований,
Н БС = СГР — йс. р йс. щ • йс. б (xt),
где йс. р; йс. ш; йс. 6 — соответственно высота существующего рельса с под-
кладкой, шпалы и балласта под шпалой.
Тогда расчетная головка рельса равна
РГР = НБС + Йпод + Йщеб + йп. ш + Йп. р Й). (2-XI)
где йпод'. йщеб; йп. ; йв р — соответственно толщина песчаной подушки,
щебеночного слоя, проектируемой шпалы и
рельса с подкладками.
3. Если тип балласта сохраняется, отметка РГР может быть рассчи-
тана по формуле
РГР = НБС -I- йп б Ч~ йп ш “F йп. р (-**)» (3-XI)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
199
где h„. б; Лп. ш и h„. р — толщина проектируемого балласта и высота проек-
тируемых шпал и рельса с подкладкой.
Для обеспечения размещения проектируемой балластной призмы на
существующей основной площадке земляного полотна подъемка не должна
превышать некоторой наибольшей величины Дйтих. Положение проектной
линии, при котором еще не придется производить уширения земляного
полотна, целесообразно устанавливать по наибольшему расчетному значению
РГРт^.
РРРщах ~ hmax h„, р (JU), (4-ХI)
где //max — наибольшая возможная высота балластной призмы, которая мо-
жет разместиться на существующей основной площадке земля-
ного полотна.
Значение hmBX зависит от ширины основной площадки существующего
земляного полотна ас, ширины балластной призмы а6, п и минимально до-
пустимой ширины обочины 6min (рис. 10-XI):
ftmax = — (— д "" ” — ^min) (м)> (5-Х I)
сохраняются откосы существующего земляного полотна
Отметки РГР определяются на каждом участке профиля в зависимости
от толщины существующего балласта. Если hc.б>0,20, отметки РГР определяют-
ся формулой (1-XI), а линия РГР располагается параллельно линии СГР,
если /гс.б<3),20, то отметки РГР определяются по формуле (2-XI), и линия РГР
идет параллельно НБС (рис. 11-XI).
Определять отметки РГРтвх необходимо только в тех местах, где
имеется большая толщина существующего балласта или малая ширина основ-
ной площадки земляного полотна и возникает опасение, что при установленной
обочине 6т1п для размещения проектируемой балластной призмы может потре-
боваться уширение существующего земляного полотна с нарушением его
откосов.
Наиболее желательным положением проектной линии является ее совпа-
дение с расчетной головкой рельса (ПГР = РГР) — точки б и г на рис. 11-XI.
В этих случаях имеет место минимальная разность уровней
Дй = ПГР — IСГР (м), (6-XI)
При неизменных hr> и /гш величина Д h определяет величину подъемки.
Если же при реконструкции меняется тип рельса и тип шпалы, подъемка
будет равняться разности уровней, уменьшенной на Д/гр-(-ДЛш- Установ-
ленная подъемка обеспечивается:
при /гс.б>-0,20 — подъемкой на щебень; при /гс. б < 0,20 — доведением
толщины песчаной подушки до 0,20 м и затем подъемкой на щебень.
200
ГЛАВА XI
По условиям проектирования профиля часто приходится располагать
проектную линию выше расчетной головки рельса —ПГР>РГР (участок б—г
на рис. 11-XI). В этом случае подъемка, определяемая так же, как разность
ПГР и СГР по формуле (6-XI), больше, чем в предыдущем случае на ве-
личину ПГР—РГР. Эта разность при /гс.б>0,20 может быть покрыта за счет
увеличения толщины существующего песчаного балласта при нормальной
толщине щебня или, сохраняя поверхность существующего балласта, путем
увеличения толщины балластного слоя против требуемой (0,25 или 0,35 м),
что ведет к некоторому увеличению расхода щебня, но дает упрощение про-
изводства работ.
При hc. б <0,20 (участок в—г на рис. 11-XI) увеличивается толщина
песчаной подушки до требуемой (0,20 м) и укладывается щебеночный слой.
В процессе проектирования профиля с целью экономии в объемах работ
надо стремиться получить наименьшие по величине досыпки. Однако неза-
висимо от величины досыпок и характера материала, из которого они осуще-
ствляются, как указывалось, подъемка
осуществляется сравнительно просто,
без необходимости снятия рельсовой ре-
шетки изакрытиядвижения поучастку. д
i
СГР ''
РГР
ПГР
РГР
'll
4
Подрезка
балласта
Сгр
• нБС
Срезка основной |
площайкц земляного
полотна
Увеличение толщины
песчаной подушки
h6>o.20. РГР’СГР*п^аРш
h^020. РГР‘НБС-БП„1-П
НБС
Подаезка
ah-РГР-ПГР
за счет
существующего
балласта
Подьенпа______
щебень (^(ПГР-РГР)
ила
щебет - Бще{ и
песок (ПГР-Ргр/
ah-ПГР-СГР
щебень h^firp-PPP}
песок (0.10- Гц)
или щебет-hvea и
песок Ю10 - hfO-рГР - РГР)
Подрезка
ЛП-РГР-Г ГР
за счет осноОнуй
площадки зьмля -
носи полотна
Рис. 11-XI. Определение отметок РГР и подъемок и подрезок
при переводе линии на щебеночный балласт
В сложных условиях проектирования профиля иногда приходится распо-
лагать ПГР ниже РГР. Это может быть вызвано стремлением увеличить
длины элементов, смягчить уклон, уменьшить разность сопрягаемых уклонов
и т._д. В этом случае необходимо осуществить подрезку, величина которой
Дйср = РГР — ПГР (м). (7-Х I)
Если hc. с > 0,20 (участок а—б на рис. 11 -XI), необходимая отметка ПГР
может быть достигнута за счет подрезки поверхности существующего бал-
ласта на величину АЛ^. Эта работа может быть выполнена, например, при
помощи фашины Драгавцева.
' При hc. б < 0.20 «участок г—д) для того, чтобы обеспечить необходимую
толщину песчаной подушки, придется срезать основную площадку на ве-
личину Дйср, что потребует уборки рельсовой решетки, существующего
балласта и вызывает необходимость в перерыве движения поездов.
Расположение проектной линии ниже РГР, особенно при малой толщине
существующего балласта, когда становится необходимой подрезка сущест-
вующего земляного полотна, может быть оправдано очень сложными условиями
проектирования профиля. В ряде случаев, тем не менее, может оказаться це-
проектирование переустройства однопутных железных дорог
201
лесообразным пойти на концентрированную подрезку, несмотря на отмечен-
ные трудности ее осуществления.
Такая подрезка может быть оправдана необходимостью сохранить на
определенных участках отметки СГР-, например, на всех больших и средних
мостах следует стремиться сохранить отметку СГР лишь с учетом возможной
разности в высоте мостовых брусьев и рельсов во избежание переустройства
этих мостов. Для малых мостов сохранение отметок СГР, хотя и весьма жела-
тельно, но необязательно, так как небольшие, порядка 0,05—0,10 м, подъемки
на малых мостах с ездой на балласте могут быть выполнены за счет увеличе-
ния толщины балластного слоя, а на мостах без балластного слоя — за счет
увеличения высоты мостовых брусьев или подъемки пролетных строений.
Подрезка также может быть оправдана стремлением сохранить откосы
существующего земляного полотна. Как указывалось, для того чтобы не
допустить нарушения откосов, необходимо располагать проектную линию
не выше РГРт№. Если же в процессе проектирования окажется, что
ПР Г > РГРтях, то целесообразно осуществить срезку существующего бал-
ласта с таким расчетом, чтобы получить отметку ПГР = РГРтах. Наиболь-
шая срезка, которую можно осуществить за счет балласта, равна А/гср —
= (йб—0,20). Если ДйсрХйс. б — 0,20), может потребоваться даже срезка
земляного полотна.
В некоторых случаях, когда в отдельных точках отметка ПГР немного
меньше РГР, можно не делать подрезку, допустив в виде исключения в таких
точках толщину балластного слоя несколько меньше проектной. Такое реше-
ние допустимо в тех случаях, когда за счет небольшого уменьшения толщи-
ны балласта в отдельных точках, можно получить существенную экономию
в работах на прилегающих участках профиля. Обычно уменьшение толщины
балласта допускают не более чем на 5 см и только в удаленных одна от другой
точках. При оставлении существующего типа балласта подъемки и срезки
также рассчитываются по формулам (6-XI) и (7-XI).
Проектирование профиля, как указывалось, производится по специаль-
ному утрированному профилю. Для того чтобы можно было гра-
фически определять даже небольшие, порядка нескольких сантиметров, из-
менения отметок, на таком профиле применяется утрированный вертикаль-
ный масштаб: 1 см соответствует 1 м (1 : 100).
На утрированный профиль (рис. 12-XI) наносятся: линия отметок земли
(тонкая черная линия), линия низа балластного слоя НБС (тонкий пунктир),
линия СГР (тонкая черная линия), линия РГР (штрих-пунктир). Проектная
линия показывается жирной черной линией.
Нанесение проектной линии производится графически, подбором поло-
жения и крутизны отдельных элементов проектной линии с последующим
нахождением точек перелома в местах пересечения этих линий. Полученные
уклоны проектной линии округляются до О,1°/оо. Одновременно уточняются
длины элементов профиля и расположение точек переломов профиля относи-
тельно элементов плана. Проектные уклоны и отметки ПГР на всех пикетах
и плюсах выносятся в соответствующие графы сетки утрированного профиля.
При вычислении подъемок и подрезок имеет значение каждый сантиметр
по высоте, поэтому при реконструкции необходимо учитывать изменение
проектной отметки и от устройства сопрягающих кривых в вертикальной
плоскости. Для этого границы вертикальных кривых отмечаются на профиле,
над верхней линией сетки утрированного профиля. Подсчет поправок к от-
меткам пикетов и плюсов, находящихся в пределах вертикальной кривой,
производится по формуле
№
Дйв = (*), ' (8-Х I);
где К— расстояние от ближайшего начала вертикальной кривой до рас-
сматриваемого пикета или плюса (л);
7?в — радиус вертикальной сопрягающей кривой (м). - *
7В Зак. 1018
,202
ГЛАВА XI
При вогнутом сопряжении поправки берутся со знаком плюс, при выпук-
лом — со знаком минус. На утрированном профиле показываются не поправки,
а сразу исправленные проектные отметки (см. рис. 12-XI), пк 645 + 50;
пк 647 + 80 и т. д.
При проектировании продольного профиля для уменьшения объемов
работ часто бывает целесообразным применять плавное сопряжение элемен-
тов при помощи профиля криволинейного очертания «цепочки» (пк 635—638+50,
рис. 12-XI), образованного прямолинейными элементами длиной h и с раз-
ностью уклонов не более АГ, регла-
ментируемых НиТУ. Подбор криво-
линейного профиля производится
обычно при помощи шаблонов кри-
волинейных профилей с различными
It и АГ, некоторые из которых приве-
дены на рис. 13-XI.
После подбора наиболее прием-
лемого очертания криволинейного
профиля производится подсчет про-
ектных отметок на всех переломах
проектной линии, как показано на
рис. 13-XI.
Применение криволинейного про-
филя часто дает возможность суще-
ственно уменьшить подъемки или
избежать срезок в сложных усло-
виях проектирования продольного
профиля.
При нанесении проектной линии
необходимо учитывать также рекон-
струкцию земляного полотна. Так,
например, если для борьбы с пучина-
ми намечена вырезка грунта верхней
части полотна, то в этом месте целесообразно запроектировать срезку с тем,
чтобы использовать эту благоприятную возможность для уменьшения объе-
мов работ на прилегающих участках.
Проектирование поперечных профилей
В процессе нанесения проектной линии необходимо учитывать характер
получающихся поперечных профилей земляного полотна, тип которых зависит
от величины подъемок или подрезок. И, наоборот, в ряде случаев характер
поперечного профиля, продиктованный теми или иными соображениями,
может оказать влияние на положение проектной линии.
Тип поперечного профиля зависит и от того, какими средствами предпо-
лагается обеспечить полученную при проектировании профиля подъемку или
подрезку, учитывая необходимость производить работы без перерыва движе-
ния поездов (в «окно»). Лишь в отдельных, исключительных случаях может
оказаться возможным осуществить переустройство отдельных участков с пере-
рывом движения поездов (с закрытием перегонов). В этом случае могут быть
применены несколько иные решения. Ниже рассматривается проектирование
поперечных профилей главным образом для условий непрерывного движения.
При переустройстве железных дорог могут быть применены самые разно-
образные типы поперечных профилей земляного полотна в зависимости от
величины подъемки или подрезки, рабочей отметки насыпи или выемки, со-
стояния земляного полотна (наличие балластных шлейфов, болезней основной
площадки), грунтов, при помощи которых намечается отсыпать новое земляное
полотно, и пр. На выбор типа поперечника оказывает влияние и перспектива
строительства вторых путей на данной линии.
Толщина существующего^ ! балластного слоя <5 Сч t£j Оз Оз to «ч О5 QQ Оэ to to to to to to 'S' to to to -2- to to *- *з to to to to ч. О о- -> -о to to to to to to 05*0*0 <nWi to to to -О- > О О О5 toto-^tototototo:?
* Исправление ПоЗымт см to- Cto >'- см «to to to оь *- If? toto> to> to О toj to to to со to •>. — — С*5 > tO «*5 Ь-5 Со С-5 С-5 Сч to П N ъ. <N N W Сч| <Х) С\ (X О
профиля J Подрезка н .12 ьи из *“»
1 1 ^Отметки ИГР S> сч to 'S to^> to to о to to to 'Х tototo Оз -О Со <Х1 ** оГ to gT 0? to of^^f of of of of § SSt: ^сЗ §: ?Г сяЧ-чг Oj' Oj” съ~ of s'S'S 9~ ч~ х- х- X- х- х- X- Ч:' =а'=Г ». v? 'ч X
1 Проектные уклоны 1^^"" ^>^300 0,Ь ^^270 g ус § Й 380 ^ЧЧх^ 18^^ 4,5 ^^>-000 о °5рл| п |У X'ч=^ лд 13 Mj '=>,57<7 s "*
Отметки РГР to L WStl ,‘n'isi л<; '18‘ Stl'lSt 1£‘Ш 8£'l8l Itj'tSt OS'tSI sti 'tsi LZ‘181 69'0St Lb‘08t i£'OSl DZ‘081 06'681 81г‘Ш li'sli Sl'6/.i W'ftJA 90‘68l lO'SLt 90 681 qi'bli os'ezi Ml 'SLI 1S‘6L1 SS'BLI 9S't>Ll 7681 9б'б81 l£‘6Ll SO '681 906Lt
Г Отметки НВ fo ©0 to ч to to 3> X5 to to *- X F> to E? ?ч to сч. о -c tx «> > т> 4 to to Ob to 05 to -5J- C\ v to to to to Сч to ‘О «О 03 О ? ©cT co4 x? Sp cq чГ чГ °e?чГ хГ “сГ^ 5°’'^?" 'XT?0*' ?=>* !?> чГ оГ с=Г о? t*- о-. сч сч Гх г>. г-, сч. tv, ts. г*, гч Чч ts. Гч Сч Гч ь. ь». со oq со со ©о cq со со Kcc 05 ®O t4
Отметки, СГР t? S g? £ S г SJSSSA £££ *Sg S 8 Ssfe » g Sase§§S;2s <хГ ©о S? ?> S? S? S? £0“ °о'°сГ °o =o £pK?°'' S?> 0? ч?«==гос‘ ^4 >г т>.' со хГ съ* Гч ГЧ tx Ox Сч Сч Гч Сч tx Сч tx СЧ Оч Сч Сч сч. Оч g?fr4.^5Co©O cq
Существующие попикетные уклони/^ X Z X Xi X ч Л X \С4 X X X X ад/ 7 X X \л. х_ X \ад
Отметки земли to g S § э g е § § §§ 2 §§ S. g= g S?§§ s g? Ob' С-ч* £4' <^э' eS- ©o C--~ t4*> £-“ 05* чЬ t<b'O5' S51 Оз" Сч."4 Сч* ©сГОз <• OsT СгГ Со" О~Г е^Г СО* Со cS* хГ еч. Сч гч СЧ Гч Со 03 Сч Ох Оч Оч. Ох Оч. Ох Гх Гч. Ох Оч С-ч Оч Сч Cq Cq
Пикета.™ to X S § § U К >5» <> *<> S£ S9 08 to g UJ OS OS b to 3 Co c Ч СЧ
620 1 2 3 « 5 6 - ч O6'£l 6 9 6 5 "- =0 e? 30 to Csl 71,69 2 3, 4 £ Й to ©o cm to 61,28 to - 6 7 8 9 =§ Csi 6HL 4f to £f ?
9-12°33' P-1280 177,92 fy-10°12' P-1500^ 080,34 9-20‘
Й £ K-280,37 J to K-267,03
Й £ V К—280,37 5 К-267,03 \___
ф ф (
61
63
Зак. 1018
Рис. 12-XI. Утрироваиныв продольный профи
Рас. 12-XL Утрированный продольный профиль
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
203
На основе опыта строительства и теоретических исследований оказалось
возможным свести многочисленные по своему характеру поперечные профили
к трем основным типам. В основу классификации поперечных профилей по-
ложен характер изменения оси существующего пути (ОСП).
Тип I — ось пути сохраняет существующее положение как в период
• переустройства, так и для последующей эксплуатации.
Тип II — ось пути незначительно смещается в сторону на постоянное
положение с сохранением одного из откосов существующего
земляного полотна.
Тип III — ось пути смещается (временно или постоянно) на величину,
обеспечивающую перевод движения на смещенную ось пути.
В последующем временно смещенная ось пути возвращается
в первоначальное положение после того, как будет произве-
дено переустройство существующего земляного полотна.
При каждом типе могут
иметь место как досыпки, так
и срезки. Кроме того, каждый
тип может применяться в насы-
пи и в выемке. Ниже разобра-
ны только основные характе-
ристики каждого типа, а на
рис. 18-XI приведена сводка
некоторых примерных типовых
решений.
В. поперечнике пер
Рнс. 14-XI. Поперечник типа I на насыпи
вого типа (тип I) ось существующего
пути сохраняет свое положение как в процессе реконструкции, так и после
нее (рис. 14-Х1). Постоянство положения оси может быть обеспечено при
работах без перерыва движения (в «окно») только при постепенной подъемке
пути на балласте.
Реконструированный путь, поднятый на балласте на старой оси, распо-1
лагается на существующей основной площадке земляного полотна, не тре- J
буя ее уширения, если ПГР РГРтзх.
Величина наибольшей возможной подъемки без уширения основной
площадки земляного полотна определяется в уровне отметок верха бал-
ластной призмы как
АЙтах — Йгаах ' Йс (**),
где //„ах—-максимально возможная высота балластной призмы [формула
(5-XI)];
hc — высота существующей балластной призмы.
Наибольшая подъемка без уширения земляного полотна’в уровне отме-
ток головок рельсов равна
АЙтах — Айтах Ц- Айр (л/),
где Айр = йп. р — йс. р — разность высоты проектного и существующего рель-
сов с подкладками.
Величина Айтах при условии расположения балластной призмы на
старом земляном полотне, зависящая от его ширины и установленной ми-
нимальной ширины обочины, обычно не превышает 0,20 — 0,25 м.
Если по условиям проектирования продольного профиля приходится
осуществлять подъемку Ай> Айтах, что будет иметь место при ПГР>
> РГРт&„ необходимо производить уширение земляного полотна в обе
стороны, нарушая оба откоса. Такое уширение до отметки бровки
насыпи выполняется из грунтов, однородных с. грунтом насыпи. Сопряже-
ние присыпанной части с существующими откосами осуществляется при
помощи уступов (рис. 15-XI), ширина присыпаемой части в уровне бровки
7Е*
204
ГЛАВА XI
существующего полотна аг по условиям устойчивости присыпки должна
быть не менее 1,0-у 2,0 м (в зависимости от высоты насыпи), но по усло-
виям механизированного производства работ присыпка делается шириной
более 2 м.
Работа по досыпке балластом производится без перерыва движения
(в «окно»). В случае необходимости уширения основной площадки земляного
полотна все работы по досыпке грунтом также должны производиться’ без
помех для движения поездов.
При возможности временного закрытия перегона весь поперечник рас-
сматриваемого типа может быть выполнен из грунта, однородного с грунтом
существующей насыпи, причем существующий балласт должен убираться.
Рис. 15-XI. Поперечник типа I на насыпи прн ДЛ' > ДЛ'тах
Аналогично выполняются поперечники в выемке, где также может быть
случай, когда реконструируемый путь располагается на старом земляном
полотне, и случай, когда при относительно большой подъемке требуется по-
слойная досыпка балластом. Если имеется возможность перерыва в движении
на время производства работ, досыпка может быть выполнена обычным грунтом
(см. рис. 18-XI).
В поперечнике второго тип а (тип II) сохраняется один из
откосов, для чего необходимо производить смещение оси пути в одну сторону
на определенную величину с сохранением одного из существующих откосов.
Если реконструкция производится без перерыва движения при подъемке
пути в поперечнике типа И, подсыпка осуществляется: ниже отметки контакта
балластного слоя и основной площадки существующего земляного полотна —
грунтом, однородным с грунтом насыпи; выше этой отметки — балластом
(песчаным или песчано-гравийным) или дренирующим грунтом путем послой-
ной досыпки в «окно» с постепенным смещением оси пути.
Поперечник типа II для насыпи показан на рис. 16-XI. Точкой,
определяющей геометрические размеры поперечника, является бровка на-
сыпи со стороны, обратной присыпке (точка 1 на рис. 16-XI). Величина
досыпки в уровнях отметок бровок земляного полотна Ай" равна
i\h" = \h- Ай6 — Айр,
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
205
где Айб и А/гр— разность между проектной и существующей толщиной
балластного слоя и рельса с подкладкой.
Геометрическое положение смещенной оси пути (СОП) определяется,
исходя из того условия, что начало отсыпки откоса крутизной 1,5 сов-
падает с точкой 1. Смещение оси пути будет равно
с = 1,5Д/г* + апР~ас- (м), (9-Х I)
где ас и апр — ширина основной площадки существующего и проектируе-
мого земляного полотна.
Ширина проектируемого земляного полотна принимается в этом случае,
как для полотна, отсыпаемого из дренирующих грунтов.
Реконструкция земляного полотна производится в два этапа:
I этап — отсыпка грунтом части, расположенной ниже отметки бровки
существующего полотна при бесперебойном движении поездов;.
Рис, 17-XI, Поперечник типа Ш на насыпи
II этап — постепенная подъемка на балласт (в «окно») части поперечного
профиля, расположенной выше отметки бровки существующего земляного
полотна.
Поверхность контакта между грунтом и балластом должна иметь уклон
в сторону откоса не менее 0,02 для обеспечения стока воды.
В случае возможности закрытия перегона на период производства работ
по реконструкции все сечение поперечника отсыпается обыкновенным грун-
том при нормальной ширине основной площадки земляного полотна с предва-
рительной уборкой балласта.
В поперечнике третьего типа (тип III) движение вре-
менно или постоянно переключается на земляное полотно, отсыпанное рядом
с существующим на минимальном по условиям бесперебойности движения рас-
стоянии. Вновь отсыпанное земляное полотно в целях экономии работ
может временно иметь несколько меньшую ширину по сравнению с нор-
мальной.
Последовательность производства работ при подъемке пути на насыпи на
величину Ай поясняется рис. 17-XI. Из точки 1, отстоящей от оси существую-
щего пути в сторону присыпки на расстоянии не менее 2,50 м, обеспечиваю-
щем условия бесперебойности движения поездов по существующем}’ пути,
производится отсыпка насыпи (поперечник 1—2—3—4). Размеры основной
площадки отсыпаемой части поперечника диктуются соображениями экономии
в земляных работах: чем ближе располагается смещенная ось по отношению
к существующей, тем меньше объемы земляных работ. С этой целью расстоя-
ние от смещенной оси до бровки временной насыпи принимается минималь-
ным из условия применения временно меньше^' толщины балластного слоя
(йб(ВР)~0,20 м). При половине длины шпалы 1,35 м, плече балластной приз-
/арактер Тип / Тип П Тип Ш
работ Насыпь выемка Насыпь Выемка Насыпь Выемка
ГЛАВА XI г
Рис, 18-Х1^£водка основных типов поперечных профилей при реконструкции
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА'ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 207
мы 0,10 м ,и минимальной обочине 0,20 м это расстояние равно примерно
2,20 м.
После отсыпки насыпи до нужной отметки движение с существующего
пути переводится на новую ось, земляное полотно доводится до нормального
проектного очертания (уширение в сторону существующей насыпи — за-
штрихованная часть), а балластный слой отсыпается на полную высоту.
Ось существующего пути смещается на величину
с =2,50+ 1,5 Ай"+ 2,20 = 4,70 + 1,5 Ай" (л). (10-XI)
Это смещение может рассматриваться как постоянное. Однако в необхо-
димых случаях (на подходах к станциям, большим мостам и т. п.) после подъ-
емки приходится возвращаться на прежнюю ось земляного полотна, хотя это
и связано с бросовыми работами и с нарушением второго откоса. Для этого
после перевода движения на временную ось насыпь уширяется, как показано
пунктиром на рис. 17-Х1, с тем, чтобы постепенно отрихтовать путь с временной
оси на старую ось, но уже на новой отметке. В этом случае и вправо от вре-
менной оси можно отсыпать основную площадку земляного полотна на рас-
стояние 2,20 м.
Наименьшее расстояние от оси существующего пути до точки, начиная
с которой можно производить отсыпку откоса (2,50 м), слагается из половины
3 10
ширины существующей балластной призмы (обычно — = 1,55 м), заложения
ее откоса при средней толщине балласта 0,50 м и полуторных откосах и ми-
нимального расстояния 0,20 м между подошвой откоса балластной призмы
и точкой 1.
На рис. 18-XI показаны типовые решения для характерных разновидно-
стей указанных выше поперечных профилей в насыпи и выемке, при подъем-
ке и подрезке и при переустройстве как без перерыва, так и с перерывом
движения.
На выбор типа поперечника оказывают влияние:
1) величина и характер изменения отметки СГР;
2) возможность смещения оси существующего пути;
3) наличие и стоимость дренирующих грунтов и балласта;
4) возможные интервалы («окна») в движении поездов для работ по рекон-
струкции;
5) перспективы строительства второго пути.
Наиболее желательным с точки зрения объемов работ и удобства их
производства является I тип поперечника при Ай' < Айтах, т. е. без на-
рушения откосов существующего полотна. При проектировании продольного
профиля следует стремиться к таким досыпкам, которые позволят приме-
нить этот тип. Если А/г' > Айгаах, то при I типе приходится нарушать оба
откоса, что не всегда желательно, особенно в местах, где откосы укреплены
или расположены трубы или другие постоянные сооружения. В этих слу-
чаях для сохранения одного из откосов можно перейти ^к поперечнику
II или III типа.
Поперечный профиль II типа выполняется с постоянным смещением оси
и может быть применен в тех случаях, когда такое смещение возможно. По-
перечники этого типа могут применяться при небольшой стоимости балласта,
но даже в этих условиях в большинстве случаев применение II типа при боль-
ших досыпках (более 1 м) становится неэкономичным.
При значительных Ай и высокой стоимости балласта, когда тип II стано-
вится явно неэкономичным, приходится применять III тип попереч-
ника.
При прочих равных условиях предпочтение должно отдаваться тем типам,
которые не только являются более экономичными, но и позволяют применить
более совершенные и производительные средства механизации работ.
208
ГЛАВА XI
§ 3. ПОДБОР РАДИУСОВ КРУГОВЫХ КРИВЫХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
РИХТОВОК МЕТОДОМ УГЛОВЫХ ДИАГРАММ
Теоретические основы метода угловых диаграмм
В процессе эксплуатации под влиянием воздействий подвижного состава
обычно происходит нарушение правильного геометрического очертания оси
пути в прямых и кривых. При переустройстве линии приходится производить
работы по реконструкции плана. К числу таких работ относится прежде всего
проектирование переустройства кривых, т. е. корректировка их параметров
(радиуса, длины переходной кривой и пр.) и выправка кривой, т. е. приведе-
ние ее к правильному геометрическому очертанию.
В отличие от проектирования плана новой линии, где разбивка кривых
производится относительно тангенсов, при проектировании переустройства
основой для полевых разбивок и расчетов служит положение существующей
оси пути. Это обстоятельство и привело к необходимости разработки таких
методов расчета плана при переустройстве, при которых проектное положение
оси пути определялось бы расстоянием от оси существующего пути.
Для расчета выправки кривых эксплуатируемых линий
нашли применение способы расчета, основанные на измерении стрел кривизны:
аналитический метод проф. П. Г. Козийчука и графоаналитические способы
проф. П. Г. Козийчука, А. Т. Крагеля, М. Д. Поликарпова, М. А. Макурова
и др., а также расчет кривой при помощи прибора И. Я- Туровского. Все эти
способы дают удовлетворительные результаты для целей эксплуатации, так
как в процессе текущего содержания пути важно добиться прежде всего по-
стоянства кривизны криволинейных участков пути, чтобы обеспечить плав-
ность движения поездов. Для этого достаточно обеспечить плавное изменение
стрел кривизны и не обязательно строго устанавливать геометрические пара-
метры каждой кривой.
При проектировании плана переустраиваемой линии необ-
ходимо точно определить и выдержать параметры каждой кривой. В этих усло-
виях оказывается целесообразным применение так называемого способа угло-
вых диаграмм, впервые предложенного проф. И. М. Зубовым в 1913 г. и впослед-
ствии детально разработанного коллективом работников Ленгипротранса под
руководством канд. техн, наук И. В. Гоникберга и инж. Ф. В. Березина.
Угловой, диаграммой называется график, выражающий зависимость
угла поворота а от длины кривой К, т. е. « = /(/<)• Так как длина кри-
„ тс/?а° 7ta°
вой равна д = ~j 80” ’ или =а₽ад где арад~ ।go > то Угол пов°Рота КРИ*
вой может быть выражен через ее радиус и длину, как безразмерная
величина
_ К
“рад ~ •
Сущность построения угловой диаграммы поясняется рис. 19-XI,
где вдоль неправильной в геометрическом отношении кривой движется
точка, занимая последовательно положения 1, 2, 3 и т. д Касательные,
проведенные к кривой, составляют с начальной касательной X — X соот-
ветственно углы «1 = 0; а2; аз и т. д. Будучи отложены в некотором мае--
штабе по оси ординат в радианах, эти величины определяют положение
угловой линии на угловой диаграмме.
Угловая линия правильной круговой кривой есть прямая линия, так
как при R = const угол поворота есть функция первой степени от К.
Обозначая угол наклона угловой линии к оси К через ф, получим
*^-^=4 (4)- - <"-х»
проектирование переустройства однопутных железных ДОРОГ
209
Следовательно, тангенс угла наклона угловой линии численно равен
кривизне •= и имеет размерность кривизны, так как по оси К откладываются
К
линейные величины, а по оси а— безразмерные. Отсюда вытекает первое
свойство угловых диаграмм: каждому радиусу правильной круговой кри-
вой соответствует определенный угол наклона угловой линии. Чем больше
радиус круговой кривой, тем меньше кривизна и, следовательно, меньше
угол наклона угловой линии к оси абсцисс (рис. 20-XI).
Второе свойство угловых диаграмм заключается в следующем.
Пусть на кривую АВ наложена гибкая нерастяжимая нить, закрепленная
в точке А (рис. 21-XI). Если распрямлять нить, оставляя ее в натянутом поло*
жении, то каждая точка ее описывает кривую, называемую эвольвентой.
Длина эвольвенты может быть полу-
чена из следующих соображений.
Приращение длины эвольвенты
на элементарном участке ds равно
de = ds tg Д<р, где Д<р— изменение угла
между касательными к кривой в рас-
Рис. 20-XI. Угловые диаграммы
правильных круговых кривых раз-
ных радиусов
Рис. 19-XI. Сущность построения угловой
диаграммы
сматриваемой точке В и точке, отстоящей на ds от нее. Ввиду малости
угла Д<р можно принять tg Д<р = sin Д<р = Д<ррад. Тогда de = dskq = (<рА—
s
— фг) dsf а длина эвольвенты равна в общем виде е — J (фх — ф2) ds, Для
о
5
круговой кривой при постоянном радиусе: (фХ — <pt) Тогда
А
s
1 (' S2
- R sds- 2R ,
b
или, обозначая длину кривой через К, имеем
е =
(12-Х1>
/<арад _ №
2 “ 2R
так как арад = *^-
Угловая линия представляет прямую. Площадь, ограниченная ею и
осью абсцисс, равна
Сопоставляя это выражение с (12-XI), получаем второе свойство
угловой диаграммы: площадь угловой диаграммы от начала кривой до
какой-либо точки кривой равна длине эвольвенты данной точки кривой.
Площадь угловой диаграммы имеет, следовательно, линейную раз*
мерность.
210
ГЛАВА XI
* Второе свойство • угловой диаграммы используется для определения
смещений при проектировании реконструкции плана Так, например, если
необходимо вместо существующей кривой уложить кривую, начинающуюся
в той же точке, но.большего радиуса (7?„j>7?c), каждая точка существую-
щей кривой должна быть сдвинута в новое положение, показанное на чер-
теже пунктиром (рис. 22-XI). Величины сдвижек, необходимых для обеспе-
чения нового положения кривой, определяются по угловым диаграммам как
разности эвольвент.
Так, в точке б сдвижка Дб, или, как ее принято называть, рихтов-
ка, определится как разность эвольвент точки б существующей и проек-
тируемой кривой: Д6 = бб"— бб'. Так как длина эвольвенты равна площади
угловой диаграммы, то, построив угловые диаграммы существующей аб2
и проектируемой кривой абг имеем
Дб = бб" — бб' = пл. аб2б — пл. аб{ б = пл. аб2 бг.
Аналогично, рихтовка в любой точке также равна разности площадей
угловых диаграмм существующей и проектируемой кривых, например, в се-
чении хх рихтовка равна площади алухг (-и).
При пользовании методом угловых диаграмм следует иметь в виду, что
при определении рихтовок принимается, что длина кривой до и после
реконструкции остается не-
изменной. На самом деле при рих-
Рис. 21-XI. Второе свойство угловой
диаграммы
Рис. 22-XI. Определение рихто-
вок при изменении радиуса пра-
вильной круговой кривой
товке длина кривой несколько изменяется за счет увеличения или уменьше-
ния зазоров в стыках.
Но при обычных рихтовках, вызывающих незначительное изменение
длины линии, эта условность не отражается на степени точности подсчета.
В тех случаях, когда это допущение дает ощутительную погрешность при
решении задач по реконструкции плана линии (например, когда требуется
значительное смещение оси пути), в расчет необходимо вводить соответствую-
щие поправки, как это изложено в § 5 данной главы.
Другой условностью метода угловых диаграмм является то, что получен-
ные в результате расчета рихтовки, направленные по эвольвенте, при разбивке
в поле откладываются по прямой. Как показали контрольные подсчеты, такое
допущение в подавляющем большинстве случаев находится в пределах точ-
ности подсчетов и менее 0,01 ль
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
211
Построение и анализ угловых диаграмм существующих кривых
Для построения угловой диаграммы существующей кривой необходимо
знать углы ср между начальной касательной и касательными, проведенными
к кривой в ряде характерных точек, обычно через каждые 20 м. Исходные дан-
ные для определения углов <р устанавливаются в процессе полевых работ.
Для этого при пикетаже производится разбивка кривой на
участки, начиная с точки, заведомо лежа-
щей до видимого начала кривой.
Через каждые 100 м (обычно на пике-
тах), а в кривых малого радиуса через 80 и
даже через 60 м назначаются стоянки
теодолита, при помощи которого замеряют-
ся углы а между этими основными хорда-
двадцатиметровые
касательная
б)
с)
'а -
начальная Cm t
Ст. 3
Ст. 2
диаграмм суще-
Рис. 23-XI. Обоснование построения угловых
ствующих кривых
д-г
ми, соединяющими точки стоянки инструмента (рис. 23,«-XI). Часто для то-
го, чтобы облегчить полевые съемочные работы и создать надежный базис
для последующей разбивки кривой, на определенном расстоянии от оси пути
укладывается так называемый марочный ход.
На каждой двадцатиметровой отметке при помощи горизонтальной рейки
(см. рис. 7-XIV) определяются расстояния от основной хорды или от мароч-
ного хода до кривой, так называемые стрелы f (рис. 23,б-Х1).
Искомые углы наклона <р определяются в следующем порядке. Сначала
определяются углы наклона основных хорд к начальной касательной Р:
Pi = а*; Рг = ai 4- аз = Рг т Рз = ocj а2 4* аз = Рг 4~ аз
и вообще
P™ = Pm-i-am. (13-XI)
Последнее значение угла р равно общему углу поворота кривой
Р„ ~ а> 4- а2 4* аз 4- • •• + ал = а-
Дуга, стягиваемая каждой основной хордой (см. рис. 23, б-XI), разбита
при пикетаже на двадцатиметровые отрезки («двадцатки»), в концах кото-
рых замерены стрелы Д; f-2\ /з и ft, перпендикулярные к основной хорде.
Углы между каждой хордочкой-двадцаткой и основной хордой обозначают-
ся через у, а искомые углы между хордочками-двадцатками и начальной
касательной — через <р.
212
ГЛАВА XI
Очевидно,
ф1 = ₽т —Yi; ф2=₽т —Т2
и вообще
Ф„=Рт-Т„. (14-Х 1>
Принимая длину каждой хордочки-двадцатки равной 20 м, что дает
относительную ошибку к фактической длине дуги кривой менее 1/2 000
и не сказывается на точности расчетов, можно записать:
sin у г = ; sin у2 = ’
или, обозначая f2— fi через Af», получим siny2=^y и вообще
siny„=>. (15'Х1>
Так как углы у малы (не более 5—6°), то с достаточной для расчетов
точностью можно принять синус угла равным его радианной мере, т. е.
sinY= 20 —'Урад. (16-Х1>
начальная
Тогда, выражая все углы
в формуле (14-XI) в радианах,
получим
<p„=₽m-4£-- <i7xi>
При проектировании вы-
правки кривых делается допу-
щение, что существующая кри-
вая впределах каждой
двадцатки имеет пра-
вильное очертание.
Тогда касательная, проведенная к середине кривой в пределах двадцатки,
параллельна хорде, стягивающей эту двадцатку, и составляет с начальной
касательной такой же угол <р, что и хорда (рис. 24-XI). Это обстоятельство
учитывается и при построении угловых диаграмм.
Все подсчеты для построения угловых диаграмм существующих кривых
должны производиться с определенным количеством знаков, гарантирующим
получение рихтовок с точностью до 0,01 м. Расчеты производятся в ведомости 1
(табл. 2-XI), в левой части которой подсчитываются величины, необходимые
для построения угловой диаграммы существующей кривой, а в правой части
(начиная с гр. 8) — подбор радиуса и определение рихтовок.
В левой части ведомости (см. табл. 2-XI) выписываются данные полевых
измерений: пикетаж (гр. 1), углы а между основными хордами или звеньями
марочного хода в градусах и двадцатикратной радианной мере (гр. 2) и
стрелы f (гр. 4). В случае съемки от марочного хода все стрелы увеличи-
ваются на постоянную величину — расстояние до марочного хода. На осно-
вании этих данных подсчитываются двадцатикратные значения углов фрад:
20 фрад — 20 / Ррад 2^ — 20 Ррад Af.
1 Пример расчета кривой приведен по материалам пособия к курсовому и диплом-
ному проектированию ЛИИЖТ — В. О. Кетлер и Л. 3. Прасов. Проектирование
реконструкции железных дорог и вторых путей. Ленинград, 1957.
Таблица 2-X t
Ведомость расчета кривой №
Перегон........................................................................................... ...... Кривая влево
Полевые данные ± Д 1 ’ <1 1 Ч О- о сч Ис: Зц| 7 Пикетаж НКК. ККК, нпк, кпк 8 Вычисление площади угловой диаграммы проектируемой кривой Рихтовки без учета переход- ной кривой Устройство переходной кривой
Пике- таж а® 20 Зрад f 4 ± Д 1 5 =t ч 3. К X 9 к.г 10 1 4 ~ 2R 1 1 х “рад 12 ^прарад шп 14 S 16 £ 17 Окончатель- ные рихтов- ки
влево вправо 15
ПК + 1 20 “п(рад) 2 "^рад 3
2 13
о м 6 влево 1 вправо 8
249 60 80 Г45' 0,611 0 0 0 0 0 НПК1 2494-84,87 _ НКК. 250+2+87. КПК1 2504-64,87 КПКа 251+22,39 _КК К. 251+62,39-, НПК2 252+02,39 15,13 35,13 55,13 75,13 95,13 115,13 135,13 17,бТ 37,61 57,61 юверкс 229 1234 3 039 5645 9050 13 255 18 260 = D 1 1 " | 0,00081967 1 . 1 3,970 8,479 12,988 >8,489 1 1 15,501 । | 0,188 1,011 2,491 4,627 7,418 10,865 14,967 19,471 23,980 28,489 0,01 0. 0,20 0,41 0,45 0,46 0,61 0,68 0,62 0,45 0,16 0,02 0 “13 35,13 55,13 75J_3 62,39 42,39 22,39 02,39 о’оТ 0,15 0,39 0,44 0,44 0,44 0,44 0,42 0,26 0,04 0 0,02 0 0,05 0,02 0,01 0,02 0,17 0,24 0,20 0,19 0,12 0,02 0
250 20 40 60 80 0,611 7+5' 3,055 3,316 0,623 1,026 1,230 0,985 0 ч Ч Ч 0,623 0,403 0,204 0,245 0,985 -0,012 0,208 0,407 0,856 1,596 0,012 0,196 0,603 1,459 3,055
251 20 40 60 80 2,705 Зс11' 16,580 4,427 1,132 1,592 1,514 0,903 0 1 1 1 + + I 1,132 0,460 0,078 0,611 0,903 2,184 2,856 3,394 3,927 4,219 5,239 8,095 11,489 15,416 19,635
252 20 1,111 0’14' 8,854 4,508 0,060 0 1 + 0,060 0,064 4,367 4,487 24,002 28,489
1 0,081 | | | Ха = 12’55' 2>рал = 0,22544 Проверки: 20 1 7рпл, ~ 2 . 1 Ррад! 4,508 Основная щ « 4,509
«•20 [41)Вд = 28,489
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 213
214
ГЛАВА XI
Это облегчает подсчет площади угловой диаграммы существующей кривой
в гр. 7 как нарастающую алгебраическую сумму значений гр. 6.
Последовательность расчетов в ведомости принята таким образом, что
позволяет параллельно с вычислениями производить контроль расчетов,
что исключает появление случайной ошибки.
В левой части ведомости выполняются следующие проверки:
1. Последнее значение угла 0, как следует из формулы (13-Х), должно
быть равно углу поворота всей кривой а или в двадцатикратных значениях,
принятых в ведомости: 2О0рад = 20арад.
2. В пределах каждой основной хорды сумма положительных А/ должна
равняться сумме отрицательных А/ и каждая сумма в отдельности
должна быть равна по абсолютной величине наибольшей на данной основ-
ной хорде стреле.
3. Проверка, обеспечивающая безошибочность всех вычислений
в левой части таблицы, заключается в том, что в точках стоянки инстру-
мента площадь угловой диаграммы существующей кривой
Рис. 25-XI. Угловые диаграммы существующей и проектируемой кривой
в табл. 2-XI), до данной стоянки. Здесь п — количество двадцаток в каж-
дой последующей основной хорде. Эта проверка основана на том, что
в пределах каждой хордочки-двадцатки сумма А/ равна нулю, а поэтому
2 (20 0рад - А/) = 2• 2О0рад = п • 2О0рад.
Для построения угловой диаграммы (рис. 25-XI) необходимо было бы
откладывать по ординатам значения <ррад = 0рад — В ведомости же по-
лучены двадцатикратные значения этих углов. Для того чтобы избежать
дополнительных вычислений, связанных с необходимостью делить данные
гр. 6 на 20, для построения угловой диаграммы используется вспомогатель-
ный переносный масштаб, в двадцать раз отличающийся от основного
масштаба построения. В качестве основного масштаба обычно
применяется: горизонтальный масштаб (масштаб длин) — 1 см = 10 м,
вертикальный масштаб (масштаб углов) — 1 см = 0,02 рад.
В качестве вспомогательное о масштаба углов приме-
няется масштаб — 1 см = 0,4 рад. Для этого на оси ординат угловой
диаграммы удобно привести две шкалы — для основного и вспомогательного
масштабов. При нанесении ординат пользуются масштабом с более подробной
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 215
шкалой и переносным масштабом, изготавливаемым на отдельном куске бумаги.
Значения углов откладывают в середине соответствующей двадцатки, так
как направление хордочки-двадцатки совпадает с касательной, проведенной
к середине кривой на двадцатиметровом участке (см. рис. 24-XI).
Так, значение 20<ррад, соответствующее по ведомости пк 251 + 00, откла-
дывается на пк 250 4-90, значение 20фрад на пк 2514-20 откладывается на
пк 251 4- Ю и т. д. Последняя ордината будет отложена, таким образом,
не в точке конца полевых замеров, а на 10 м левее, В точке конца поле-
вых замеров откладывается полный угол
ординаты (нулевое) может откладываться в
точке начала полевых замеров, тогда рас-
стояние между двумя первыми . ординатами
составит 10 м.
Очертание угловой диаграммы существую-
щей кривой дает возможность судить об ее
состоянии. Кривая на рис. 26, п-XI сбита, о
чем свидетельствует ломаное очертание ее
угловой линии. Эта кривая имеет все же
некоторый средний радиус, примерная вели-
чина которого характеризуется наклоном
угловой линии, показанной пунктиром.
На рис. 26, 6-XI изображена угловая
диаграмма сбитой кривой, состоя-
щей из двух частей, имеющих резко раз-
личные значения радиусов: в первой по-
ловине радиус больше, а во второй —
меньше. Такие кривые называют состав-
поворота а. Первое значение
Рис. 27-XI. Угловая диаграмма
круговой кривой с переходными
кривыми
н ы м И.
В случае наличия в пределах сбитой кривой прямой вставки на угловой
диаграмме появляется горизонтальный участок (рис. 26, е-XI). Часто в про-
цессе эксплуатации на концах кривых появляются так называемые «отбои»,
т. е. небольшие обратные уголки (рис. 26, г-Х1).
216
ГЛАВА XI
Переходные кривые, очерченные, как известно, по кубической параболе,
изображаются на угловой диаграмме криволинейными участками (рис. 27-XI),
так как угол поворота в пределах переходной кривой нарастает пропорцио-
нально квадрату длины.
Подбор радиуса и определение рихтовок при выправке
существующих кривых
Радиус должен быть подобран так, чтобы для постановки сбитой кривой
в проектное положение можно было бы ограничиться наиболее целесообраз-
ными по величине и направлению рихтовками.
При подборе радиуса необходимо определить элементы кривой, точное
положение кривой в пикетаже и рихтовки существующей кривой.
Угловая линия проектной кривой должна обеспечить:
1) вписывание кривой в заданный угол поворота, т. е. касание ее обоих
тангенсов;
2) достижение рихтовок, приемлемых по величине и направлению;
3) подбор переходной кривой такой длины, при которой будет обеспечи-
ваться получение необходимых по направлению и целесообразных по величине
окончательных рихтовок.
Вписывание кривой в общий угол будет обеспечено,
если рихтовка в точке конца полевых замеров равна нулю и угол поворота
кривой подобранного радиуса точно равен углу поворота существующей
кривой.
Так как рихтовка в каждой точке выражается площадью угловой
диаграммы между угловыми линиями существующей и подобранной кривой,
то, следовательно, для выполнения требования вписывания подобранной
кривой в существующий угол необходимо, чтобы в точке конца полевых
замеров Б (рис. 28-XI) разность площадей угловой диаграммы существую-
щей Qc и подбираемой Пп кривых равнялась нулю, т. е. йс— Qn = 0, для
чего необходимо, чтобы Qc = Q„.
Подсчитывать и сопоставлять площади угловой диаграммы для разных
вариантов угловой линии подбираемой кривой было бы очень долго и кропот-
ливо. Но в этом и нет необходимости, так как для вписывания правильной
кривой в общий угол поворота можно использовать следующую простую гео-
метрическую закономерность.
Для обеспечения вписывания необходимо, чтобы йс, подсчитанная в ле-
вой части ведомости, равнялась Qn (площадь трапеции АВББ') (см. рис. 28-XI).
Площадь АВББ' состоит из площади треугольника АВ В' и прямоугольни-
ка ВББ'В'. Обозначая ВБ через X, получим:
^п=7<ПР2ИраЛ + Харад, или Йп=арад^£ + х) . (18-XI)
2^
Величина есть средняя линия трапеции АВББ', располагаю-
щаяся на половине высоты трапеции, Де. в расстоянии от оси абсцисс.
Таким образом, независимо от величины радиуса подбираемой кривой,
условие вписывания (Qn = Qc) будет удовлетворено, если средняя линия
д / \
трапеции на высоте будет иметь длину I 4- X I . Для этого угло-
вая линия должна быть проведена через некоторую точку с координатами
Хск = + X = —— , причем Хск измеряется от конца полевых замеров
арад
(точка Б на рис. 28-XI) и Хск = . Эта точка носит название СК —
точка середины кривой.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
217
Соблюдение второго требования — получение желательных
по величине и направлению рихтовок — достигается соответствующим под-
бором положения угловой линии проектируемой кривой.
Величина рихтовки в данной точке Др определяется разностью площа
дей до этой точки угловой диаграммы существующей юс и проектируемой
кривой соп:
ДР = ь)п — wc (м). (19-XI)
Направление рихтовок определяется знаком разности площа-
дей угловых диаграмм проектной и существующей кривых.
Если йп )> юс или соп — (ос 0- то эвольвента проектной кривой боль-
ше эвольвенты существующей кривой, рихтовка положительна и направ-
лена внутрь кривой, т. е. она одноименна с направлением кривой (кривая
вправо — рихтовка вправо,
Рис. 28-XI. Определение положения точки СК и Рис. 29-XI. Определение направ-
назначение контрольных точек ления рихтовок
Если (оп ®с или ®п — сос <С 0, то рихтовка отрицательна и направ-
лена наружу кривой, т. е. она разноименно с углом поворота (кривая
вправо — рихтовка влево и наоборот) (рис. 29, 6-XI).
Соотношение площадей существующей и подбираемой кривой в любой
точке (оп и (ос определяется на основании рассмотрения угловой диаграммы
этих кривых и расчетной для нее ведомости (см. табл. 2-XI).
При этом наибольшие и наименьшие рихтовки получаются в точках
пересечения угловых линий существующей и проектируемой кривой (точки
1,2,3 и 4 на рис. 28-XI), так как именно в этих точках разность (оп — <ос
приобретает наибольшие или наименьшие абсолютные значения.
Требования к рихтовкам зависят от конкретных условий
проектирования выправки плана линии. В ряде случаев целесообразно при-
держиваться определенной направленности рихтовок: дву-
сторонних или односторонних.
Двусторонние рихтовки целесообразны, когда требуется
обеспечить минимальные по абсолютной величине рихтовки для того, чтобы
разместить выправленный путь на существующем земляном полотне.
Односторонние рихтовки целесообразны, а иногда и необ-
ходимы, когда нежелательно нарушение одного из откосов ввиду наличия на
нем укреплений или постоянных сооружений, а также когда намечается соору-
жение второго пути и все рихтовки должны, как правило, делаться в сторону
присыпаемого второго пути.
Таким образом, двусторонние рихтовки могут быть признаны желатель-
ными только в том случае, когда они получаются небольшими по абсолютной
218
ГЛАВА XI
величине и не требуют уширения земляного полотна, в противном случае
уширение придется делать с разных сторон, что нежелательно. Если не удается
получить небольшие по величине рихтовки, не связывая себя их направлением,
необходимо задаться направлением рихтовок так, чтобы все уширения полотна
и нарушения откосов производились с той стороны, где они окажутся более
приемлемыми. Абсолютная величина рихтовок в этом случае обычно ока-
зывается больше, чем в первом случае.
Наконец, могут встретиться случаи, когда в определенных точках кривой
необходимо обеспечить нулевую или близкую к ней рихтовку. Такое решение
может иметь место в случае расположения на кривой постоянных сооружений,
которые нежелательно подвергать переустройству, — малых мостов, подпор-
ных стенок и т. д. (например точка 5 на рис. 28-XI). Часто для того чтобы обе-
спечить нулевую рихтовку в такой определяющей точке, приходится мириться
с тем, что на протяжении всей кривой рихтовки несколько возрастут.
Поэтому прежде чем намечать положение угловой линии проектируемой
кривой, следует уточнить требования к рихтовкам в каждом конкретном случае
выправки кривой. Ввиду невозможности заранее предвидеть величину и на-
правление рихтовок, подбор радиуса проектируемой кривой производится
несколькими попытками.
Угловая линия, соответствующая определенному значению радиуса под-
бираемой кривой, проводится через точку СК с таким расчетом, чтобы по воз-
можности удовлетворить поставленным требованиям. Получившийся при этом
Д’
радиус может быть определен как R —------(м), причем длина кривой опре-
арад
деляется по масштабу, как показано на рис. 28-XI.
Полученная величина радиуса должна быть округленас тем боль-
шей точностью, чем больше угол поворота, так как при больших углах пово-
рота даже небольшое изменение радиуса может привести к значительному
изменению величины рихтовок.
Рекомендуется при угле поворота до 10° округление производить до 25 м
и соответственно:
При угле поворота
» » »
» » »
10—20°
20—30э
более 30°
округление производить до 10 м
» » » 5 »
» » » 1—2 »
По округленному значению радиуса Rnp определяется проектная длина
кривой КпР ~ R пр араД и пикетное значение начала и конца круговой кри-
вой: пк НКК = пк СК — ; пк ККК=пк НКК+Кпр, где пк С/<=пк Б —
— Хек — пикетное значение точки конца полевых замеров.
Для того чтобы проверить, насколько удачна данная попытка назначения
радиуса, рекомендуется предварительно определять рихтовки только по
характерным, так называемым контрольным точкам.
Такие контрольные точки целесообразно намечать в местах, характерных
по величине рихтовок (точки 1, 2, 3 и 4 на рис. 28-XI пересечения угловой
диаграммы существующей и проектируемой кривой), или в точках, где необ-
ходимо обеспечить заданную (например нулевую рихтовку в точке 5 на рис.
28-XI). Контрольные точки подбираются на двадцатках, так как в этих точ-
ках подсчитывается в ведомости площадь угловой диаграммы существующей
кривой <ос.
При определении рихтовок в контрольных точках необходимо учитывать
последующую сдвижку кривой внутрь от устройства переходной кривой 8.
Окончательная рихтовка в любой точке существующей кривой равна алгебраи-
ческой сумме рихтовки круговой кривой и сдвижки от переходной кривой '.
Д = -4- Др Ч- 8 (az).
(20-XI)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
219
Сдвижка от переходной кривой определяется по расстоянию от НПК
до данной точки в зависимости от места ее расположения:
в зоне от НПК до НКК
в зоне от НКК до КПК
(I__S)3
8=Р-------6ЙГ (лг) (216-х I)
и в пределах сдвинутой круговой кривой
/2
2Tr(m)- (21B-XI)
Здесь I — длина переходной кривой и s — расстояние от НПК До рас-
сматриваемой точки.
Влияние переходной кривой можно учесть приблизительно и при нане-
сении угловой линии круговой кривой, стремясь к тому, чтобы рихтовка без
учета переходной кривой Лр была направлена наружу кривой и равна примерно
сдвижке р. Для этого рекомендуется наносить угловую диаграмму так, чтобы
площади, заштрихованные на рис. 28-XI, каждая в отдельности равнялись
сдвижке р.
Определение рихтовок в контрольных точках целесообразно производить
в ведомости, приведенной в табл. 3-XI.
Т аблица 3-XI
Ведомость подсчета рихтовок в контрольных точках
В ведомости указываются пикеты и плюсы контрольных точек (гр. 1)
и площади угловой диаграммы существующей кривой до данной контрольной
кривой (гр. 2), взятые из гр. 7 левой части ведомости, заполненной для суще-
ствующей кривой. В гр. 3—6 вычисляется площадь угловой диаграммы проек-
тируемой кривой.
На участке от НКК до ККК (от точки А до точки В' на рис. 28-XI)
площадь угловой диаграммы определяется как площадь треугольника
К К2
имея в виду, что а =, получим а>п =-7^ .
- = д, будем иметь <оп = К2д.
К "Храп
0)п = --. ИЛИ,
1
Обозначая
ЛК
Площадь угловой диаграммы проектируемой кривой правее точки ККК
(точки В' на рис. 28-XI) определится по формуле
йп = Kip q 4- харад (az),
где Кпр — длина проектируемой круговой кривой t (az);
х — расстояния от ККК до данной контрольной точки;
/арад — полный угол поворота кривой в радианах.
(22-Х I)
220
ГЛАВА XI
Для вычисления площади угловой диаграммы проектируемой кривой
в гр. 3 выписываются расстояния К от НКК КР данной точки, лежащей
в пределах круговой кривой, а для точек, расположенных правее точки ККК—
расстояния х от ККК до рассматриваемой точки. По полученной в гр. 6 площа-
ди угловой диаграммы проектируемой кривой и площади угловой диаграммы
существующей кривой определяются рихтовки Др без учета переходной кривой
(гр. 7). Затем назначается длина переходной кривой / и определяются точки ее
начала и конца в пикетаже. Зная расстояние от НПК до рассматриваемой кон-
трольной точки и зону переход-
Рис. 30-XI. Корректировка рихтовок за счет
изменения радиуса проектируемой круговой кри-
вой
ной кривой, в которую попадает
данная точка, подсчитывают
сдвижки от переходной кривой 8,
а затем и окончательные рих-
товки Д в контрольных точках.
Величина и направление
рихтовок в контрольных точках
позволяют судить о том, на-
сколько удачно намечена первая
попытка подбора радиуса про-
ектируемой кривой. Если рих-
товки в контрольных точках не
удовлетворяют поставленным
условиям, необходимо предпри-
нять попытку их улучшения,
задаваясь другими значениями
длины переходной кривой или
другой величиной радиуса кру-
говой кривой.
Увеличение длины переходной кривой вызывает
большее смещение внутрь кривой. Этим обстоятельством можно вос-
пользоваться для того, чтобы уменьшить рихтовки, направленные наружу,
или, наоборот, увеличить в случае надобности рихтовки, направленные внутрь
кривой.
Наоборот, при нежелательности рихтовок, направленных внутрь, или
с целью их уменьшения можно применять переходную кривую меньшей длины,
но не менее допускаемой по НиТУ.
Регулирование величины и направления рихтовок при помощи измене-
ния длины переходной кривой возможно в сравнительно небольших пределах.
Кроме того, при стесненном плане бывает невозможно увеличить длину
переходной кривой.
Тогда приходится изменять радиус круговой кривой,
намечая новое положение угловой линии проектируемой кривой и повторяя
весь расчет вновь.
Вопрос о том, в какую сторону следует изменить радиус круговой
кривой для того, чтобы получить требуемые по величине и направлению
рихтовки, решается на основании сравнения площадей угловых диаграмм
существующей и проектируемой кривой. Так, на рис. 30-XI в левой
части кривой (сечение а — а) соп>ис и рихтовки направлены вправо
(внутрь кривой). Уменьшить их можно только изменением радиуса круговой
кривой, так как переходная кривая, сместив круговую кривую внутрь,
еще больше увеличит рихтовки вправо (внутрь кривой). Следовательно, для
уменьшения рихтовок, направленных внутрь кривой, необходимо уменьшить
площадь юп, что можно достичь, уменьшив радиус круговой кривой
(Rn<Ri).
Из всех попыток подбора радиуса по контрольным точкам к дальнейшему
расчету принимается наиболее удачная и только применительно к ней в правой
части ведомости расчета кривой производится определение рихтовок по всем
двадцаткам заданной кривой.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
221
В правой части ведомости подсчитываются площади угловой
диаграммы подбираемой кривой по формуле ып =№</ или последовательным
суммированием приращения площади угловой диаграммы в пределах каждой
следующей двадцатки.
Прежде чем определять рихтовки по всем двадцаткам, необходимо
убедиться, что соблюдено главное условие вписывания кривой
в общий угол поворота: Qn = Qc.
Величина рихтовки без учета переходной кривой (гр. 15 ведомости) опреде-
ляется как разность юп—о)с, а направление рихтовок — по знаку этой разности.
Для определения сдвижек от переходной кривой необходимо определить рас-
стояние s от НПК до ближайшего к нему конца каждой двадцатки, а затем
подсчитать сдвижки в зависимости от зоны, в которую попадает данная двад-
цатка [формулы (21-XI)].
Полученные окончательные рихтовки, равные алгебраической сумме рих-
товок от круговой и сдвижек от переходной кривой, должны быть снова под-
вергнуты критическому анализу с точки зрения возможности уменьшения их
величины или изменения направления в первую очередь за счет изменения
длины переходной кривой.
По результатам расчета кривой в производственных условиях составляется
так называемая эпюра разбивки кривой, в которой указываются
ординаты от марочного хода.
Подбор радиуса и определение рихтовок изложенным выше методом угло-
вых диаграмм в сложных случаях проектирования реконструкции плана пред-
ставляют известные затруднения и требуют, как правило, нескольких попыток
расчетов прежде, чем будут получены необходимые по величине и направлению
рихтовки. В таких случаях решение задачи может быть существенно облегчено
применением метода утрированного плана, излагаемого в § 4.
Кроме того, в ряде случаев изложенный выше порядок подбора радиуса
неприменим. Так, в случае составных кривых, когда отсутствует точка СД,
задача подбора радиуса значительно усложняется и может быть решена только
методом последовательного приближения. Метод утрированного плана дает
возможность подбора радиусов и для составных кривых. Этот вопрос также
рассмотрен ниже, в § 4.
§ 4. МЕТОД УТРИРОВАННОГО ПЛАНА1
Метод утрированного плана, являющийся развитием ме-
тода угловых диаграмм, разработан канд. техн, наук И. В. Гоникбергом и
обеспечивает простоту построения и расчетов, позволяя наглядно решать
задачу подбора радиусов, не делая при этом повторных трудоемких расчетов.
В основу метода утрированного плана положены принципы графоанали-
тического метода парабол, впервые изложенные проф. И. М. Зубовым в 1913—
1915 гг. Метод основывается на приемах корректировки рихтовок и элементов
кривой, полученных в результате первого варианта расчета (подбора радиуса),
выполненного по методу угловых диаграмм. Для расчета кривой необходимо
предварительно назначить в первом приближении радиус кривой и определить
для него рихтовки методом угловых диаграмм или любым другим методом.
Сущность метода утрированного плана заключается в следующем.
Пусть имеем сбитую существующую кривую (рис. З1,п-Х1). Методом уг-
ловых диаграмм в качестве первой попытки подобрана кривая радиуса р
и получены положительные, направленные к центру кривой рихтовки (пока
без учета переходной кривой). Если принять ось кривой р за ось абсцисс
(рис. 31, б-XI), то можно, отложив в некотором масштабе полученные рихтовки,
построить график рихтовок (в данном случае рихтовки отложены
вверх от оси р).
1 § 4 главы XI написан канд. техн, наук И. В. Турбиным под редакцией автора
учебника.
222
ГЛАВА XI
Для того чтобы изменить величину или направление полученных рих-
товок, необходимо изменить радиус кривой, в данном случае уменьшить
радиус до величины г < р. Тогда рихтовка существующей кривой относи-
тельно новой кривой радиуса г будет равна Дл = ДР — W, где N—нормаль —
расстояние между кривыми радиуса риг. Определив, как будет указано
ниже, это расстояние в каждой точке кривой, получим так называемый
утрированный план кривой радиуса г относительно кривой радиуса р
Рис. 31-XI. Сущность метода утрированного плана:
а —план кривых; б— график рихтовок н утрированный план; / — существующая сби-
тая кривая; 2— кривая радиуса р, назначенная в качестве первой (исходной) попыт-
ки: 3— кривая радиуса г, подбираемая для выправки кривой; 4 — график рихтовок
существующей кривой относительно исходной кривой радиуса р, полученный расче-
том по методу угловых диаграмм; 5 —график расстояний N между кривыми радиуса
риг или утрированный план кривой радиуса г относительно кривой радиуса р
(пунктир на рис. З1,б-Х1). Приняв тот же вертикальный масштаб; что
и для графика рихтовок, и наложив утрированный план на график рихтовок,
можно графически определить разность А,, —N в любой точке или рихтовку
существующей кривой по отношению к кривой радиуса г (Аг на рис. 31, б XI).
Как будет показано ниже, построение утрированного плана для разных
радиусов подбираемых или корректирующих проектных кривых не сопряжено
с необходимостью производить дополнительные расчеты. Поэтому можно про-
верить большое количество вариантов изменения радиуса, непосредственно по
графику рихтовок контролируя получающиеся при каждом радиусе рихтовки.
Построение утрированного плана
Построение утрированного плана производится различно в зависимости
от соотношения радиусов исходной и подбираемой кривой. Принята следующая
система обозначений: s — радиус кривой, назначенной в качестве первой по-
пытки по угловой диаграмме, г и R — радиусы проектных подбираемых кри-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
223
вых, причем г<Ср; 7?>р в зависимости от того, в какую сторону изменяется
радиус корректирующей кривой по сравнению с радиусом исходной кривой.
Эти соотношения и определяют два случая построения утри-
рованного плана:
1) случай I, когда г<р;
2) случай II, когда 7?>р.
Целесообразно придерживаться определенного правила знаков.
При пользовании угловой диаграммой в качестве вспомогательного чертежа
для определения направления рихтовок по разности площадей угловых
диаграмм исходной о)р и корректирующей кривой ю рекомендуется во всех
случаях вычитать из площади ®р, ограниченной угловой линией р, площадь <о,
ограниченную угловой линией существующей кривой или кривых г или R:
Д — <»„ — ®.
При этом положительные рихтовки, как и ранее в методе
угловых диаграмм, будут соответствовать рихтовкам, направленным к ц е н т-
р у (внутрь кривой), а отрицательные — к вершине (наружу
кривой). Площади угловой диаграммы, заключенные между угловыми линиями
и расположенные под угловой линией исходной кривой р, будут
давать положительные приращения рихтовок, а площади, располо-
женные над угловой линией р — отрицательные. Поло-
жительные смещения откладываются на утрированном плане вверх, а отрица-
тельные— вниз от оси р.
Ниже рассматривается построение утрированного плана для обоих
случаев.
Случай 1 (г<р), т. е. для достижения желаемых по величине и направ-
лению рихтовок приходится уменьшать радиус корректирующей кривой
по сравнению с исходным радиусом р, назначенным в качестве первой попытки.
Для построения утрированного плана надо определить расстояния N между
кривыми радиусов риг. Эти расстояния определяются (рис. 32, п-Х1):
а) на участке от НКР до НКГ—как расстояние от прямой (тангенса)
до кривой радиуса р, определяемое площадью угловой диаграммы, напри-
мер абв на рис. З2,б-Х1.
б) па участке между НК, и ККГ — как разность между расстояниями
от прямой до кривой радиуса р и от прямой до кривой радиуса г (заштри-
хованная площадь авег).
Расстояния N на участке ЯКр — НКГ определяются площадью угловой
диаграммы кривой радиуса р:
где X — текущая
точки. Обозначив = А^к, получим М = №Д<ук,
координата — расстояние от НК? до рассматриваемой
т. е. расстоя-
ние между рассматриваемыми кривыми изменяется по закону
квадратной параболы с постоянным коэффициентом Дг/,<.
На участке от НК, до ККГ приращение расстояний между кривыми р
и г (считая от точки СК к точкам НКГ и ККГ) определится как
ДЛ/ = ^71---Ц = №Д9с,
2 I г р J
л 1 /1 И
А<7с-2
Из приведенных формул следует, что коэффициенты парабол утриро-
ванного плана численно равны половине разности кривизны исходной кривой
радиуса р и корректирующей кривой радиуса г.
224
ГЛАВА XI
На участке от HKf до НКГ это положение также справедливо, если
иметь в виду, что кривизна кривой радиуса г на этом участке равна — :
Л 1
оо
2р’
Для построения парабол утрированного плана необходимо знать коэф-
фициенты крайних или концевых парабол AqK и средней, так называемой
Рис. 32-XI. Построение утрированного плана при г < р;
а — план кривых; б — угловые диаграммы; в — утрированный план; г — техника
построения парабол
сопрягающей параболы—А^с. На практике для построения утриро-
ванного плана применяют специально изготовленные из прозрачного мате-
риала (целлулоида) лекала парабол с различными коэффициентами \q.
В рассмотренном I случае (г<р) принимается следующий порядок
построения утрированного плана:
а) определяются коэффициенты концевых парабол Л<ук по известному
исходному радиусу р. принятому по угловой диаграмме, и из готового
комплекта лекал парабол находятся лекала с требуемым А^к;
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 225
б) подобранное лекало концевой параболы располагается вершиной
в точке HKf, а затем КК?. Эти точки также известны по предварительному
расчету методом угловой диаграммы. Ось парабол должна располагаться
вертикально. По лекалам наносится утрированный план на участке от HIC
до НКГ и от до ККГ;
в) наносится сопрягающая парабола, которая должна коснуться конце-
вых парабол в точках, соответствующих HRr и ККГ, причем ось параболы
должна быть вертикальна.
При данном радиусе р, который определяет коэффициенты концевых
парабол и положение их вершин, выполняя условия, поставленные в пунк-
те «в», можно нанести бесчисленное множество сопрягающих парабол. Каждая
из этих парабол будет соответствовать определенному значению радиуса
корректирующей кривой г. Этот радиус может быть определен из выраже-
ния для коэффициента сопрягающей параболы. Так как
2 \ г р ) ’
то
г=т+г^ <23-Х1>
Положение точек касания сопрягающей параболы с концевыми пара-
болами, соответствующих //Кг и К.КГ для данного радиуса г, должно быть
уточнено аналитически, путем определения расстояния от извест-
ного НК.( (назначенного по угловой диаграмме) до НКГ'-
Kf,—Kr р — г . .
X = -^2—г- = «рад (Л).
Ордината точки касания сопрягающей и концевых парабол равна
Подбор сопрягающей параболы, а следовательно, и радиуса т, произ-
водится из условий получения требуемых по величине и направлению рих-
товок или решения других задач, возникающих в каждом конкретном
случае.
Порядок подбора радиуса кривой для случая г <р показан на рис. 33-XI. Пусть
в качестве исходной попытки по угловой диаграмме назначена кривая радиусом р=555 м
с началом и концом ЛА'р. При этом радиусе рихтовки положительны (направлены
к центру) и достигают значительной величины (см. график рихтовок, на котором поло-
жительные рихтовки отложены вверх, согласно принятому правилу знаков). Для того
чтобы уменьшить рихтовки, следует принять меньший радиус г < р.
Коэффициент
концевых парабол Д<?
J_______1_
к ~ 2 р 555
= 0,0009. Подобрав из комплекта
лекал парабол нужное, при Д^к = 0,0009, располагают концевые параболы, как показано
на рис. 33, а-Х1.
Подбор сопрягающей параболы производится с тем, чтобы получить наибольшее
ее совпадение с графиком рихтовок, что приведет к наименьшим значениям рихтовок
существующей кривой относительно подбираемой кривой Дг, так как Дг = Др — N.
Первая (Д<?с = 0,00013) и вторая (Д?с = 0,00015) попытки, хотя и приводили к за-
метному уменьшению рихтовок, но не могли считаться лучшими.
Третья попытка (Д?с = 0,00019) дает наилучшее совпадение сопрягающей параболы
с графиком рихтовок и наименьшие их значения, которые определяются графически
(Дг на чертеже).
Значение радиуса подобранной кривой
555
р ___
2 рД?с + 1 = 2-555-0,00019 -ф-1 = 457 м
Случай II имеет место, когда для получения желаемых по на-
правлению и величине рихтовок радиус корректирующей кривой необходимо
увеличить по сравнению с исходным. В этом случае утрированный
8 Зак. 1018
226
ГЛАВА XI
план так Же, как и при (г<р), состоит из участков двух концевых
и одной сопрягающей парабол. Однако в противоположность первому
случаю коэффициент концевых парабол, а также положение их вершин,
соответствующее точкам НК к. и КК% (рис. 34-XI), сразу найдены быть
не могут, так как являются функцией неизвестного пока радиуса R, который
и надлежит определить в процессе решения задачи.
Поэтому при R > р построение утрированного плана начинают
с подбора сопрягающей параболы, наилучшим образом удовлет-
воряющей поставленным условиям (величина и направление рихтовок и пр.).
а— график рихтовок и концевые параболы; б — подбор сопрягающей параболы
по графику рихтовок
Положение сопрягающей 'параболы с данным Kqc на утрированном плане
строго фиксируется расстоянием Н между кривыми радиуса р_ и R, пред-
ставляющим собой разность биссектрис (рис. 34,а-XI). При неизменном
радиусе р это расстояние будет определяться только значением подбирае-
мого радиуса R и может быть найдено по угловой диаграмме рис. З4,б-Х1,
как заштрихованная площадь
Н = ~ГЛ------- (Л1). (24-х 1}
А-----2Р
где s—половина длины кривой радиуса р, т. е. расстояние от НК? до СК.
Так как в данном случае то согласно принятому правилу
знаков сдвижки, в том числе и разность биссектрис Н, отрицательны и
откладываются вниз от оси р.
Таким образом, при R > р принимается следующий порядок построения
утрированного плана:
а) назначается первая попытка подбора сопрягающей параболы с опре-
деленным Ac/C, по которому определяется по формуле (24-XI) расстояние И;
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
227
б) сопрягающая парабола располагается вершиной на расстоянии Н
от оси р (рис. 34,е-XI) и наложением ее па график рихтовок определяются
величины рихтовок, получающиеся при данной попытке;
в) если поставленные условия выполнены и получены требуемые рих-
товки, определяется радиус R, соответствующий значению А<ус подобранной
р
сопрягающей параболы: R — у-—2рД^ ’
Рнс. 34-XI. Построение утрированного плана при R > р:
а — план кривых; б — угловые диаграммы; в —сопрягающая парабола;
г—вписывание концевых парабол
г) по найденному радиусу R определяются коэффициенты концевых
парабол, а затем вписываются концевые параболы так, чтобы точки касания
их с сопрягающей параболой соответствовали положению НК- и KK-Jt
а вершины лежали бы на оси р. Положение вершин концевых парабол
определяет точки начала и конца подбираемой кривой радиуса R — HKr
и KKr. Положение точек HKr и ККр уточняется аналитически, определением
R — р
раССТОЯНИЯ X =------- арад.
На рис. 35-XI показан пример подбора радиуса кривой для случая А? > р. Пусть
в результате расчета методом угловых диаграмм относительно радиуса р = 5С0 м полу-
8*
228
ГЛАВА XI
чены отрицательные (направленные к вершине) рихтовки, отложенные на графике рих-
товок вниз от оси.
Требуется уменьшить рихтовки и добиться минимальной (близкой к нулю) рихтовки
в точке, где расположен мост. Для выполнения поставленных условий (не учитывая
переходную кривую) необходимо увеличить радиус по сравнению с р.
В качестве первой попытки взята сопрягающая парабола с A^c = 0,00009. Длина
кривой радиуса р (по угловой диаграмме) 256 м, тогда s = —£ = 128 м, а расстояние
по биссектрисе между кривыми R и р
128»
Н =-----1------------- = 1,60 м.
0,00009 —2’500
После наложения взятой сопрягающей параболы на график рихтовок видим, что
первая попытка не привела к требуемому результату, рихтовки уменьшились, но в точке
расположения моста рихтовка по-прежнему велика.
Рис. 35-XI. Порядок подбора парабол утрированного плана
при 7?>р:
а —подбор сопрягающей параболы по графикам рихтовок; 6 — вписыва-
иие концевых парабол
В качестве второй попытки взята парабола с
Д<7С = 0,000054.
Тогда
1282
Н =-----j-----------=0,93 м.
0Д00054 "" 2’500
Рихтовки Д^ при этом уменьшились по абсолютной величине и стали двусторонни-
ми. На мосту график рихтовок и утрированный план совпадают, следовательно, рихтовка
равна нулю.
Принятая сопрягающая парабола соответствует радиусу
р 500
R = 1—2 рД?с ~ 1 — 2-500-0,000054 “ 527 М‘
Коэффициент концевых парабол
Д<7К = 2^27 = 0,00095.
Расстояние х определяется как
527 — 500
х =-----g---0,50905=6,87 м,
где 0,50905 — радианная мера угла поворота кривой.
Пользуясь принятым правилом знаков и откладывая положитель-
ные рихтовки вверх, а отрицательные — вниз от оси р, по очер-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
229
танию графика рихтовок можно решить, в какую сторону должен быть
изменен радиус р для уменьшения рихтовок:
а) если график рихтовок положителен (вверх от оси р), г<р;
б) если график рихтовок отрицателен (вниз от оси р), /?>р.
На рис. 36, б-XI показан график рихтовок, имеющий разные знаки.
В левой части радиус должен быть увеличен, а в правой уменьшен по
сравнению с р. Значит, кривая является составной.
Утрированный план составных кривых строится так же,
как и для несоставной кривой в зависимости от соотношения р и коррек-
тирующих радиусов.
Рис. 36-XI. Утрированный план составной кривой:
а — угловые диаграммы; б—график рихтовок; в — утрированный план н график рихтовок
В качестве примера приведено построение утрированного плана состав-
ной кривой (рис. 36-XI).
В правой части угловую диаграмму замыкает радиус р, величина
которого известна. Построение начинается с правой концевой параболы
с коэффициентом Л<ук = и вершиной в точке /<Kf. (I случай г<р).
В левой части из условий достижения оптимальных рихтовок
сначала подбирается сопрягающая парабола, вершина которой располагается
на расстоянии Н от оси р, и по коэффициенту этой параболы А</с опреде-
ляется радиус R. Затем подбирается сопрягающая парабола в правой части
так, чтобы получить требуемые рихтовки и в этой части кривой, и обес-
печить касание этой параболы с правой концевой и первой сопрягающей
параболами. Наконец, наносится концевая парабола с коэффициентом
A’- = 2R
Порядок расчета составных кривых с учетом переходных кривых из-
ложен ниже.
230
ГЛАВА XI
Учет переходных кривых при расчете по методу утрированного плана
При разбивке переходной кривой ось круговой кривой, как известно,
смещается к центру кривой на величину 8. Это обстоятельство должно
быть учтено при подборе радиуса методом утрированного плана.
Утрированный график смещений от устройства переходной кривой
в пределах от НПК до смещенной круговой кривой показан на рис. 37-XI,
Рис. 37-XI. Утрированный график смещений от пере-
ходной кривой
где сдвижки 8 даны в до-
лях наибольшего смеще-
I2
ния р= , что облег-
24 R
чает построение. Эти
сдвижки также могут быть
определены по формулам
(21 а, б и в-Х1).
Сдвижки от переход-
ной кривой всегда поло-
жительны. Рихтовка су-
ществующей кривой по
отношению к кривой ра-
диуса р с учетом переход-
ной кривой равна:
в случае I (г<р;
А₽ > б) Д = + Др + 8Р;
в случае II (7? > р;
ДР<0) Д Др + 8Р,
т. е. положительные рих-
товки увеличиваются, а
отрицательные — умень-
шаются на величину Зр.
Если в результате расчета кривой по угловой диаграмме при радиусе р
получены отрицательные рихтовки Др<^0, то за счет положительных сме-
щений от переходной кривой их величина может быть уменьшена (рис. 38-XI).
/2
Изменяя длину переходной кривой и определяя р = ——, можно
24 р
регули-
ровать величину Д. Такой графический прием позволяет решать и более
сложные задачи подбора заданных рихтовок в характерных точках,
подбирая по графику рихтовок сначала величину р, а затем по ней находя
длину переходной кривой: / = ]/24рр (ж).
Однако пределы изменения длины переходной кривой ограничены: при-
менять требуемую по условиям сдвижек большую длину переходной кривой
не всегда возможно, особенно при сложном плане линии, когда длины прямых
вставок могут оказаться недостаточными. Наоборот, для достижения требуе-
мых сдвижек может потребоваться слишком короткая переходная кривая, что
может не соответствовать нормам НиТУ. Кроме того, в результате первой по-
пытки могут быть получены положительные рихтовки, которые еще больше уве-
личатся при разбивке переходной кривой.
В этих случаях должен быть изменен радиус, т. е. решена задача подбора
радиуса методом утрированного плана с учетом разбивки переходной кривой.
Для этого при подборе радиуса круговой кривой следует иметь в виду устрой-
ство переходной кривой и необходимо заранее учитывать направление и при-
мерную величину сдвижек от переходной кривой.
Подбор радиуса круговой кривой и в этом случае производится при-
менительно к рихтовкам А?, полученным в результате исходной попытки
расчета, но исправленным за счет сдвижек от переходной кривой. Эта
задача решается путем построения так называемого графика условных
рихтовок, ординаты которого представляют алгебраическую сумму рих-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
231
Рис. 38-XI. Учет переходной кривой при не-
изменном радиусе р:
а —график рихтовок Д б —график смещений от
переходной кривой 6; в — графическое определение
Д-«-Др
товок относительно кривой радиуса Др и сдвижек от переходной кривой 8Р,
т. е. (±Др + 8Р).
Порядок построения условного графика рихтовок и подбора радиуса
различен для разных случаев расчета кривой, т. е. г<Ср и/?>р, и по-
ясняется на рис. 39-XI.
В I случае, когда r<C р
направление рихтовок Др со-
впадает с 8Р. Условный график
рихтовок, выражающий алгебра-
ическую сумму смещений от су-
ществующей кривой до оси кри-
вой р с учетом переходной кри-
вой, показан на рис. 39, а-Х1.
По условному графику рих-
товок в порядке, принимаемом для
случая I, подбираются корректи-
рующие параболы: сначала конце-
вые, а затем сопрягающая, так,
чтобы выполнить требования,
предъявляемые к рихтовкам, —
в данном случае, например, мини-
мальная рихтовка в точке М. Затем
определяется радиус г подобран-
ной кривой [формула (23-XI)] и сдвижка Зг при этом радиусе. Окончатель-
ные рихтовки, как следует из чертежа, равны А = N — (Др -f- 8Г). Для их
определения графическим способом необходимо снести вниз линию пара-
Рис. 39-XI. Определение окончательных рихтовок с учетом переходной кривой
бол утрированного плана на Зг. Расстояния между этой снесенной линией,
называемой линией окончательного плана, и первоначальным графи-
ком рихтовок и дадут окончательные рихтовки Д.
Во II случае (рис. 39,б-XI) рихтовки Др<Ои условный
график рихтовок, соответствующий в данном случае разности величин
— Др и + 8Р, получается переносом точек графика первоначальных рихто-
вок вверх на величину 8Р. Вписывание парабол также производится
в условный график рихтовок, как для случая II, начиная с сопрягающей
232
ГЛАВА XI
параболы с тем, чтобы выполнить поставленные условия, причем рихтовка
определяется расстоянием от условного графика до линии утрированного
плана. Затем уточняются сдвижки при новом радиусе — Ru полученная
линия утрированного плана переносится на 3^ вниз и окончатель-
ные рихтовки определяются относительно первоначального графика
рихтовок.
Заметим, что если сдвижки 3 относительно исходной и подбираемых
кривых были бы равны, т. е. Зр = 3^ и Зр = 8г, то необходимость в пере-
носе парабол утрированного плана вниз на величину Зг или 3^ отпала бы
и окончательные рихтовки можно было определять относительно услов-
ного графика рихтовок.
Рис. 40-XI. Подбор радиуса кривой с учетом переходной кривой при/? > р‘-
а — совмещенные графики рихтовок и сдвижек от переходной кривой; б — по-
строение условного графика рихтовок; в — определение окончательных рихтовок
Ниже приведен пример подбора радиуса с учетом разбивки переходной
кривой. Пусть в случае, приведенном на рис. 38-XI, необходимо все рих-
товки сделать положительными, т. е. направленными к центру кривой, что
может потребоваться, например, когда наружный откос насыпи укреплен
или будущий второй путь проходит внутри кривой.
Для того чтобы все рихтовки сделать положительными, надо было бы уве-
личить р, т. е. принять большую длину переходной кривой. Однако такое уве-
личение по указанным выше условиям не всегда возможно. Если предположить,
что в рассматриваемом случае уже применена переходная кривая наибольшей
возможной в данных условиях длины, то из рис. 40, а-Х1 видим, что рихтовки
в средней части кривой не компенсируются сдвижкой р. Получить положи-
тельные рихтовки можно только увеличив радиус, т. е. 7?>р.
Задача подбора радиуса R решается следующим образом. Переносом
всех точек графика рихтовок вверх на величину Зр получим условный график
рихтовок (пунктир на рис. 40, б-XI), в который вписывается сопрягающая
парабола, так, чтобы обеспечить получение положительных рихтовок в’сред-
ней части. По коэффициенту сопрягающей параболы определяется радиус R
и сдвижки Зп.
А
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
233
Затем полученный утрированный план переносится вниз на величину 3R
для того, чтобы учесть изменение сдвижек от устройства переходной кривой
при радиусе /?, и по отношению к графику первоначальных рихтовок
определяются окончательные рихтовки. Отметим, что ориентировочно,
с погрешностью, равной разности Зр— 3^, можно судить о величине рихто-
вок по линии парабол и условному графику рихтовок.
Рис. 41-XI. Подбор радиуса при положительных рихтовках с учетом пере-
ходной кривой:
а — график рихтовок относительно кривой р; б — график сдвижек от переходной
кривой; в—условный график рихтовок; г—вписывание парабол и определение окон-
чательных рихтовок
Другой пример подбора радиуса приведен на рис. 41-XI. Относительно
радиуса р в результате расчета по угловой диаграмме получены значитель-
ные по величине положительные рихтовки. Необходимо уменьшить рихтов-
ки и одновременно обеспечить минимальные рихтовки в точках Mi и М2.
Задача может быть решена путем уменьшения радиуса.
Строится график сдвижек 8О от переходной кривой (рис. 41,6X1).
Сумма + Др + Зр дает условный график рихтовок (рис. 41,в-Х1). В данном
случае устройство переходной кривой еще больше увеличивает положитель-
ные смещения. По известному радиусу р определяются коэффициенты кон-
л л 1
цевых парабол Дг/К = а затем строятся концевые параболы.
Сопрягающая парабола, показанная сплошной линией на рис. 41,г-Х1,
подбирается относительно условного графика рихтовок (пунктир, на том же
8В Зак. 1016
234
ГЛАВА XI
чертеже) с тем, чтобы обеспечить минимальную сдвижку в точках Mi и М2.
Затем определяется радиус г и уточняются положения НКГ и ККГ.
Построив график смещений оси кривой радиуса г от устройства переход-
ной кривой (на рисунке не показан), откладывают полученные смещения вниз
от линии парабол и получают линию окончательного плана (пунктирная кри-
вая на рис. 41, г-XI), по которой относительно первоначального графика рих-
товок определяют окончательные смещения.
Метод утрированного плана особенно эффективен в сложных случаях про-
ектирования плана. В каждом из разобранных выше примеров, где требовалось
обеспечить односторонние рихтовки или добиться минимальных рихтовок в од-
ной или даже в двух точках, при решении задачи методом угловой диаграммы
пришлось бы делать большое количество повторных расчетов.
К числу сложных случаев проектирования плана относится также рас-
чет составных кривых. Использование в этом случае метода угло-
вых диаграмм, особенно когда при расчете поставлены и дополнительные ус-
ловия, приводит к большой затрате времени, так как ввиду отсутствия точки СК
для составной кривой необходимо подбирать положение угловой линии попыт-
ками, чтобы добиться выполнения условия 2С — 2П-
Применение утрированного плана упрощает расчет составных кривых,
который производится в следующем порядке:
1) для данной составной кривой вначале по угловой диаграмме назначается
радиус р как для кривой одного радиуса. Этот радиус необходим только как ос-
нова для расчета и может быть любого значения, удобнее все же, если угловая
линия р расположится ближе к угловой линии существующей составной кри-
вой так, чтобы получить рихтовки, направленные примерно одинаково в обе
стороны;
2) по угловой диаграмме определяются рихтовки существующей кривой
относительно радиуса р;
3) строится утрированный график рихтовок существующей кривой отно-
сительно оси р;
4) намечают на угловой диаграмме угловые линии круговых кривых со-
ставной кривой (Г1, г2, Ri и т. д.), стремясь в первом приближении выполнить
поставленные в данном случае условия;
5) намечают для этих радиусов длины переходных кривых как концевых,
так и сопрягающих (между участками кривой с разными радиусами), и строят
график смещений 8 от переходных кривых;
6) строится условный график рихтовок, относительно которого обычным
порядком производится вписывание парабол так, как указывалось выше (см.
пример, приведенный на рис. 36-XI);
7) после определения радиусов составной кривой и уточнения сдвижек 8
производится определение окончательных рихтовок.
Метод утрированного плана находит применение как при расчете кривых,
так и в других сложных случаях проектирования плана, рассматриваемых в
соответствующих Указаниях1. Этот метод может применяться и при проек-
тировании новых линий при окончательной отделке трассы и в особо слож-
ных условиях рельефа.
§ 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ПЕРЕУСТРАИВАЕМЫХ •
: ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
и Причины и основные положения переустройства плана
Проектирование плана линии при переустройстве железных дорог не
ограничивается выправкой кривых. Наиболее часто приходится решать зада-
чи реконструкции плана существующей линииДкоторые вызываются следую-
щими причинами: ’ ’ ’'
1 Указания по расчету кривых методом утрированного плана при проектировании
вторых путей. ЦНИЙС и Главтранспроект, 1952.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
235"
а) несоответствием существующего плана современным условиям эксплу-
атации дороги и нормам технических условий: недопустимо малые радиусы
кривых и малые прямые вставки или полное их отсутствие, недостаточная длина
переходных кривых и т. п.;
б) необходимостью применения поперечных профилей земляного полотна,
требующих смещения оси существующего пути;
в) необходимостью удлинения приемо-отправочных путей раздельных пунк-
тов, для чего часто приходится прибегать к изменению плана линии;
г) реконструкцией искусственных сооружений, когда оказывается необ-
ходимым сооружать временную трассу для беспрепятственного производства
работ на существующей линии или строить постоянный обход для нового искус-
ственного сооружения.
Независимо от причин, вызывающих необходимость переустройства плана,
различают следующие случаи изменения плана:
1) смещение оси пути, когда существующее земляное полотно целиком или
частично используется после переустройства плана;
2) обходы, когда земляное полотно устраивается на новой трассе на неко-
тором удалении от существующего.
Смещение оси путис полным или частичным использованием су-
ществующего земляного полотна характерно для случаев выправки кривых,,
применения типов поперечных профилей, требующих смещения оси (типы II».
Ill) и пр.
Обходы применяют в тех случаях, когда экономически рационально
возвести земляное полотно без использования существующего.
Обходы могут быть вызваны строительными требованиями или необходи-
мостью улучшить трассу линии на том или ином участке (вынос трассы
из места подтопления, увеличение радиусов кривых на более или менее значи-
тельном протяжении и т. д.). >
Обходы трассируются как новые линии, примыкающие к существующей-
Точки примыкания по условиям производства работ должны назначаться в ме-
стах минимальных подъемок.
Как правило, варианты обходов должны быть сопоставлены с вариантами
переустройства линии на существующем полотне, если такие варианты техни-
чески возможны.
Проектирование плана при смещениях оси пути производится относщ
телыю выправленного плана существующего пути, что позволяет приме-
нить аналитические расчеты смещений между существующей и проектируе-
мой осями путей на всех двадцатках. Проектирование реконструкции в этом
случае распадается на две части:
1) определение на основании тригонометрических расчетов элементов плана
реконструируемого пути: углов поворота, радиусов, элементов кривых, глав-
ных точек кривых в пикетажном значении и т. д.;
2) определение методом угловых диаграмм смещений между осями пути
до и после его реконструкции в различных точках (как правило, на каждой
двадцатке) для нанесения новой оси пути на поперечные профили и для разбивг
ки смещенной оси пути в натуре перед производством работ по реконструкции;
Разбивка оси смещенного пути в натуре производится от существующего
пути или от марочного хода, что исключает накопление ошибок и обеспе-
чивает большую точность разбивки.
Для определения смещений в отдельных точках применяется метод угловых:
диаграмм, обеспечивающий наглядность и простоту подсчетов. Так как при-
менение метода угловых диаграмм основано на предположении, что длина ли-
нии после смещения не изменяется, что далеко не всегда имеет место, метод,
угловых диаграмм может дать некоторую невязку, способы разгонки которой
изложены ниже.
Все расчеты смещений производятся относительно выправленных кривых,,
элементы которых известны. В дальнейшем для полевой разбивки полученные
по расчету смещения корректируются за счет рихтовок, необходимых ддя вы-
SB*
236
ГЛАВА XI
правки существующей кривой. Кроме того, в полученные по расчету смещения
вводятся поправки за счет учета сдвижек от устройства переходной кривой.
Так как смещение оси вызывает изменение длины линии по сравнению
с существующей (± АЛ), то для сохранения существующего пикетажа
приходится вводить неправильные пикеты, компенсирующие указан-
ную разницу в длине. Длина неправильного пикета равна: 100 ± АЛ (м).
При аналитических расчетах плана линии и смещений необходимо выдер-
живать точность расчетов, потребную для разбивки проектируемого пути на
местности: все линейные величины (элементы кривых, длины прямых вста-
вок, сдвижки, пикетажные значения) должны определяться с точностью до
0,01 м.
Ниже рассматриваются наиболее часто встречающиеся типовые случаи
проектирования реконструкции плана линии:
а) смещение оси пути на прямой;
б) смещение оси пути на кривой.
Расчеты смещения оси пути на прямой
Смещение оси пути на заданную величину у на прямой осуществляется
при помощи устройства двух обратных кривых (рис. 42-XI) с одинаковыми
углами поворота а и обычно одинаковыми радиусами /?, сопрягаемыми, как
правило, с прямыми участками при помощи переходных кривых. Длина пере-
ходных кривых в целях экономии в длине смещения может приниматься, как
это изложено в главе IV, исходя из максимального уклона отвода возвышения
наружного рельса, допускаемого НиТУ.
Радиусы Д желательно принимать по возможности больших значений,
порядка 2 000—4 000 м, но во всяком случае не менее того предела, начиная
с которого требуется усиленная эпюра шпал.
По принятым значениям радиусов можно определить возвышение на-
ружного рельса и длину переходных кривых и рассчитать длину прямой
вставки b между концами круговых кривых, исходя из требования обеспе-
чения прямого участка длиной не менее 75 м между концами переходных
кривых: 6 = 75 Ч- 2 2= 75 + /, а в трудных условиях плана—b—30+I (м)
и в крайних случаях даже Ь = 1(м).
Угол а определится из следующих условий. Из прямоугольного тре-
угольника имеем (2 Т + b) sin а = у, но так как
„ „ . а
то
(27?tg^ + *
sin а = у (ju).
Выразив в предыдущей формуле sin а через tg можно получить квад-
ратное уравнение относительно tg^-, решение которого
. = (25.xf)
откуда с точностью до 1" определяется угол а. Величина этого угла округ-
ляется затем до целых минут в меныную сторону, чтобы не уменьшать
принятой вставки Ь, величина которой при округленном таким образом
угле несколько увеличится. После округления угла а величина вставки b
должна быть уточнена расчетом по формуле
b = J------2Т (м). . (26-Х I)
sin а
проектирование переустройства однопутных железных дорог
По округленному углу можно определить параметры круговых кривых
(Т и К). В пределах полученных круговых кривых должны разместиться
переходные кривые. Для этого должно быть выдержано условие
+ (27-Х I)
где Kmin — длина участка кривой, которая должна остаться между внут-
ренними концами переходных кривых КПКл и КПК2, принима-
емая равной длине жесткой базы экипажа, как правило, не менее
10 ж (см. главу IV).
Если условие (27-XI) не
будет удовлетворено, необхо-
димо изменить величину R в
бблыпую сторону, снова опре-
делить элементы плана и по-
вторить проверку.
удлинения AL,
смещением
оси,
как
сме-
Рис. 42-XI. Смещение сси пути на прямой:
а — план; б —угловая диаграмма; в —возвышение на-
ружного рельса
Величина
вызываемая
может быть определена
разность между длиной
щенной оси пути L и длиной L'
проекции участка смещения на
существующую прямую:
,\L = L — L' = (2K + b) —
— [2 Т (1 + cos а) b cos ос];
AL = 2K — 2T(l-bcosa) +
+ 6(1—cos а) (л). (28 X1)
Изменение в длине должно
быть учтено введением не-
правильного пикета длиной
(100+ AL).
Расчет смещений в отдель-
ных точках производится на
основе принципа разностей
эвольвент* сначала без учета
переходных кривых по угловой
диаграмме, построенной в любом
удобном масштабе, как пока- '
зано на рис. 42, б-XI. По оси абсцисс откладываются элементы плана проек-
тируемой линии К и 6. При больших смещениях (более 20 м) вместо этих
величин следует откладывать их проекции на ось существующего пути.
Перед подсчетом смещения в различных точках необходимо произвести
увязку угловой диаграммы, т. е. проверить равенство площади ее со вели-
чине требуемого смещения у.
Очевидно, со = (Ь + К) арад = у. Если невязка (со— у) не превышает
точности расчетов (0,01 л), ею можно пренебречь. При наличии невязки
ун = (щ — у)+>0,01 .и последняя может быть распределена пропорционально
расстоянию К от начала смещения (на полной длине смещения Z.):
Аун = ^К Си).
(29-XI)
Смещения в промежуточных точках, без учета сдвижек от переходной
кривой, подсчитываются как площади угловой диаграммы от начала первой
кривой (точка А на рис. 42, б-XI) до данной точки.
238
ГЛАВА XI
В пределах первой кривой (сечение п — п) точка, находящаяся на рас-
стоянии Кп от начала кривой, имеет смещение, равное
(30-Х1>
Z /<
Для точек, находящихся в пределах прямой вставки (сечение т — т)9
Ут-К1^+2<тарад = <Храд^+К^ W, (31-XI)
где /О —длина первой кривой.
Для точек, находящихся в пределах второй кривой (сечение о — о),
удобнее подсчитывать плсщадь от данного сечения до конца диаграммы
и вычесть ее из площади всей угловой диаграммы, т. е. из величины у,
Уо = У-^^>- (32-XI)
“ л
Смещения от устройства переходной кривой в тех случаях, когда они пре-
вышают значение точности разбивки 0,01 м, определяются в зависимости от
участка переходной кривой по формулам (21а, б, в-XI) и затем алгебраически
складываются со смещениями, полученными по угловой диаграмме.
В практике проектирования плана могут встретиться случаи, когда сме-
щение надо обеспечить на небольшом участке прямой или даже в одной точке
с возвращением на прежнюю ось. План в этом случае состоит из отдельных
участков смещения на прямой, направленных в разные стороны. Расчет смеще-
ния складывается из отдельных частей, соответствующих разным участкам
смещения.
В некоторых случаях оказывается удобным применить разновидность
смещения на прямой — смещение в конце или начале пря-
мой — за счет изменения угла поворота и удлинения или укорочения суще-
ствующей кривой. Такие случаи разобраны применительно к проектированию
вторых путей в главе XII.
При смещении оси пути на прямой приходится устраивать две обратные
кривые, что ухудшает план линии. Кроме того, для осуществления такого уши-
рения необходимо иметь достаточно длинную прямую. Избежать этих недо-
статков можно, осуществляя смещение оси пути в пределах кривой.
Расчеты смещения оси пути на кривой
Смещение оси пути на кривой осуществляется за счет сдвижки вершины
угла поворота, а следовательно, сдвижки начала и конца кривой.
На рис. 43-XI тонкой линией показана выправленная, но без переходных
кривых, существующая кривая АБ радиуса Rc с вершиной угла в точке В
и центром в точке О. В пределах кривой необходимо сместить ось таким обра-
зом, чтобы в конце кривой было обеспечено смещение у (м).
Задача решается путем введения так называемого «фиктивного радиуса»
Дф, при котором кривая, начинающаяся в той же точке, что и существующая
кривая, даст необходимое смещение.
Проведем прямую ГС параллельно прямой Б В на расстоянии у от нее
внутрь кривой (рис. 43. O-XI) или наружу кривой (рис. 43,6 X1). Вершина
угла поворота переместится из точки В в точку Г. Очевидно, отрезок АГ
является тангенсом 7ф кривой фиктивного радиуса Дф. Откладывая отре-
зок ГО—АГ=Т$, проводим линию DCR, параллельную линию БО, и в точ-
ке 01 пересечения с ли -.а АО находим центр кривой фиктивного радиуса.
Для определения величины фиктивного радиуса поступаем следующим
образом. Обозначим длину отрезка 00х через z.
Так как АО = Rc, а АО у. = R$, то R$ + z = Rc (м). (33-ХI)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ__ 239:
С другой стороны, как следует из чертежа,
₽Ф± zcosa ± у = 7?с. (34-XI)
Знаки плюс в формулах (33-XI) и (34-XI) соответствуют смещению
внутрь, а знаки минус — смещению наружу.
Вычитая из (33-XI) уравнение (34-XI), получим z — zcosa — у —О
Z=z—У-------- (ж). (35-XI)
1 — cos a ' '
Формула определения z справедлива как для случая смещения внутрь,
так и наружу кривой, несмотря на то, что знаки в формулах (34-Xl)
и (35-XI) могут соответственно меняться в зависимости от направления
кривой и смещения.
Зная z, из уравнения (33-XI) определяем /?$, величину Тф и расстоя-
ние а от конца кривой фиктивного радиуса до конца существующей кривой:.
а — zsin a (jh). (36-XI)
Полученная кривая радиуса 7?ф дает необходимое смещение оси пути
на величину у. Очевидно, в один и тот же угол можно вписать кривую
Рис. 43-XI. Смешение оси пути на кривой:
а — внутрь кривой; б — наружу кривой
до 0,01 м и получается дробным, нужен лишь как промежуточная рас-
четная величина и его следует округлить до /?пр. При смещении, направ-
ленном внутрь кривой, радиус должен округляться в бблыиую сторону,
и, наоборот, при смещении, направленном наружу кривой, радиус должен
округляться в меньшую сторону.
Другими словами, во всех случаях смещения оси пути на кривой округле-
ние фиктивного радиуса до проектного производится в сторону приближения
240
ГЛАВА XI
его к величине радиуса существующей кривой. Это требование диктуется
стремлением избежать смещения оси и уширения земляного полотна в про-
тивоположную сторону, что возможно при нарушении указанного правила
округления радиуса.
При округлении до 7?пр необязательно применение стандартных зна-
чений радиусов, так как это могло бы привести к значительному смещению кри-
вой по отношению к существующей оси и соответственному увеличению объемов
земляных работ. С другой стороны, чем больше угол поворота, тем больше
округление радиуса повлияет на величину смещения отдельных точек кривой.
По этим соображениям округление радиуса производится в указанных выше
пределах в зависимости от угла поворота (глава XI, § 3).
При этом следует допускать минимальное округление радиуса в случае,
если кривая расположена на высокой насыпи или в глубокой выемке. Кроме
того, надо следить за тем, чтобы выдерживались достаточные прямые вставки
между смежными кривыми в случае сложного плана линии.
Для принятого 7?Пр определяют элементы кривой (Тпр, Кпр) и подсчиты-
вают расстояния от начала и конца проектируемой кривой до соответствую-
щих точек существующей кривой. Как видно из рис. 43-XI, начало кривой
перемещается на расстояние bi = МА
bi = Тпр — 7ф = AT (At), (37-Х I)
а конец кривой на расстояние Ь2 = НС
Ь2 = а — КТ (м). (38-ХI)
Удлинение линии определяется как разность между длиной по смещен-
ной и существующей оси AL — Lnp— Lc:
а) для смещения внутрь кривой Lnp<£c и А£<^0
АТ = (Кпр -J- b2) - (Кс + bj (л<); (39 а-ХI)
б) для смещения наружу кривой £пр > Д и А£ > 0
АТ = (КпР + 61) — (Кс + b2) (At). (39 б-ХI)
Неправильный пикет 100 ±А£ следует располагать вблизи середины
кривой. Пикетажные значения начала и конца проектируемой кривой опре-
деляются следующим образом:
пк НК пр = пк HKc±bi и пк ККпР=пк ККС ± Ь2.
Знаки Ь в формулах устанавливаются по чертежу. Очевидно, разница
пикетажных значений НКпр и ККпр с учетом неправильного пикета должна
дать длину проектируемой кривой.
Для построения угловой диаграммы по оси абсцисс откладывается
пикетаж существующей линии, по которому наносятся точки НКС, ККс,
НКпр и ККпр. Следовательно, длина существующей кривой Кс и отрезки
и Ь2 откладываются на чертеже точно, а длина проектируемой кривой —
с искажением за счет неправильного пикета. Угловая диаграмма имеет
характер, изображенный на рис. 43-XI. Площадь угловой диаграммы должна
быть равна требуемому смещению у:
арад (At). (40-ХI)
Смещения в отдельных точках определяются разностью площадей угло-
вых диаграмм в зависимости от участка, в который попадает рассматривае-
мая точка.
Площадь угловой диаграммы равна б tg ф, где tg ф = —
z/\ 2 К
При смещении внутрь кривой смещения определяются:
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 241
а) в сечении п — п
Уп= (м); (41 а-Х1>
б) в сечении т — т
(му, (416-XI)
в) в сечении о — о — как разность всей площади со = у и треугольника
правее сечения о — О
Уо = У — (М). (41B-XI)
Здесь Кп, Кт и Ко — текущие координаты точки (см. рис. 43, и-Х1).
Тангенс угла наклона угловых диаграмм:
1 । ' арад . • _ арад _ 1
tg^₽-/(c+61_&2’ Кс -Rc-
При смещении наружу кривой аналогично разность площадей
угловых диаграмм составит:
а) в сечении п — п
...." Уп = ^tg^c (му (42а-Х1)
б) в сечении т — т
Ут-(/<т|Ь1)- tg<pc-^tg^'p (At); (426-XI)
в) в сечении о —о
Уо = У— -f tg<j,'p (м). (42в-Х1)
В этом случае, как следует из чертежа рис. 43,б-Х1,
- Если в площади угловой диаграммы
получилась невязка, которая обычно тем
более, чем больше а и у, то она распреде-
ляется на участке смещения по приведен-
ной выше формуле (29-XI).
Окончательные смещения опре-
деляется с учетом сдвижек 8 от устройства
переходной кривой.
При проектировании смешения на кри-
вой необходимо вычертить схему существую-
щей кривой и нанести на нее кривую фиктив-
ного радиуса, соблюдая соответствующее
данному случаю направление кривой и сме-
щения. Эта схема может быть немасштабной,
а для большей наглядности полезно даже уве-
личить угол, взяв его не менее 45е, а величину
у по сравнению с другими линейными вели-
чинами резко увеличить. Это облегчит со-
ставление уравнений (33-XI) и (34-XI) я все
расчеты.
Рис. 44-XI. Определение оконча-
тельных смещений:
1—подобранная кривая без учета пе-
реходных кривых; 2 — сбитая суще-
ствующая кривая; 8 — подобранная
кривая с учетом сдвижки от переход-
ной кривой; 4 — круговая кривая,
смещенная в процессе переустройства
по требованиям обеспечения II или
III типа поперечника, строительства
искусственных сооружений н пр.;
5— кривая 4, смещенная за счет
устройства переходной кривой (окон-
чательное положение кривой)
В случае, когда существующая кривая имеет большую длину, особенно
когда в ее пределах расположены постоянные сооружения, может оказаться
242 ГЛАВА XI
целесообразным осуществить смещение не на всем протяжении кривой, а только
на части кривой. Получающаяся при таком смещении составная кривая будет
иметь участки, описанные кривыми разных радиусов. Сопряжение этих кривых
должно производиться по требованиям НиТУ при помощи переходных кривых,
что требует специальных расчетов.
Как указывалось, смещения у, называемые также нормалями, не-
обходимые для проектирования поперечных профилей и разбивки оси пути
в натуре, определяются по угловым диаграммам применительно к круговым
кривым. Окончательные смещения уок (рис. 44-XI) с учетом рих-
товок на существующем пути и переходных кривых на проектируемом пути
определяются по формуле
yoK=iy±Ap+8 (ai). (43-Х I)
В практике проектирования встречаются разнообразные случаи рекон-
струкции плана линии. Особую группу таких задач составляют случаи исправ-
ления недостаточных прямых вставок между кривыми. Все эти случаи не пред-
ставляют принципиальных особенностей по сравнению с рассмотренными выше
типами задач. Практические приемы их решения рассматриваются в специаль-
ных руководствах по проектированию вторых путей1.
§ 6. КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ЛИНИИ
Элементы комплексного проектирования
Основными объектами проектирования переустройства существующих
железных дорог являются: профиль и план линии, земляное полотно, искусст-
венные сооружения, верхнее строение пути, путевое развитие станций, про-
ектирование новых или усиление существующих устройств электроснабжения
и пр.
Переустройство перечисленных элементов не может рассматриваться
изолированно, в особенности профиля, плана, земляного полотна и искусствен-
ных сооружений. Так, изменение проектной отметки головки рельса может
обусловить применение другого типа поперечного профиля земляного полотна,
что в свою очередь вызовет необходимость изменения величины смещения оси
пути. Все это неизбежно отразится на проектировании переустройства плана
и искусственных сооружений, находящихся на данном участке.
Проектирование переустройства указанных элементов следует производить
в определенной последовательности:
1) проектирование продольного профиля с учетом необходимых мер по ле-
чению земляного полотна;
2) назначение типов поперечных профилей земляного полотна с учетом
полученных подъемок и подрезок и определение необходимых смещений оси
пути;
3) выявление искусственных сооружений, требующих переустройства и вы-
бор порядка организации работ на каждом из них;
4) проектирование переустройства плана линии для обеспечения необхо-
димых смещений с одновременной выправкой кривых, обеспечением необходи-
мых прямых вставок и длин переходных кривых;
5) индивидуальное проектирование поперечных профилей земляного по-
лотна на всех пикетах и плюсах при полученных значениях А/г и у.
Комплексное проектирование всех этих взаимосвязанных элементов про-
изводится на основе рассмотренных в § 2—5 настоящей главы положений.
Проектирование реконструкции верхнего строения, переустройства станций
и т. п. изучается в специальных курсах. Ниже рассматриваются только неко-
торые вопросы переустройства искусственных сооружений и размещения
устройств электроснабжения.
1 Руководство по проектированию вторых путей. Союзтсаиспроект, 1948.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕУСТРОЙСТВА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
243
Переустройство искусственных сооружений
Обследование состояния и работы искусственных сооружений имеет цель
выявить подлежащие переустройству или замене сооружения и вытекающие
отсюда требования к проектированию плана и профиля переустраиваемой ли-
нии. К таким сооружениям относятся:
а) сооружения, не обеспечивающие пропуск поездов с установленными ско-
ростями при расчетной нагрузке;
б) деформированные сооружения с подмывом конусе®,, размывом русла
и т. д.
Кроме того, если на дороге сохранились временные сооружения, они
должны быть заменены постоянными. Помимо рассмотренных случаев, пере-
устройство искусственных сооружений может быть обусловлено большими
досыпками, примененными при реконструкции профиля.
Для сооружений, имеющих следы размывов, необходимо произвести соот-
ветствующие натурные обследования и сделать проверочные расчеты расхода
и отверстия. При недостаточности отверстия должна быть проверена возмож-
ность повышения водопропускной способности сооружений за счет усиления
укрепления лотка или увеличения отверстия с проверкой достаточности высоты
насыпи. Проектирование усиления искусственных сооружений изучается
в курсе мостов и здесь не рассматривается.
При необходимости замены временного сооружения постоянным должны
быть определены тип и отверстие постоянного сооружения на основе расчетов
расхода по данным, полученным в результате полевых обследований.
При этом могут встретиться следующие случаи:
а) замена временного моста трубой, когда проектируемая труба строится
в одном из пролетов временного моста без нарушения движения по нему. Зем-
ляное полотно отсыпается с существующего временного моста. Если проекти-
руемая труба не помещается по высоте под мостом, ось трассы приходится вы-
носить в сторону на величину так называемого конструктивного смещения,
определяемого условиями производства работ;
б) замена временного моста постоянным может производиться с сооруже-
нием нового моста на вынесенной трассе, или с устройством временного выноса
трассы и строительства постоянного моста на месте существующего.
В отдельных случаях, когда такие решения оказываются невозможными,
постройка нового моста может быть осуществлена на месте существующего,
но производство работ при этом сильно осложняется и требует больших «окон»;
в) замена временной деревянной трубы постоянной может быть осуществ-
лена путем постройки постоянной трубы на обходе или рядом с существующей.
В последнем случае для строительства трубы устраивается прорезь, которая
перекрываемся рельсовыми пакетами.
В ряде случаев приходится подвергать переустройству ипостоянные
сооружения, даже если они удовлетворяют условиям эксплуатации и не имеют
деформаций. Так, повышение отметки насыпи над трубой может потребовать
удлинения трубы с переустройством оголовков. При этом, путем смещения оси
пути и сохранения одного из откосов насыпи, можно ограничиться переустрой-
ством только того оголовка, который имеет менее сложную конструкцию.
Во всех случаях предпочтение должно отдаваться таким решениям, при
которых оказывается возможным выполнить все строительные работы при наи-
меньших затратах труда и времени и с наименьшими помехами для непрерыв-
ного движения поездов по переустраиваемой линии.
Электроснабжение переустраиваемых дорог
В современных условиях переустройство железных дорог в большинстве
случаев включает и их электрификацию. Поэтому при проектировании пере-
устройства должны быть учтены специфические требования, связанные с элек-
трификацией линии.
244
ГЛАВА XI
Основные положения выбора параметров системы электроснабжения,
изложенные в главе X применительно к новым линиям, сохраняют свою силу
и при проектировании переустройства существующих железных дорог. При
этом размещение тяговых подстанций должно быть увязано с возможными из-
менениями схемы размещения раздельных пунктов.
Весьма существенная особенность проектирования переустройства заклю-
чается в учете очередности производства работ по реконструкции земляного
полотна и строительства контактной сети, что должно выражаться в увязке
проектирования контактной сети и других устройств системы электроснабже-
ния с реконструкцией плана и профиля, особенно в пределах участков смеще-
ния оси существующего пути, выносов трассы, двухпутных участков и т. д.
ь Подробный продольный профиль
Рабочими документами при проектировании переустройства являются:
утрированный продольный профиль, схемы, расчеты и угловые диаграммы
проектирования плана, эпюры разбивки кривых от марочного хода, попереч-
ные профили земляного полотна, планы в горизонталях и профили обходов
и выносов трассы и пр.
На основе всех рабочих документов разрабатывается сводный документ —
подробный продольный профиль переустраиваемой линии,
составляемый в обычных масштабах подробного профиля (горизонтальный
1 :10 000 и вертикальный 1:1 000) (рис. 45-XI).
Сетка подробного профиля имеет ряд дополнительных граф по сравнению
с подробным профилем новой линии. В этих графах фиксируются окончатель-
ные смещения оси пути, подъемки и подрезки, изменения плана существующего
пути и некоторые другие данные.
Проектная линия наносится по отметкам проектной головки рельса по дан-
ным утрированного профиля. В графе «ситуация», кроме обычных данных,
указывается положение оси существующего пути относительно проектного
плана в местах обходов и выносов трассы.
На продольный профиль иногда наносят, кроме существующего, и проект-
ный километраж, отличающийся от существующего за счет обходов и выносов
трассы. При отсутствии обходов, когда длина линии изменяется незначительно,
проектный километраж может и не наноситься, так как изменение существую-
щего километража представляет некоторые неудобства для дороги.
На подробном профиле показываются все существующие и проектируемые
устройства, искусственные сооружения, переезды, линейно-путевые здания,
устройства электроснабжения электрифицированных железных дорог и пр.
В пределах участков обходов подробный профиль составляется как для
новой линии.
В сложных условиях проектирования переустройства для отдельных
сложных участков может составляться еще один рабочий документ, не входя-
щий в состав проектных материалов и облегчающий работу по проектиро-
ванию, — так называемый график сводных данных (СД), анало-
гично тому, как это может делаться при проектировании вторых путей (см.
главу XII).
Грунты
С и ту а ц и я
СВВижки, существующего пути (см) .Лево
Право
Исправлена е профиля существу- ющего пути, Подъемки
Подрезки.
Проектп ыр.утм.етк и.
Проектные уклоны
Отметки,
существующей, головки
рельса
Сущвстбующие
потхквтные уклоны
6^5
а
177 S2
+12 33 Р-1280
£f+ г J , ...... 'П>7 (Ег> 7 - +33 Х-л
ЗПГ J S3 L_ *
К Л М
S' F !• 5< : ,
сз ^^270 g 6? ^^—-^400 е, it*.iu,ac f,5“/o\ —-^75 ” S? VSO^-— з, 5? 5 7Й7 §
о.о/ 'l.'l/ 7 23 22 2S Л ч цу/ ч,з 7* it,.1/ в,?У •/.у' \7,2 \Z2 __ \7^ \А7 0, п/ /
Отметки земли.
Пи кетам S? Vf-} <=□ О gi ьо § с© сь S? ‘<5 с= Чъ С 3 S 50 ' 50 § |§| |
План существующего пути,
(без переходных кривых)
План существующего пути,
б местах его реконструкции.
!+0“l2'l'4i44
К—2b 7 II. I
WJ4
М0°06 О- 1070
, К—375,37
+2 0 ° OS' Р-1040
ГЛАВА XII
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДВУХПУТНЫХ ЛИНИЙ
И ВТОРЫХ ПУТЕЙ
Сферы применения двухпутных линий и вторых путей
Двухпутные линии обладают очень важными эксплуатационными пре-
имуществами перед однопутными линиями и прежде всего—весьма значитель-
ными резервами пропускной и провозной способности — в 4—5 раз больши-
ми, чем у однопутной линии.
Благодаря специализации путей по направлениям на двухпутной линии
пропускная способность определяется интервалом попутного следования по-
ездов, обычно равным при автоблокировке 10 мин и менее. Тогда теоретиче-
ская пропускная способность при параллельном графике составляет на двух-
путной линии не менее 144 поездов в сутки в каждом направлении, что зна-
чительно превышает пропускную способность однопутной линии. Примерно
в той же пропорции увеличивается и провозная способность двухпутной линии
по сравнению с однопутной.
Помимо больших резервов пропускной и провозной способности, двух-
путным линиям свойственны и более высокие эксплуатационные показатели.
Ввиду отсутствия необходимости в остановках для скрещения поездов мо-
жет быть обеспечен весьма высокий коэффициент участковой скорости поряд-
ка р= 0,92—0,98, т. е. приближающийся к единице, в то время как на
однопутной линии этот очень важный эксплуатационный показатель обычно
находится на уровне Р = 0,60 — 0,70. Благодаря высоким значениям коэф-
фициента участковой скорости на двухпутных линиях уменьшается удельная
потребность в подвижном составе, лучше используется локомотивный и вагон-
ный парк, значительно повышается производительность труда железнодорож-
ников и существенно снижаются эксплуатационные расходы, пропорциональ-
ные размерам движения.
В то же время постройка двухпутной линии и переустройство однопутной
линии в двухпутную связаны со значительными затратами средств, труда
и материалов, в особенности металла. При этом следует различать сооруже-
ние новой двухпутной линии и пристройку вторых путей к существующей од-
нопутной дороге.
Постройка новой двухпутной линии сопряжена с не-
обходимостью возводить уширенное земляное полотно, увеличивать объемы
работ по искусственным сооружениям и путевому развитию станций, укладывать
двойное протяжение главных путей. Несмотря на это, строительная стоимость
такой линии при тщательном выборе ее основных параметров может оказаться
не намного выше стоимости однопутной линии в тех же условиях. Это объяс-
няется тем, что при одинаковых размерах движения и равных топографиче-
ских условиях на новых двухпутных линиях экономически целесообразно
применение более крутого руководящего уклона, чем на однопутной линии
(примерно на 2—3°/Оо). Возможность такого увеличения руководящего уклона
обусловливается:
а) более редким размещением раздельных пунктов с путевым развитием
246
ГЛАВА XII
на двухпутных линиях, что приводит к более ощутительному сокращению
длины линии с увеличением руководящего уклона;
б) большим влиянием фактора сокращения длины линии на двухпутных
дорогах на стоимость всех устройств, пропорциональных длине линии, в осо-
бенности при электрической тяге поездов.
Применение более крутого руководящего уклона и сокращение количества
раздельных пунктов обеспечивает возможность сокращения длины двухпутной
линии, что и позволяет значительно уменьшить разрыв в строительной стои-
мости новой двухпутной и однопутной линий.
В то же время на двухпутной линии благодаря меньшей длине и более
высокой участковой скорости достигается существенное уменьшение эксплу-
атационных расходов, пропорциональных размерам движения.
Произведенные на кафедре «Изыскания и проектирование железных до-
рог» МИИТ исследования (проф. А. И. Иоаннисяна, инж. А. П. Смирнова, ас-
пиранта Чень Я-тао) установили, что сфера экономической целесообразности
сооружения сразу новой двухпутной линии тем шире, чем выше начальные
размеры перевозок и темпы их роста, чем сложнее рельеф местности и меньше
соотношение покилометровой стоимости двухпутной и однопутной линии.
В частности, новые двухпутные линии в современных условиях наиболее
целесообразны на разгружающих направлениях, где на них сразу может быть
переключен большой грузопоток (например строительство двухпутной линии
Среднесибирской магистрали на участке Иртышское — Карасук — Камень-
на-Оби — Алтайская).
Иные положения определяют сферу применения вторых путей при уси-
лении существующих железных дорог. Переустройство существующей одно-
путной железной дороги в двухпутную обычно диктуется необходимостью значи-
тельного увеличения провозной способности дороги и в этом случае оно должно
рассматриваться в сопоставлении с другими возможными вариантами этапного
ее усиления для овладения нарастающими перевозками.
При этом необходимо учитывать, что в отличие от условий проектирования
новой двухпутной линии, где параметры проектирования могут быть выбраны
в наивыгоднейшем их сочетании для условий двухпутной линии, на существу-
ющей дороге эти параметры фиксированы и даже частичное их изменение может
быть связано с большими затратами. Это обстоятельство в известной степени
снижает экономически рациональную сферу применения вторых путей и тре-
бует более тщательного изучения возможностей наращивания мощности од-
нопутной дороги и сопоставления тех или иных вариантов ее усиления с вари-
антами переустройства в частично двухпутную или двухпутную.
В современных условиях развития железнодорожной техники при новых
видах тяги, мощных локомотивах и автоматических средствах регулирования
движения мощность однопутных железных дорог может быть существенно
увеличена без постройки вторых путей. Все это дает возможность во всяком
случае отодвинуть сроки строительства дорогостоящих вторых путей.
Однако и с учетом этих обстоятельств можно полагать, что экономическая
целесообразность вариантов вторых путей тем вероятнее, чем выше темпы роста
перевозок, круче руководящий уклон существующей линии и выше заполне-
ние ее пропускной способности, так как все эти факторы с ростом перевозок
приводят к быстрому ухудшению эксплуатационных показателей однопутной
дороги (снижение коэффициента участковой скорости, интенсивный рост экс-
плуатационных расходов, увеличение оборота локомотива и вагонов). Кроме
того, в этих условиях возникает необходимость применения более мощных и бо-
лее капитальных средств усиления однопутной железной дороги.
Как при проектировании новых линий, так и при усилении существующих
однопутных линий весьма эффективно этапное строительство двухпутной
линии или вторых путей. При этом снижаются первоначальные затраты, что
расширяет сферу применения двухпутных вариантов. Подробнее этот вопрос
рассмотрен в разделе выбора основных технических параметров проектиро-
вания двухпутных линий и вторых путей.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
247
Выбор технических параметров и этапность строительства
двухпутных линий и вторых путей
При проектировании новых двухпутных линий выбор основных параметров
производится на основе общих теоретических положений, изложенных в гла-
вах VIII, IX и XI. Новым здесь является вопрос обоснования наиболее
рациональной этапности строительства двухпутной линии для снижения ее
первоначальной строительной стоимости и сокращения неиспользуемых обыч-
но в первые годы эксплуатации значительных резервов пропускной способности
двухпутных дорог.
Благодаря более редкому размещению площадок раздельных пунктов
на двухпутных линиях укладка сразу двухпутной трассы позволяет сократить
длину линии. Если в порядке этапности уложить по этой трассе один путь,
он будет обладать малыми резервами пропускной способности и вскоре может
потребоваться укладка второго пути.
С другой стороны, линия, построенная первоначально по нормам одно-
путных дорог, обладает большими резервами пропускной способности, что
позволяет отдалить сроки введения вторых путей, но приводит к постоянному
перепробегу грузов после сооружения второго пути по удлиненной трассе.
Для обоснования рациональной этапности строительства двухпутной
линии могут быть намечены и сопоставлены следующие варианты этапного
строительства двухпутной линии.
1. Строительство первоначально однопутной дороги по трассе двухпутной
линии с размещением раздельных пунктов как для двухпутных линий. В по-
следующем, в сроки, обоснованные анализом овладения перевозками и эко-
номическими расчетами, предусматриваются мероприятия, позволяющие
этапно наращивать пропускную способность линии и отодвинуть сроки пере-
хода к сплошной двухпутности:
а) переход к безостановочному скрещению поездов с последующей уклад-
кой в случае необходимости двухпутных вставок посередине перегона.
Достоинство такой схемы — отсутствие бросовых капиталовложений на
всех этапах строительства двухпутной линии, а недостатками в этом случае
являются сравнительно невысокие первоначальные резервы пропускной спо-
собности в силу редкого размещения раздельных пунктов, небольшой прирост
пропускной способности при переходе на безостановочное скрещение и сравни-
тельно малый срок отодвижки укладки второго пути. И все же такая схема
может оказаться весьма целесообразной в условиях сложного рельефа при от-
носительно небольших темпах роста перевозок в первые годы эксплуатации
линии;
б) устройство на участках вольных ходов без удлинения линии до-
полнительных временных раздельных пунктов между станциями и обгонными
пунктами, размещенными по нормам двухпутной линии (участок ст. А —ст. В
на рис. 1-XII). На участках напряженных ходов строительство
второго пути на всем протяжении этих участков, когда пропускная способность
первоначально уложенного одного пути на трассе двухпутной линии, ока-
жется недостаточной.
Такая схема может возникнуть на протяженных участках неоднородного
рельефа, но при сравнительно небольшом удельном весе участков напряжен*
ного хода и при более или менее значительном темпе роста перевозок.
2. Строительство однопутной линии по трассе двухпутной линии на сравни-
тельно легких участках трассирования с размещением раздельных пунктов
по нормам однопутных дорог, но без удлинения линии, в сочетании с укладкой
на трудных участках такой трассы (пунктирная линия на рис. 1-XII между
ст. В и ст. Д), которая обеспечивает размещение промежуточных временных
разъездов между станциями и обгонными пунктами с минимально необходимым
удлинением линии, которое сохранится и после укладки второго пути.
Такая схема этапного строительства двухпутной линии позволяет значи-
тельно отдалить срок р.ведения вторых путей за счет, некоторого увеличения
248
ГЛАВА XII
строительной стоимости вследствие частичного удлинения линии и расходов
эксплуатации после укладки второго пути.
Во всех такого рода схемах этапного строительства новой двухпутной ли-
нии возможны также варианты этапного возведения земляного полотна, искус-
ственных сооружений, тоннелей, эстакад и т. д.: сразу по два пути, или
сначала под один путь с последующей их достройкой. Впервом случае
будет иметь место увеличение первоначальных затрат, во втором —
их уменьшение ценой даже некоторого общего увеличения стоимости ввиду
необходимости вторичного развертывания работ при достройке сооружений *
под второй путь.
При переустройстве существующих однопут-
ных линий в двухпутные выбор основных технических параметров не-
сколько осложняется необходимостью учета существующего размещения раз-
дельных пунктов, капитальных сооружений и пр.
Рис. 1-ХП. Варианты проектирования
новой двухпутной линии
В этих условиях возникают задачи:
1) обоснования расчетной весовой нормы или, точнее, величины уклона
эквивалентного весовой норме /э(в) для второго пути и расчетной длины приемо-
отправочных путей;
2) обоснования схемы этапного перехода к сквозной двухпутности с рас-
смотрением вариантов отодвижки сроков постройки вторых путей за счет ча-
стично пакетного графика, безостановочного скрещения поездов или этапной
укладки вторых путей на отдельных лимитирующих перегонах.
Методы обоснования весовых норм на эксплуатируемых железных доро-
гах и эквивалентного весовой норме уклона с учетом использования запасов
кинетической энергии поезда изложены в § 1 главы XI. При проектировании
вторых путей эта задача приобретает некоторую особенность. Согласно дейст-
вующим положениям НпТУ при проектировании вторых путей, как правило,
сохраняется существующий руководящий уклон и целесообразность его смяг-
чения должна быть обоснована в проекте. Эти положения продиктованы слож-
ностью изменения величины ограничивающих уклонов при переустройстве
существующих железных дорог.
В то же время резко возрастающие размеры перевозок на дороге дик-
туют желательность применить более пологий руководящий уклон хотя
бы в грузовом направлении. В практике проектирования вторых путей эта
задача нередко решается следующим образом: на существующей трассе
сохраняется подобранный уклон гэ (В> для негрузового направления в каче-
стве уравновешенного уклона, а для пристраиваемого второго пути выби-
рается более пологий руководящий уклон гр. Тогда на всех спусках и
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
249
подъемах i ip в грузовом направлении сохраняются существующие уклоны
и трасса, а на участках подъемов в грузовом направлении г>гр, не пре-
одолеваемых за счет использования запасов кинетической энергии, требуется
или смягчение уклона, или некоторое доразвитие трассы второго пути.
Уравновешенный уклон, в частности, был применен при строительстве
вторых путей на загруженном направлении Москва — Донбасс, где в грузо-
вом направлении (с юга на север) был принят уклон 5,6°/оо при сохранении
в негрузовом направлении уклонов крутизной 9 и даже 11°/оо-
Применение уравновешенного уклона при строительстве вторых путей
может оказаться целесообразным даже при отсутствии резко выраженной
неравномерности грузопотоков
по направлениям, как это имеет
место при проектировании новой
линии.
Для обоснования целесооб-
разности применения уравнове-
шенного уклона и выбора его
величины требуется проработать
напрашивающиеся варианты со-
отношения уклонов, произвести
для каждой такой комбинации
анализ овладения перевозками
с учетом возможного применения
непарного графика и определить
экономические показатели для
последующего сопоставления
полученных вариантов уравно-
вешенных уклонов.
Анализ эффективности вве-
дения на переустраиваемой до-
роге безостановочного
скрещения поездов
должен производиться при мак-
симальном использовании су-
ществующих раздельных пунк-
тов и их путевого развития,
рассматривая это мероприятие
как этап перехода к двухпутной
линии. При этом можно варьи-
ровать расчетным периодом
(fm + to) и расчетной величиной опоздания ton (’§ 4 главы IV). Полученные
при этом значения пропускной способности дороги или отдельных ее участ-
ков и суммарное протяжение двухпутных участков безостановочного скре-
щения должны оцениваться по их влиянию на сроки отодвижки постройки
вторых путей. Эффективность такого этапа наращивания пропускной способ-
ности дороги должна устанавливаться при сравнении вариантов схем овла-
дения перевозками с учетом затрат на реконструктивные мероприятия.
Обоснование экономически рациональных сроков перехода к частичному
или сквозному переустройству однопутной линии в двухпутную должно осно-
вываться на разработке возможных схем этапного строительства второго пути
и выборе экономически наиболее целесообразной схемы усиления дороги и
сроков строительства вторых путей.
При этом могут возникнуть следующие варианты схем:
1) ликвидация резкой неидентичности перегонов за счет частичного пере-
мещения осей площадок раздельных пунктов; введение безостановочного скре-
щения поездов с устройством при большой длине перегонов двухпутных
вставок посредине перегонов; сквозная укладка вторых путей (рис. 2-ХП»
1-я схема);
Гмлн. ткм/кмгод
Сквозная укладка вторых путей
Двухпутные вставки
посередине перегонов
Частичная укладка
вторых путей р-
ЬезостаноВочное
—I. I / скрещение
- т -ф^рст. пакетный, ^рафик(Р17Л
Вторые пути на '
труднейших перегонах
1ри ликвидации резкой
неидентичности перегонов
При существующем расположении
раздельных пунктов
i Условные обозначения'. I
f (___________f x_f
---1 1-я схема —12-я схема—к^Зясхема
Рис. 2-ХП, Этапность перехода ко вторым пу-
тям иа существующей однопутной линии
250
ГЛАВА XII
Условные обозначения:
=- существующий путь
— тоасса спрямляющего
обхода (однопутного
или двухпутного)
2) введение частично пакетного графика движения поездов; этапное строи-
тельство вторых путей, начиная с труднейших перегонов (рис. 2-ХП, 2-я схема);
3) укладка вторых путей на труднейших перегонах; укладка вторых
путей на значительной части перегонов; сквозная укладка вторых путей
(рис. 2-ХП, 3-я схема).
Для всех этих схем на каждом этапе должна рассчитываться пропускная
и провозная способность и соответствующие этапы должны наноситься на
график овладения перевозками, как это показано на рис. 2-ХП. В дальней-
шем эти схемы подвергаются технико-экономическому сравнению.
Основные особенности проектирования вторых путей
Проектирование новых двухпутных линий не связано с какими-дабо прин-
ципиальными особенностями и может основываться на обычных положениях,
изложенных в предыдущих главах с учетом некоторых частных особенностей
проектирования земляного
полотна, искусственных
сооружений, станций, элек-
троснабжения и админи-
стративного деления на
двухпутных линиях.
Наиболее существен-
ные особенности возникают
при проектировании пере-
устройства однопутной ли-
нии в двухпутную. Прежде
всего это относится к про-
ектированию продольного
профиля, поперечных про-
филей и плана линии, как
это излагается ниже, в § 2,
3 и 4 настоящей главы.
Кроме того, при проекти-
Рис. З-ХП. Спрямление трассы при проектировании ровании переустройства
вторых путей однопутной линии в двух-
путную возникают следую-
щие специальные вопросы:
1) проектирование второго пути на общей или раздельной трассе;
2) проектирование земляного полотна второго пути на общем или раздель-
ном земляном полотне;
3) выбор сторонности второго пути.
По условиям удобств эксплуатации и содержания пути желательно про-
ектирование второго пути на общей трассе с существующим путем. Необхо-
димость выноса второго пути на самостоятельную трассу в непосредственной
близости от существующего пути или на более или менее значительное расстоя-
ние может возникнуть:
а) на участках, где требуется дополнительное развитие линии, в случае
применения более пологого ограничивающего уклона на втором пути;
б) на участках неблагоприятных геологических условий, препятствующих
устройству второго пути в непосредственной близости с существующим;
в) в местах, где экономически целесообразнее уложить второй путь на само-
стоятельной трассе, не пристраивая его к существующему пути.
Кроме этого рода случаев, в ряде мест может оказаться экономически це-
лесообразным улучшить или спрямить существующую трассу только для вто-
рого или также для существующего пути. Как при выносе трассы второго
пути, так и при улучшении или спрямлении существующей трассы произво-
дится трассирование однопутных или двухпутных обходов, как показано на
рис. З-ХП, с последую?.. : сравнением вариантов общей или раздельной трас-
сы или вариантов обхода и использования существующей трассы.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
251
Земляное полотно второго пути при проектировании его на общей трассе
может совмещаться с существующим или устраиваться самостоятельным. Пер-
вое решение, когда второй путь располагается на минимальном расстоянии от
существующего (4,10 .и на прямых участках пути), является наиболее желатель-
ным, так как при этом упрощаются условия эксплуатации двухпутной линии.
Сооружение второго пути на раздельном земляном полотне может быть
вызвано нежелательностью нарушения устойчивости земляного полотна при
неблагоприятных геологических условиях (на мокром косогоре, на болотах
и пр.), а также, когда по условиям постройки искусственных сооружений под
второй путь требуется обеспечить некоторое расстояние между осями путей.
Раздельное земляное полотно часто приходится устраивать также при
подходе к станциям и узлам в пределах так называемых развязок.
Сторонность второго пути по отношению к существующему
в значительной степени определяет как стоимость строительства второго пути,
Рис. 4-ХП. Выбор сторонности второго пути на косогорах в случае
преобладания насыпей (а) и выемок (б)
так и условия его последующей эксплуатации. Часто сторонность будущего
второго пути намечается еще в процессе проектирования однопутной железной
дороги. Ее можно восстановить по проектной документации, а в случае отсут-
ствия последней —по опорам мостов, возведенных сразу под два пути, по рас-
стояниям до резервов, кавальеров и станционных зданий и пр.
В случае отсутствия указаний на предполагавшуюся сторонность второго
пути необходимо проанализировать факторы, определяющие наиболее целе-
сообразную сторонность второго пути на отдельных участках линии.
К числу таких факторов относятся:
а) косогорность местности: в случае преобладания насыпей второй
путь предпочтительнее устраивать с верховой стороны (рис. 4, о-ХП),
а в случае преобладания выемок — с низовой стороны в целях уменьше-
ния объемов работ (рис. 4, б-ХН);
б) геологические условия, от которых часто зависит беспере-
бойность движения поездов. Надо, чтобы постройка второго пути не только
не ухудшала условий работы земляного полотна в сложных геологических
условиях, но и приводила бы к повышению его стабильности.
, Так, например, расположение второго пути на оползневом косогоре с ни-
зовой стороны может увеличить устойчивость земляного полотна и, наоборот,
расположение второго пути с верховой стороны может в значительной степени
ухудшить стабильность оползневого массива:
в) пересечение больших водотоков вторым путем должно
производиться, как правило, снизовой стороны по отношению к сущест-
вующему пути, так как при этом оказывается возможным сохранить сущест-
вующие регуляционные сооружения, более развитые и капитальные с верхо-
вой стороны, а также укрепленные откосы существующего земляного полотна
на пойме;
г) в пределах раздельных пунктов, не подлежащих закрытию после построй-
252
ГЛАВА XII
ки второго пути, последний должен, как правило, располагаться со стороны,
противоположной пассажирскому зданию;
д) по условиям производства работ желательно располагать второй путь со
стороны балластных и земляных карьеров, чтобы рабочие поезда не пересекали
существующего пути.
На выбор сторонности, особенно в застроенных местностях, может ока-
зать влияние количество и стоимость капитальных сооружений, технических
и служебных зданий, подлежащих сносу при строительстве второго пути.
При выборе сторонности второго пути весьма желательно сохранение одно-
образной сторонности если не на всем протяжении линии, то хотя бы на воз-
можно более протяженных участках. Но так как этого не всегда можно до-
биться, а сохранение сквозной правопутности движения поездов необходимей
в местах изменения сторонности устраивается так называемое переклю-
чение сторонности, как показано на рис. 5-XII.
Рис. 5-XII. Принципиальные схемы и график переключения сторонности:
а — переключение сторонности в пределах раздельного пункта; б — переключение
сторонности на кривой; в—переключение сторонности на прямой; г—график пере-
ключения сторонности второго пути
Такое переключение сторонности обычно устраивается на промежуточных
раздельных пунктах, где это наиболее просто в строительном отношении
(рис. 5, а-ХП). Но в эксплуатационном отношении это приводит к известным
недостаткам, так как ответвление каждого главного пути на боковой путь по
стрелочным кривым вызывает ограничение скоростей поездов, проходящих
такие раздельные пункты без остановки. При выносе переключения сторон-
ности на перегон более целесообразно осуществлять переключение в пределах
кривых за счет переустройства существующего участка кривой, как показано
на рис. 5, б-ХП, и подробнее рассматривается в § 3 данной главы. При этом
план линии не ухудшается, а число кривых не увеличивается.
Если и такое решение невозможно (при отсутствии кривых вблизи наме-
чаемого участка переключения или в случае расположения существующей
кривой в глубокой выемке или высокой насыпи), можно проектировать пере-
ключение сторонности и на прямолинейном участке (рис. 5, e-XII), но это тре-
бует устройства дополнительных двух обратных кривых на каждом пути и
ухудшает план. Положение пристраиваемого пути и места переключения сто-
ронности наносятся на график переключения сторонности (рис. 5, г-ХП).
Нормы и технические требования
Проектирование переустройства существующей однопутной линии в двух-
путную гораздо сложнее проектирования новой линии, так как при этом не-
обходимо не только считаться с планом, профилем, искусственными сооруже-
ниями на существуютт и, но и обеспечить правильное взаиморасположе-
ние обоих путей и всех сооружений на них.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
253
Рис. 6-XII. Расположение путей в одном (а) и в
разных (б) уровнях
И все же действующие НиТУ распространяются в полной мере как на про-
ектируемые новые линии, так и на случаи проектирования переустройства
существующих линий. При этом, как правило, и при проектировании вторых
путей не следует без серьезных оснований злоупотреблять применением льгот-
ных норм НиТУ.
Однако при проектировании второго пути на общем земляном полотне с су-
ществующим применение довольно жестких рекомендуемых норм НиТУ для
линий первой категории может вызвать необходимость в переустройстве капи-
тальных сооружений существующей линии, что сопряжено не только с боль-
шими затратами, но и с потребностью в той или иной степени прерывать нор-
мальное движение поездов.
Поэтому в обоснованных случаях, когда применение норм первой катего-
рии может вызвать необходимость перестройки капитальных сооружений,
могут применяться минималь-
ные нормы НиТУ, как это
допускается при переустрой-
стве однопутных железных
дорог. В первую очередь это
касается длин элементов (ко-
торые могут уменьшаться до
300 и даже до 200 м), радиу-
сов сопрягающих кривых
в вертикальной плоскости
(5000 м вместо 10 000 м),
алгебраической разности со-
прягаемых уклонов и др.
При этом во всех случаях
без каких-либо послаблений
должны соблюдаться все нор-
мы и требования, связанные
с безопасностью и бесперебой-
ностью движения поездов (на-
пример незатопляемости зем-
ляного полотна, незаносимо-
сти второго пути и т. п.).
Если второй путь проектируется на раздельной трассе, то его проектиро-
вание производится в полной мере по нормам НиТУ как для новой линии.
Заслуживает также внимания вопрос обеспечения общего уровня
бровки земляного полотна существующего и пристраиваемого пути. Как
в строительном, так и эксплуатационном отношении имеет очевидные преиму-
щества совпадение уровней бровки земляного полотна обоих путей, как видно
из приведенного на рис. 6, п-ХН поперечного профиля, где отметки головок
рельса обоих путей (а на кривых — внутренних рельсов) полностью совпадают.
Однако при проектировании профиля вторых путей с учетом переустрой-
ства профиля существующего пути при разной крутизне ограничивающих
уклонов или в местах приведения существующего профиля к современным
нормам НиТУ возникает необходимость изменения отметок существующего
профиля. В целях обеспечения бесперебойности движения поездов в течение
всего периода переустройства линии должна соблюдаться определенная очеред-
ность производства работ — сначала возводится земляное полотно пристраи-
ваемого пути и лишь после перевода на него движения поездов реконструирует-
ся земляное полотно существующего пути. В этих условиях при перепроекти-
ровке существующего профиля неизбежно возникает в отдельных его местах
вр еменная или постоянная разность уровней бровки земля-
ного полотна существующего и пристраиваемого пути, как это показано на
рис. 6,б-ХП.
Расположение путей в разном уровне имеет ряд недостатков: затрудняется
водоотвод в месте сопряжения откосов первого и второго путей; ухудшаются
254
ГЛАВА Xll
условия содержания и охраны пути и повышается степень снегозаносимости
нижнего пути, в особенности при ветрах, направленных со стороны более вы-
сокого пути.
Все эти недостатки заставили отказаться от применения постоянной раз-
ности уровней при проектировании вторых путей и на практике допускается
лишь незначительная постоянная разность уровней, не пре-
вышающая 0,10 м, и то лишь в тех местах,'где это дает существенную экономию
в объемах работ и позволяет сохранить без реконструкции существующее зем-
ляное полотно.
Во всех остальных случаях допускается лишь временная раз-
ность уровней, не ограничиваемая по высоте, но требующая обязатель-
ной ликвидации при реконструкции существующего земляного полотна после
отсыпки пристраиваемого земляного полотна и перевода движения на проекти-
руемый путь.
§ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ПОПЕРЕЧНЫХ
ПРОФИЛЕЙ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
Проектирование продольного профиля
Профиль двухпутной линии
требованиям НиТУ в части длин
Условные обозначения:
существующий. путь
—*—И— разборка существующего
пути
-------второй путь
-------Вынос существующего пути
о
—' —Второй, путь на обходе
Рис. 7-ХП. Однопутные двухпут-
ные обходы
должен соответствовать всем современным
элементов, разности сопрягаемых уклонов
и т. д. Профиль же существующих одно-
путных линий, в особенности тех, которые
были построены еще в прошлом или в нача-
ле текущего столетия, имеет существенные
отступления от требований современных
НиТУ. В процессе строительства вторых
путей профиль существующего пути необ-
ходимо подвергнуть переустройству с тем,
чтобы отметки головок рельса вторых пу-
тей находились в одном уровне. При этом
должны быть ликвидированы и имевшие
место на существующем пути отступления
от норм НиТУ.
Нередко при проектировании продоль-
ного профиля приходится учитывать нали-
чие на существующем пути постоянных
капитальных сооружений, переустройство
которых нежелательно, так как сопряжено
с большими расходами и может вызвать
необходимость в перерыве движения по
этому пути.
При проектировании профиля вторых
путей необходимо, помимо выполнения
требований НиТУ, стремиться к мини-
мальным объемам работ как по присыпае-
мому второму пути, так и по переустройству
существующего пути при обеспечении наи-
более рационального способа производства
работ в условиях бесперебойного движения
поездов по переустраиваемой дороге.
Строительство второго и переустрой-
ство существующего пути целесообраз-
но производить в определенной последовательности, обеспечивающей минимум
помех для движения поездов по существующему пути:
1) первоначально сооружается земляное полотно для размещения второго
пути;
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
255
2) после открытия движения по второму пути производится переустройство
существующего пути с ликвидацией временной разности в уровнях.
Для того чтобы свести к минимуму объем работ по переустройству суще-
ствующего пути, при нанесении проектной линии второго пути целесообразно
ориентироваться на отметки расчетной головки рельса (РГР}
для существующего пути, определяемые с учетом требуемой проектной высоты
верхнего строения, аналогично тому, как было изложено в § 2 главы XI при-
менительно к переустройству однопутных линий.
Временная разность в уровнях существующего и проектируемого путей
Ыг = ПГРп— СГР1 представляет для существующего пути подъемку
или подрезку, которую и предстоит осуществить после перевода движения
на второй путь.
Проектирование профиля второго пути производится по у т р и р о в а н-
ному профилю, составляемому на основании полевых измерений и об-
следований в тех же масштабах, что и при проектировании переустройства
однопутных линий. Сетка утрированного профиля принимается такой же, как
и при переустройстве (см. рис. 12-XI), с дополнительными графами, харак-
теризующими положение второго пути в плане относительно существую-
щего.
Профиль второго пути на участках обходов проектируется как
для новой линии, т. е. по бровке земляного полотна, для чего в точках примыка-
ния обходов на утрированном профиле фиксируется отметка бровки. Обходы,
как правило, должны проектироваться с одной стороны по отношению к суще-
ствующему пути без его пересечения (рис. 7, п-ХП). При невозможности или осо-
бой сложности такого решения могут проектироваться или двухпутные обходы
(рис. 7, б-ХП), или в очень сложных случаях — однопутные с пересечением
существующего пути в разных уровнях (рис. 7, в-XII).
Профиль вторых путей должен корректироваться по поперечным профилям.
Проектирование поперечных профилей
Постройка второго пути производится, как правило, в условиях интенсив-
ного движения по существующему пути. Поэтому при проектировании по-
перечных профилей необходимо предусматривать такую последовательность вы-
полнения работ по возведению земляного полотна для второго пути и по пере-
устройству существующего, при которой не создавалось бы помех для нормаль-
ного движения поездов и обеспечивались бы благоприятные условия производ-
ства работ по сооружению земляного полотна второго пути с применением высо-
копроизводительных механизмов.
Практикой проектирования были выработаны типовые
поперечные профили земляного полотна при проектировании вторых путей,
применяемые в обычных условиях. В особых случаях (при очень высоких на-
сыпях, в геологически неблагоприятных местах — на крутых косогорах, боло-
тах, при необходимости лечения земляного полота и пр.) проектируются инди-
видуальные поперечные профили.
Типовые поперечные профили могут быть классифицированы в три типа.
Признаком классификации так же, как и при переустройстве однопутных
линий, является взаимное расположение осей существующего (ОСП) и проекти-
руемого (ОПП) путей.
Тип I — ось проектируемого второго пути (ОПП) располагается сразу
на нормальном междупутье, равнсм на прямых участках 4,10 м,
а на кривых — 4,10-}-Дгу (.«). где Л_у— габаритное уширение на кривых.
Ось существующего пути (ОСП) остаётся на прежнем месте.
Тип II — ось проектируемого пути временно располагается на увеличен-
ном расстоянии от оси существующего пути, так называемом контроль-
ном междупутье; после перевода движения на вновь построенный
путь временная ось перемещается по направлению к оси проектируемого пути
до получения величины нормального междупутья.
256
ГЛАВА ХП
Контрольным междупутьем Мк называют то минимальное расстояние
между осями существующего и проектируемого пути, при котором обеспечи-
вается возможность производства работ по возведению земляного полотна вто-
рого пути без перерыва и нарушения безопасности движения поездов по сущест-
вующему пути.
Тип III —ось существующего пути остается на прежнем месте, а ось
проектируемого пути располагается временно на контрольном междупутье от
оси существующего пути, а затем смещается по направлению к оси существую-
щего пути до получения нормального междупутья.
При поперечном профиле типа I земляное полотно проекти-
руемого пути ниже отметки существующего земляного полотна отсыпается
грунтом, однородным с грунтом в теле насыпи. Основной площадке при-
дается уклон в полевую сторону для отвода воды г=0,02 (рис. 8-ХII). Ось
Рис. 8-XII. Поперечник типа I:
а—при односторонней присыпке; б—с нарушением обратного откоса
и двусторонней присыпкой
второго пути располагается сразу на расстоянии нормального междупутья.
Следовательно, для первого типа контрольное междупутье Мк равно нор-
мальному: 714 к = М = 4,10 (+ Дгу). После перевода движения на проекти-
руемый путь существующий путь поднимается на балласт для ликвидации
временной разности в уровнях. Наибольшая временная разность в уров-
нях ДЛщах, при условии сохранения обратного откоса, определяется' соот-
ношением значений ширины существующего земляного полотна ас,;высоты
существующей балластной призмы hc и минимально допустимой ширины
обочины fomin аналогично тому, как определялась наибольшая подъемка
при переустройстве однопутных железных дорог, т. е.
а *' __ 1 /а.с Об. п , \ ,'
^Чтах — — I ——~— Hrnin I Пс
где «б. п — нормальная ширина балластной призмы, а а — показатель ее
откоса. Значение в этом случае даже при минимальной ширине
обочины bmin и толщине существующей балластной призмы 0,40 — 0,50 м
обычно не превышает 0,25—0,30 м (рис. 8,а-ХП).
Несколько большую временную разность в уровнях, а следовательно, и
большую подъемку существующего пути при первом типе поперечника можно
обеспечить, если допустить уширение существующего земляного полотна со
стороны, обратной присыпаемому второму пути. В этом случае наибольшая
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
257
—---------------------------------------------------------- - -
величина временной разности в уровнях определяется условиями безопасности
движения по существующему пути. Откос балластной призмы проектируемого
пути может быть начат в точке X (рис. 8, б-ХП). Для получения большей вре-
менной разности в уровнях плечо балластной призмы проектируемого пути
может быть временно принято меньше нормального.
Наибольшая величина подъемки в уровнях верха балластной призмы
Айтах определяется геометрическим расчетом, исходя из величины нор-
мального междупутья М = 4,10 ф- Агу (м), нормальной ас. п и временной аВр
ширины балластной призмы и показателя откоса балластной призмы
Айтах = V (м- Дб~п + авр) (м). (1-ХП)
al z 1
При Об п =3,10 м-' и овр — 2,90 м величина Айтах составляет примерно
0,70 м.
Поперечный профиль типа II может быть применен в тех
случаях, когда ось существующего пути можно сместить в сторону. Этот
тип дает возможность осуществлять значительные подъемки при сохранении
откоса существующего земляного полотна со стороны, обратной второму пути.
Подъемка может производиться или на балласте (тип П-б), или
г р*у н т о м (тип П-г).
Рис. 9-ХП. Поперечник типа П-б
При подъемке на балласте (рис. 9-ХП) часть поперечно-
го сечения земляного полотна, расположенная ниже отметки контакта суще-
ствующего балласта и земляного полотна, может быть отсыпана из грунта
(желательно однородного с грунтом в существующей насыпи), выше же
этой отметки подъемка производится дренирующим грунтом.
Геометрические размеры поперечника и величина контрольного между-
путья определяются из условия сохранения откоса насыпи со стороны,
противоположной второму пути, и получения наиболее компактного и эко-
номичного решения, для чего откос присыпаемой части начинается в точке X.
Положение смещенной оси существующего пути (СОП), оси проектируемого
пути (ОПП) и точка бровки земляного полотна определяются проектным
-• ^пр
расстоянием от оси пути до бровки проектируемого земляного полотна
и величиной нормального междупутья 4,10 ф-Агу (л), как показано на
рис. 9-ХП. Ширина основной площадки в случае отсыпки ее из дренирую-
щих грунтов принимается меньше, чем при обычных грунтах, так как
отпадает необходимость в песчаной подушке под щебень ^НиТУ рекомен-
дуют в этом случае ширину основной площадки 5,60 м и = 2,80 лг j .
Величина контрольного междупутья для'типа П-б равна
Л4К = 4,10 ф-Агу ф- 1,5Лй'ф- Ипр -2 -с- (м), (2-XII)
9 Зак. 1018
258
ГЛАВА XII
где А/г'= А/г— А/гб— А/гр— подъемка в уровне бровок земляного полотна;
«с
*2---расстояние от оси существующего пути до
бровки земляного полотна.
Работы по сооружению земляного полотна производятся в следующей по-
следовательности :
1) отсыпается грунтом нижняя часть присыпаемой насыпи с приданием
ей водоотводного уклона поверху (г = 0,02);
2) дренирующим грунтом отсыпается верхняя часть насыпи и балласт для
проектируемого пути;
Рис. 10-ХП. Поперечник типа П-г
3) после перевода движения на новый путь производится послойная подъ-
емка существующего пути на балласт до уровня второго пути с постепенным
смещением его в сторону нового пути до получения нормального междупутья.
Поперечник рассматриваемого типа при небольшом смещении оси пути по-
зволяет относительно просто осуществить подъемку с обеспечением бесперебой-
ности движения по существующему пути. Однако в этом случае неизбежен зна-
чительный расход дорогостоящего балласта и при больших подъемках попереч-
ник типа П-б становится неэкономичным. Считают, что даже при сравнительно
недорогом балласте этот тип поперечника при подъемках более 1 м нецелесо-
образен. Поэтому при больших подъемках и необходимости сохранения одно-
го откоса приходится применять поперечник с подъемкой на грунт—тип П-г.
При поперечнике типа П-г (рис. 10-ХП) в отличие от типа
П-б тело насыпи второго пути выше существующей бровки полотна отсыпается
грунтом. По условиям бесперебойности движения по существующему пути
временный откос присыпки не должен попадать на балластную призму сущест-
вующего пути. Поэтому присыпка временного откоса может начаться только на
таком расстоянии от оси существующего пути (точка X на рис. 10, а-ХП),
при котором обеспечивается безопасное движение поездов по существующему
пути на период отсыпки временного поперечника второго пути. Тогда контроль-
ное междупутье М„ может быть определено из расчета
Мк = 2,50 4- 2,20 + 1,5А/г" = 4,70 + 1,5АЛ" (л), (З-ХП)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
259
где Л/г" — подъемка в уровне бровок земляного полотна;
2,50 — расстояние от оси существующего пути до точки X;
2,20 — минимальное расстояние от оси пути до бровки земляного полот-
на при временной толщине балластного слоя.
Работы по отсыпке поперечника производятся в такой последовательности:
1) отсыпается земляное полотно для второго пути;
2) после открытия движения по второму пути разбирается существующий
путь, убирается балласт и производится подъемка на грунт земляного полотна
существующей насыпи;
3) устраивается балластная призма для обоих путей с нормальным
расстоянием между осями путей 4,10 (+Лгу).
Рис. 11-ХП. Поперечник типа III
Поперечники II типа позволяют осуществить как значительную подъ-
емку, так и понижение отметки существующего пути как в насыпи, так и
в выемке (рис. 10, б-ХП) при сохранении одного из откосов земляного по-
лотна, но требуют обязательного смещения оси существующего пути на
величину -Мк — (4,10+ Лгу) (лг).
В тех случаях, когда при больших подъемках смещение оси сущест-
вующего пути нежелательно или невозможно (подходы к большим мостам,
станциям и пр.), должен быть применен поперечник III типа. В попереч-
нике III типа (рис. 11-ХП) отсыпка временного земляного полотна под
второй путь начинается от точки X, отстоящей на 2,50 м от оси сущест-
вующего пути. Контрольное междупутье, как и в типе П-г, равно Мк =
= 4,70+ 1,5Л/Г. Последовательность работ при III типе поперечника при-
нимается следующей:
1) отсыпается земляное полотно под второй путь и укладывается верхнее
строение пути при временной толщине балласта;
2) после перевода движения на новый путь производится разборка сущест-
вующего пути, убирается балласт и осуществляется подъемка существующего
земляного полотна с сохранением его оси;
3) проектируемый путь постепенно смещается по направлению к существую-
щему до получения нормального междупутья.
В рассматриваемом типе поперечника неизбежны значительные бросовые
земляные работы (показаны штриховкой).
Сфера применения рассмотренных выше типов поперечных профилей опре-
деляется следующими соображениями:
1) п р и необходимости сохранения оси существующего
пути применяются поперечники I или III типа:
а) при Л/i' &hmax — тип I с сохранением обратного откоса;
б) сфера применения поперечника 1 типа расширяется, если допустить
260
ГЛАВА XII
нарушение обратного откоса, так как А/гтах может быть существенно уве-
личена [формула (1-XII)];
в) при значительных подъемках, превышающих Айгаах для I типа, даже
с нарушением обратного откоса, применяется III тип;
2) при необходимости сохранения одного из откосов и
возможности смещения оси существующего пути применяются поперечники
типа II:
а) при временной разности в уровнях А/г<;1 м — тип П-б;
б) при временной разности в уровнях А/г > 1 м — тип П-г.
Рис. 12-ХП. Поперечный профиль присыпки двухпутного земляного
полотна к существующему полотну
В условиях механизированного способа производства работ целесооб-
разно также рассмотреть вариант присыпки двухпутного земляного полотна
к существующему (рис. 12-ХП).
Поперечные профили этого типа были с успехом применены на линий Кар-
талы — Целиноград.
При выборе типа поперечного профиля в каждом конкретном случае при-
ходится учитывать реальную стоимость балласта, условия производства работ.
Кроме того, необходимо группировать участки по подбору типа поперечника,
как это подробнее рассматривается в графике сводных данных § 4 настоящей
главы.
Конструктивные междупутья
Разобранные выше типы поперечных профилей применяются при объеди-
ненном земляном полотне первого и второго путей. В некоторых местах необ-
Рис. 13-XII. Конструктивное междупутье
ходимо устраивать раздельное земляное полотно путем выноса второго пути на
новую ось, отнесенную на некоторое расстояние от оси существующего пути.
Такие выносы чаще всего приходится устраивать в местах строительства
искусственных сооружений на втором пути, так как производство работ в не-
посредственной близости к существующему пути затруднено и не обеспечивает
в период производства работ безопасного движения поездов по существующему
пути с установленными скоростями.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
261
Расстояние, на которое необходимо отнести ось второго пути в месте строи-
тельства искусственного сооружения, называемое конструктивным
междупутьем Л4КОнстр, зависит от рабочих отметок насыпи, характерис-
тик грунтов и пр. Так, на рис. 13-XII величина Мконстропределяется горизон-
тальным заложением откоса насыпи, шириной существующего земляного полот-
на, шириной котлована и некоторым расстоянием d, гарантирующим безопас-
ность производства работ в котловане нового искусственного сооружения и
зависящим от свойств грунтов.
§ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ВТОРЫХ ПУТЕЙ
Общие требования
План второго пути должен соответствовать требованиям НиТУ в части
радиусов круговых кривых, длин прямых вставок, длин переходных кривых
и т. д. Проектируемый путь располагается, как правило, на общем земляном
полотне с существующим, план которого имеет нередко много отступлений от
современных требований. Поэтому в процессе проектирования плана вторых
путей предусматривается также переустройство плана существующего пути:
выправка сбитых в процессе эксплуатации кривых, устройство переходных
кривых, обеспечение необходимых длин прямых вставок и даже увеличение
радиусов круговых кривых, если это не вызывает необходимости в коренном
переустройстве существующих капитальных сооружений.
План второго пути проектируется применительно к выправленному поло-
жению оси существующего пути. Поэтому проектирование плана второго пути
и переустройство плана существующего пути являются по существу единой
проектной задачей, хотя по условиям обеспечения бесперебойности движения
поездов переустройство плана существующего пути производится только после
перевода движения на вновь построенный путь.
Исходными материалами для проектирования плана второго пути служат:
план существующего пути, угловые диаграммы подбора радиусов, утрирован-
ный продольный профиль второго пути, график сторонности второго пути, зна-
чения контрольных и конструктивных междупутий.
Проектирование плана второго пути сводится к решению ряда задач, основ-
ными из которых являются:
1) обеспечение необходимого габаритного уширения в кривых;
2) расчеты изменения междупутья;
3) расчеты по переключению сторонности второго пути.
В процессе расчета плана определяются элементы и пикетные значения на-
чала и конца круговых и переходных кривых, а также расстояния между осями
существующего и проектируемого путей, которые откладываются при разбивке
оси проектируемого пути в натуре. Все эти расчеты производятся с определен-
ной точностью: расстояния до 0,01 м, а углы до Г7 с последующим округлением
до 1'.
При размещении проектируемого и существующего путей на общем земля-
ном полотне круговые кривые обоих путей должны располагаться к о н цен-
тр и ч н о, за исключением тех участков, на которых осуществляется постоянное
изменение междупутья. Радиус круговой кривой проектируемого пути А’и для
выполнения требования концентричности кривых должен отличаться от радиуса
кривой существующего пути Rc на величину нормального междупутья:
Ru = Rc ± (4,10 + Агу) (ж). (4-XII)
Радиус кривой второго пути, если он получается дробным, должен
округляться до целых метров.
Необходимо, чтобы точки начала и конца круговых кривых имели
одинаковые пикетные значения. Так как длина проектируемого пути в кри-
вых отличается от длины существующего пути, то для сохранения пике-
тажа в пределах каждой кривой располагают неправильный пикет
262
ГЛАВА ХП
£= 100 ± AL, где AL — изменение длины линии в пределах кривой. При
постоянном междупутье М удлинение проектируемого пути против сущест-
вующего равно
А£ — Kjj Кс == 7?п ОСрад Rc арад — (R\\ Rc) арад = Л4арад (м).
На профильных схемах указывается длина кривой второго пути
= Кс ± AL, хотя она и не будет точно соответствовать округленному
радиусу Rn.
Обеспечение габаритного уширения
В пределах каждой кривой должно быть обеспечено габаритное уширение
Агу, которое устраивается для безопасного движения вагонов встречных поездов.
Величина габаритного уширения строго регламентируется официальными доку-
Рис. 14-ХП. Обеспечение габарит-
ного уширения в кривых
ментами в зависимости от радиуса круго-
вых кривых и от разности в возвышениях
наружного рельса на внутреннем и наруж-
ном пути.
Габаритное уширение может быть обес-
печено за счет надлежащего подбора длин
переходных кривых для наружного и вну-
треннего путей, который осуществляется
таким образом, чтобы разность сдвижек
от переходной кривой равнялась величине
требуемого Агу:
^гу — Рвн ‘Рнар (-М), (5-XII)
где рви и рнар — соответственно сдвижки от
переходной кривой вну-
треннего и наружного пу-
ти (рис. 14-ХП).
Наиболее просто обеспечивается га-
баритное уширение при расположении про-
ектируемого пути внутри существую-
щей кривой. В этом случае (рис. 14, а-ХП)
потребная сдвижка для проектируемого
Внутреннего пути Рви = Рнар + Агу. и так
/2
как сдвижка р = g—g, то
24 г\
/вн = ]/247?внрвн = /247?вн(Рнар + АГу) (м). (6-ХII)
Полученное значение округляется до ближайшего большего по стандарту.
Следовательно, в данном случае обеспечение габаритного уширения всегда
приводит к увеличению длины переходной кривой.
Сложнее решается эта задача при проектировании второго пути сна-
ружи существующей кривой (рис. 14,б-ХП). В этом случае для обеспече-
ния габаритного уширения необходимо, чтобы рпар = Рвв — Агу, откуда
/Нар = V^24/?Hap (Рвв — Агу) <ЧВН, что не всегда может быть обеспечено, так
как на существующем пути уже могла быть принята минимально допу-
скаемая по НиТУ длина переходной кривой, и применение еще меньшей на
проектируемом пути будет противоречить нормам НиТУ.
До недавнего времени в подобных случаях применялась отрихтовка наруж-
ного пути на недоста? ю величину сдвижки (так называемый способ «БАМ»).
В условиях высоких скоростей и повышенных требований к плавности движе-
ния этот способ не может быть рекомендован.
Габаритное уширение в кривых в сложных случаях может быть обес-
печено за счет применения переходных кривых, очерченных не по кубиче-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
263
•з
X'
«кой параболе у = ~п-, а по кривой, уравнение которой имеет вид
у = /Ly - Автором метода предложены формулы для определения показателя
степени т и коэффициента k для случаев внутреннего и наружного рас-
положения проектируемого пути по отношению к существующему х. Достоин-
ством этого метода является то, что точки начала переходных кривых
существующего и проектируемого путей могут иметь одинаковые пикетные
значения и быть расположены на одном радиусе.
Расчеты изменения междупутья
Постоянное увеличение междупутья осуществляется на подходах к стан-
циям, к большим и средним мостам. На всех же участках, где применяются
поперечные профили II и III типов, требуется предусматривать временное
уширение междупутья, определяемое величиной контрольного междупутья.
Ввиду того что контрольные междупутья в каждой отдельной точке про-
филя, зависящие от Ай, могут иметь различные значения, что практически не-
возможно осуществить, на некотором сгруппированном участке назначается
общее изменение междупутья, равное наибольшей для этого участка величине
междупутья (см. § 4 главы XII).
Расчеты изменения междупутья обычно включают:
а) расчеты элементов плана на участке изменения междупутья; 2
б) определение расчетных, так называемых междупутных расстояний
для разбивки в натуре положения осей проектируемого и смещаемого сущест-
вующего путей относительно по-
ложения оси существующего
пути.
В расчетах изменения меж-
дупутья необходимо учитывать
различные случаи смещения осей
существующего и проектируе-
мого путей и расстояний между
ними.
На рис. 15-ХП для наибо-
лее общего случая показаны
положения осей: существующей
сбитой кривой 1, выправленной
существующей кривой 2, то же
с учетом переходной кривой 3,
смещенной оси существующего
пут, например ДЛЯ уширения рИСе 15-ХП. Смещения, нормали, междупутья и
междупутья без учета переход- междупутные расстояния
ной кривой 4 и с учетом пере-
ходной кривой 5, оси проектируемого пути (в данном случае внутреннего, пра-
вого) без учета бис учетом 7 переходной кривой.
Разбивка оси проектируемого и смещаемого в процессе переустройства
существующего путей производится относительно оси существующего пути,по
нормали к нему в результате определения расчетных междупутий — между-
путных расстояний.
Междупутными расстояниями .VI р называются расстояния от оси сущест-
вующего пути до окончательного проектного положения оси проектируемого
и смещенного существующего путей.
1 Голованов Д. Г. К вопросу о переходных кривых на двухпутных линиях.
Труды ТашИИТ. Выпуск III. 1951.
264 ’
ГЛАВА XII
Междупутные расстояния для переустраиваемого существующего пути
TVfp в случае его смещения (например в результате применения поперечника
типа II) определяются как расстояние между (5) и (1) (рис. 15-Х II):
Мр = Hr ± Др ± Р1 (м), (7а-ХII)
а'для проектируемого пути расстояния между (7) и (1)
.......м; = Я2±Др±р2 (ж). (76-ХП)
Здесь Др — рихтовка, полученная в результате расчета выправки кривой
существующего пути (без учета переходной кривой);
Pi и р2 — соответственно смещения от устройства переходной кривой для
существующего и проектируемого путей;
и — нормали существующего и проектируемого путей.
Рис. 16-ХП. Уширение междупутья на прямой;
а—план; б—профильная схема; в — угловая диаграмма
Нормалью называется радиальное расстояние между осью выправленного
существующего пути и проектным положением оси существующего или проекти-
руемого пути без учета смещений от переходной кривой. Так, на рис. 15-ХII
нормаль смещенного существующего пути Hi — (4)—(2), нормаль проекти-
руемого пути Ня = (6)—(2).
Нормаль может быть определена как Н = Л4 ± у,
где М — начальное междупутье (например на рис. 16-ХП);
у — приращение междупутья, определяемое по угловой диаграмме как
разность площадей: y=ton —сос.
Для существующего пути М равно нулю.
Окончательное междупутье определяется как расстояние меж-
ду окончательным положением осей обоих путей Л40К = тИ" ± Мр . На
рис. 15-Х II окончательное междупутье равно Л1ОК = (7) — (5).
Величина Л1ОЕ, как правило, равна нормальному междупутью — 4,10 м
на прямой и на кривой А10К = 4,10 + Дгу. [Лишь на участках постоянно
уширенного междупутья (конструктивного Ju на станциях) принимается
/Иок == Д^коистр» ИЛИ AIqk ~ Д4СТ.
Во всех расчетах по изменению междупутья для конкретных схем рас-
считывается ДД и определяются междупутные расстояния в характерных
точках.
Ниже рассматриваются наиболее характерные при проектировании плана
вторыхупутей типовые случаи изменения междупутья: на прямой, в конце и
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
265
в начале прямой при соответствующем изменении угла поворота соседней
кривой и в пределах кривой.
Изменение междупутья на прямой на величину
у = Мг — Mi осуществляется при помощи двух обратных кривых радиуса R,
разделенных прямой вставкой b (рис. 16-ХII).
Весь расчет [определение угла а, обеспечение прямой вставки b = 75 +
+ I (л) и удлинение линии] производится так же, как при расчете смещения
на прямой и как это изложено в главе XI [формулы (25-XI), (26-XI), (27-XI)
и (28-XI)]. Здесь только у не смещение, а приращение между-
путья. Следует отметить, что смещение оси — частный случай изменения,
междупутья, когда одно из М равно нулю.
По полученным данным строится совмещенная профильная схема пер-
вого и второго пути и совмещенная угловая диаграмма и определяется
невязка Ду=ш — у, которая распределяется пропорционально длине (§ 5 гла-
вы XI).
> ' Нормали определяются путем алгебраического суммирования началь-
ного междупутья Mi и приращений междупутья у, полученных по угловой
диаграмме Яг = Mi ± У- >
Междупутные расстояния равны Мр = Hz ± 8, где 8 — смеще-
ние от переходной кривой. В данном случае (прямой участок) рихтовки Ар
отсутствуют. Расчеты нормалей и междупутных расстояний удобно произ-
водить_в табличной форме.
—— _______ Таблица 1-Х II
Подсчеты Н и Л1р при изменении междупутья на прямой
Пикетаж м, Приращения междупутья 9 Нормали Яа=«Л£1±у Учет смещения от переходной кривой Мр
ПК 4* НПК и КПК S S
Изменение междупутья на прямой требует устройства двух обратных
кривых,’что ухудшает план линии. Кроме того, для устройства такого изме-
нения междупутья требуется довольно значительная длина прямого участка.
Указанные недостатки можно несколько сгладить, приурочив участок изме-
нения междупутья к началу прямого участка, как изложено ниже.
Изменение междупутья в начале (или конце) прямой осуществ-
ляется за счет увеличения или уменьшения угла поворота и соответственно
длины кривой. Для выхода на параллельное направление проектируется до-
полнительная кривая радиуса /?пр с углом поворота р.
На рис. 17-ХП приведены случаи изменения междупутья в начале
прямой при различном взаимном расположении первого и второго путей.
Рассматриваемый способ изменения междупутья отличается от изменения
междупутья на прямой тем, что вместо двух обратных кривых устраивается
одна, а роль другой выполняет удлиненная или укороченная существующая
кривая.
Изменение междупутья по-прежнему у — М2— Мг. Радиус кривой вто-
рого пути из условий ее концентричности определяется величиной между-
путья М2, т. е. Дп = ± ТИ2. Длина прямого участка определяется, как
указывалось выше, из условий обеспечения^’необходимой прямой вставки b
между концами переходных кривых.'
Радиус дополнительной обратной кривой должен назначаться с таким
расчетом, чтобы в пределах этой кривой при небольших обычно углах
9В Зак. 1018
266
ГЛАВА XII
l\ 1%
поворота могли разместиться две половины переходных кривых: -% и .
Угол р определяется аналогична случаю смещения оси на прямой, но'
при разных радиусах кривых
[3 _-& + -|/fc2 + [2(^np + 7?I1)_y]y
g 2
(8-Х 11>
2 (^?пр + Яп) — У
и округляется в меньшую сторону до целых минут, пссле чего уточняется
длина вставки
ь-‘^-<т‘+г‘»75+т+т W-
I Рис. 17-XII. Изменение междупутья в начале прямой: ,
а—уширение междупутья с ЛГХ до М2; б —уменьшение ^междупутья с Af, до ЛТа;
в —уменьшение междупутья с Mt до Afa; г—уширение^междупутья с Мг до /Йа
Изменение длины второго пути учитывается введением неправильного
пикета. Приращения нормалей определяются как площади соответствующего
участка углевой диаграммы. В случае появления невязки у#=со последняя
распределяется пропорционально длине. Изменение междупутья в конце
прямой ничем не отличается от рассмотренного и является зеркальным
отражением последнего.
Изменение междупутья на подходах к кривой ухудшает план линии,
так как для выхода проектируемого пути на направление, параллельное су-
ществующему. необходимо устраивать дополнительный угол поворота. Этого
недостатка можно избежать, устраивая изменение междупутья в пределах
кривых участков пути.
Изменение междупутья на кривой (рис. 18X11) осуществляет-
ся при помощи соответствующего подбора положения и радиуса кривой
проектируемого пути и решается методами, аналогичными применяемым
при смещении оси на кривой (глава XI;.
В зависимости от взаимного расположения кривых существующего и
проектируемого путей фиктивный радиус определяется как — Rc +
±M,±z (м).
Округление до производится в большую сторону, если вто-
рой путь находится внутри, как это имеет место на рис. 18-ХП, и
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
267
в меньшую сторону, если второй путь'располагается снаружи. Такое
правило округления принято для того, чтобы не получить уменьшения
междупутья по сравнению с меньшим из исходных.
Значения Ь2, необходимые для построения угловой диаграммы, а так-
же изменение длины проектируемого пути’для определения длины непра-
вильного пикета, рассчитываются по формулам, приведенным в гларе XI
для случая смещения сси пу-
ти в кривой [формулы (37-XI),
(38-XI), (39a-XI), (396-XI)].
Площадь угловой диа-
Ьу Ьг
граммы ш = —g— арал дол-
жна давать величину у =
= М2 — Мъ В случае рас-
хождения, превышающего
0,01 м, невязка распреде-
ляется пропорционально дли-
не участка изменения меж-
дупутья.
Нормали проектируемого
пути на различных участках
угловой диаграммы опреде-
ляются так:
на участке п — п
Н\ (П) = Mi + у(9а-ХП)
на участке т — т
Hz (т) = + Ут> (96-Х 11)
на участке о — о
Н2 (о) = Mi Уо- (9в-ХП)
Здесь у„, ути уо — при-
ращения междупутья, опре-
деляемые по угловой диа-
Рис. 18-ХП. Уширение междупутья на кривой:
а —план; б — профильная схема; в — угловые диаграммы
грамме в зависимости от
участка, на который приходится рассчитываемая точка [формулы (41а, б,
в-Х1) и (42а, б, в-Х1)].
Определение междупутных расстояний производится по формулам (7-ХII)
с учетом сдвижек от переходной кривой 8 или р и рихтовок существую-
щего пути Др.
Уширение междупутья в случае длинных кривых и особенно при распо-
ложении в их пределах постоянных сооружений может быть произведено и
на части кривой, для этого кривая проектируемого пути устраивается
составной, а отдельные ее участки, описанные кривыми разного радиуса, со-
прягаются при помощи переходных кривых.
При решении задач проектирования плана рекомендуется начертить план
участка изменения междупутья, приняв для наглядности несколько утриро-
ванное изображение величины углов и сдвижек, а затем по полученным дан-
ным — профильную схему плана участка и схему угловых диаграмм.
Выбор способа изменения междупутья (на прямой, в начале и конце пря-
мой, в пределах кривой или части кривой) зависит от конкретных условий плана;
линии участка. Предпочтение отдается такому из способов, который обеспе-
чивает необходимое уширение, не ухудшая плана линии и не приводя к необос-
нованному повышению стоимости сооружения вторых путей.
По условиям эксплуатации предпочтителен способ уширения междупутьг
на кривой, однако по условиям обеспечения минимума объемов работ может
оказаться целесообразным применение и других изложенных выше способов,.
9В*
268
ГЛАВА XII
Переключение сторонности второго пути
с Левый путь
—
Левый путьСуществующий путь
Существующий путь Правый путь
Правый путь ц
Правый путь а
а
При проектировании второго пути желательно сохранять постоянную
его сторонность на возможно большем протяжении, что целесообразно и
в строительном, и в эксплуатационном отношениях. Однако в силу факторов
изложенных в § 1 настоящей главы, нередко приходится менять сторонность
второго пути. Если такое переключение не удается приурочить к раздельным
пунктам, приходится осуществлять его на перегоне, хотя это затрудняет
сквозной пропуск рабочих поездов по сооружаемому пути и вызывает нера-
вномерную работу земляного полотна под разными рельсовыми нитями на
участке переключения.
Переключение сторонности на перегоне может осуществляться как на
прямой, так и на кривой, причем в случае необходимости оно может со-
вмещаться с изменением ширины
междупутья. Переключение сторон-
ности на прямой (рис. 19-ХП) про-
ектируется как смещение оси на пря-
мой, повторенное дважды (для каж-
дого пути).
Определение элементов плана
(углов поворота, элементов кривых,
удлинения, пикетных значений глав-
ных точек кривых) производится так
же, как и при расчетах смеще-
ния оси пути на прямой или при
уширении междупутья. Нормали
определяются по угловым диаграм-
мам, построенным отдельно для
каждого из путей как при расчетах
уширения междупутья на прямой.
Так как нормали определяются отно-
сительно оси существующего пути,
который изменяет свою сторонность
по отношению к проектируемому,
удобнее при расчетах переключения
пользоваться терминами «правый
путь» и «левый путь», считая по хо-
ду километража.
Междупутные расстояния, откла-
дываемые для разбивки переключе-
ния в натуре вправо (до оси правого
пути) и влево (до оси левого пути), определяются соответственно 7ИР (пр) =
== Нпр ± 8 и Л1р(Лев) = //лев ± 8. Окончательное междупутье в этом случае
равно сумме междупутных расстояний
а
Рис. 19-ХП. Переключение сторонности
второго пути на прямой:
а—план; б—угловые диаграммы; в — попереч-
ный профиль по сечеиию а—а
Мок — Л1р (пр) 4“ Мр (лев).
Переключение сторонности второго пути на
кривой в том случае, когда оно не совмещается с изменением между-
путья, производится, как показано на рис. 20-XII. При этом проектируются
два смещения оси: внутрь и наружу кривой, а участок существующего пути
между этими смещениями разбирается.
Проектирование и расчет элементов плана каждого из таких смещений
производится так же. как при расчете смещения оси пути однопутных желез-
ных дорог (рнс. 43-XI, § 5 главы XI). Обычно при проектировании такого
переключения кривые располагаются концентрично, это дает воз-
можность подбирать радиус только одного из путей, а радиус другого пути
определяется исходя из условий концентричности кривых [формула (4-Х II)].
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
269
Нормали определяются по угловой диаграмме отдельно для правого и
левого путей (рис. 20, б-ХП). Сумма нормалей для левого и правого путей,
очевидно, равна междупутью М. Этим обстоятельством можно воспользоваться
для сокращения трудоемкости расчета, производя его только для одного из
путей. При этом нормаль для другого пути будет равна разности между меж-
дупутьем и определенной по угловой диаграмме нормалью для одного из путей.
Профильная схема {Тор+АкЗ
Левьй_пцть_ j й~~ П~р1~~С® \------
Существующий Г a Rc Гг \__________________________
Правый путь_у а~~ R~npm Тпр 'v— -
| 10Q-&L I
Рис. 20-XII. Переключение сторонностн второго
пути на кривой:
а—план; б—угловые диаграммы
В случае если переключение сторонности совмещается с изменением меж-
дупутья, необходимо отдельно рассчитать смещения как правого, так и левого
пути. При определении и округлении радиуса надо определять междупутья
в характерных точках с тем, чтобы не допустить их уменьшения против необ-
ходимого.
§ 4. ГРАФИК СВОДНЫХ ДАННЫХ И ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ
График сводных данных (СД)
Проектирование профиля, поперечных профилей, плана и искусственных
сооружений представляет сложную комплексную задачу, в которой все эле-
менты проектирования находятся в тесной взаимосвязи. Для облегчения комп-
лексного решения вопросов проектирования вторых путей, особенно в сложных
270
Глава xii
условиях, может составляться график сводных данных (СД), который объединя-
ет основные данные по проектированию второго пути и дает возможность обосно-
ванно выбрать наиболее рациональный тип поперечного профиля, участки их
группирования, позволяет сформулировать требования к плану на отдельных
участках и отыскать наиболее экономичные решения, что очень важно для
снижения стоимости строительства.
На график СД (рис. 21-ХП) наносятся: г
1) план существующего, «левого» и «правого» путей в условной профиль-
ной схеме. В тех случаях, когда один из путей (левый или правый) совпадает
с существующим, элементы плана этого пути одинаковы с существующим
(например в пределах кривой пк 627 + 13,40 — пк 629 + 93,77 существую-
щий путь является левым путем);
2) график досыпок и срезок (временных разностей уровня), высот насыпей
и глубин выемок.
Заполнение графика сводных данных производится на основе материалов,
полученных в результате проектирования профиля вторых путей по утриро-
ванному профилю.
Полученные временные разности в уровнях дают возможность выбрать
тип поперечного профиля. При выборе типа поперечного профиля, помимо
значения временной разности в уровнях, необходимо учитывать и другие
основные факторы, разобранные в § 2 данной главы — возможность смещения
оси, наличие дренирующего грунта и его стоимость и пр. На приведенном при-
мере ввиду небольших временных разностей в уровнях оказалось возможным
применить наиболее экономичный тип I, исключая участок пк 637 + 50 —
пк 652 + 00, где ввиду больших досыпок пришлось применить тип П-г.
Назначение типов и участков группирования поперечных профилей п+
обходимо производить с таким расчетом, чтобы не менять их слишком часто, —
однообразный тип поперечного профиля должен сохраняться на достаточно
большом протяжении, во всяком случае не менее 300—400 м.
По принятым типам поперечных профилей можно определить значения
контрольных междупутий на каждом пикете. При этом должны учитываться
и величины конструктивных междупутий (пк 648 — пк 649+70, рис. 21-ХП)
и увеличенные междупутья на подходах к раздельным пунктам (например
подход к станции А).
График потребных междупутий на каждой характерной точке представ-
ляет ломаную линию, показанную в графе «график контрольных и конструк-
тивных междупутий». Обеспечение в каждой точке минимального контроль-
ного междупутья не представляется возможным по условиям плана линии.
Поэтому, ориентируясь на график потребных междупутий, наносят объемлю-
щую линию, систематизирующую значения междупутий. Эта линия, показан-
ная на графике СД толстой линией, дает возможность сформулировать задачи
на расчет плана проектируемого пути: в пределах наклонных участ-
ков объемлющей линии должно быть обеспечено надлежащее изменение
междупутья одним из указанных выше приемов. Эти задания фиксируются
в графе «задание на расчет плана линии». В приведенном примере применены
изменения междупутья на кривой, в конце прямой и на прямой.
Таким образом, в реальных условиях только на отдельных поперечниках
можно выдержать минимальное контрольное междупутье, в остальных же слу-
чаях приходится по условиям плана линии назначать большее междупутье,
чем то, которое требовалось по величине временной разности уровней.
Нанесение объемлющей линии, подбор мест и способов изменения вели-
чины междупутья требует творческого анализа всех местных условий. При
этом необходимо не только обеспечить минимум работ и благоприятные усло-
вия их производства, но и достижение высоких эксплуатационных свойств
плана линии при минимальных смещениях оси существующего пути.
Расстояния от оси сгшествующего пути до оси правого и левого путей
оказываются в графе -.дупутные расстояния». Междупутные расстояния
определяются на всех пикетах и плюсах, причем в каждой данной точке нз
Оконч-tni'i пьные
ЦрмОупупты
рии таяния
pin of и
сущш mOi/Himeto
пути Ви оси:
Иево
Прово
Лево
Право
График
контрольных
и
конструктивных
междупутий
Контрольные междупутья
Типы поперечных профилей
Г рафик
подъемок и подрезан
высот насыпей
и гл удин выемок
Пикетам
План левого пути
План существующего пути
План правого пути
& й
3
|W7|
«55’1
Р.1073
404,34
№
мтна' рн
угоню' рюха
К.375,37
L.90 ________
по-о2 \ш]
_7 ''0
। [/ogof] [
у 2°fZ‘
। P.WOO
ё^^!?РЛОло_^--
|Ш7|
47Й34 _ I у W Р (701
•=Л="к К-253.70
t-J |*О -----------
L.120_PJ,35
J У.12°33' Р1Z501 187,20 У$30°12'Р.149В'1 257.0
К.266.26 ------Урум)
f| _UOO _Р.0.33
J--L__*---L__J---1---L
5 7, | 0 Si 040
I I |/00,0/]
-,|«S I
! 177.92 /У.тг1 p’txo''^
f K. 267.03 7,
«§'§[§ L.80 Р.0.1В §
\у.1°гв! |у/‘й|
I 175.15 t'"'\_H7,96 fP.W00\ 198,62
r^~ -------
1Ш8 I y.ZD°59' P.1077
~JJ\ K.399,93 •<--
ЙЙЭ L.ioo P.0339 §5 KlL40_p4_L.W I
p.OJTZ ___P0.02
|/0Z4g| |/00,041
____I y.Z0°59'
Р.900Ч Дй __________________H.
B. 61.73 L.tW P.0.76
Z; Z ;
y.1Z°33-P12W 177.92 (ПЧ?1 P 150П>
К.280Л ) K.267.03 j
Cm.fi
9 о?о /
,___...геи
___
L.120 РМ
L.W
Р.0.0?
рорг
9Z9.91
650
У.9°59‘ Р.17
\ieojT\
те
Задания на
расчет плана
второго пути
Изменение
междупутья
но
кривой
bl
LJ
Изменение
междупутья
Z- 6 конце
прямой
Изменение
междупутья
но
прямой
Констр
питье
Изменение
> междупутья q
j В конце
/рямой
65
I’nc 21 XII. I p.i Ihik ciio'uu-ix ji.iiiiliJx
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРЫХ ПУТЕЙ
271
четырех граф, отведенных для записи междупутных расстояний, естественно,
не может быть заполнено более двух.
В приведенном примере ось левого пути совпадает с существующим путем,
который не меняет своего положения, поэтому расстояния «до левого пути»
равны нулю. Проектируемый путь проходит справа от существующего и рас-
стояния до него указываются в графе «расстояния до правого пути».
Исключение составляет тот участок, где применен II тип поперечного про-
филя. На этом участке ось существующего пути также смещается в процессе
переустройства линии вправо, по направлению к оси проектируемого пути.
Поэтому на этом участке расстояния до окончательного положения смещен-
ного существующего «левого» пути показывают в графе «право».
В верхней графе указывается величина окончательного междупутья.
При этом, если ось существующего пути не смещается, то величина оконча-
тельного междупутья равна междупутному расстоянию до правого или левого
пути. Если ось существующего пути смещается в сторону второго пути и рас-
полагается концентрично ему, то окончательные междупутья равны нормаль-
ным (4,10 + ЛГу), а междупутные расстояния от оси существующего пути до
смещенной оси переустраиваемого пути определяются как разность между
двумя указанными междупутьями.
Подробный продольный профиль при проектировании вторых путей
Подробный продольный профиль при проектировании вторых путей на
существующей однопутной линии составляется в общепринятых масштабах
подробного профиля (вертикальный 1:1 000 и горизонтальный 1:10 000) на
основании следующих рабочих материалов:
а) утрированного профиля;
б) расчетов плана второго пути;
в) материалов проектирования искусственных сооружений;
г) графика административного деления линии.
В продольный профиль включаются участки, где второй путь размещает-
ся на общем земляном полотне с существующим; участки, где второй путь вы-
несен на самостоятельную трассу, выделяются в отдельные профили с указа-
нием точек примыкания. Эти отдельные профили прилагаются обычно к основ-
ному профилю второго пути и рассматриваются вместе с ним.
План двухпутной линии наносится на продольный профиль так же, как
и на графике сводных данных тремя линиями: план левого пути, правого
пути и план существующего пути. План существующего пути показывается
посередине.
Отметки земли и существующей головки рельса берутся с утрированного
профиля. Проектные уклоны при устройстве обоих путей на общем земля-
ном полотне относятся к обоим путям. Неправильные пикеты по второму пути,
полученные в результате расчета плана линии, не учитываются при определе-
нии уклонов, которые таким образом могут переноситься непосредственно
с утрированного профиля.
Подъемки и срезки выписываются в сантиметрах как разность отметок
проектируемой и существующей головки рельса. В графе «междупутья» выпи-
сываются проектные расстояния между осями левого и правого пути.
На подробном профиле также указывают места расположения и типы
искусственных сооружений, переезды, а также привязываются все остальные
сооружения дороги как существующие, так и проектируемые.
График административного деления линии обычно составляют в качестве
самостоятельного документа, однако принятое административное деление и
расположение линейно-путевых зданий должно быть перенесено на подробный
профиль.
На производстве часто составляется так называемый утрированный подроб-
ный профиль, содержащий в себе графы как утрированного, так и подробного
профиля.
ГЛАВА XIII
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
УЗКОЙ КОЛЕИ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ 1
§ 1. СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ УЗКОКОЛЕЙНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ.
ОСОБЕННОСТИ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ
Развитие железных дорог узкой колеи общего пользования
Железными дорогами узкой колеи называются рельсовые дороги с шири-
ной колеи менее 1 435 мм. В мировой практике насчитывается свыше 100
размеров ширины узкой колеи в пределах от 187 до 1 397 мм. Ширина колеи
для железных дорог общего пользования менее 600 мм применяется крайне
редко. Наиболее часто в мировой практике встречаются размеры узкой колеи—
1 067, 1 000, 750 и 600 мм.
Во многих странах мира дороги узкой колеи получили очень широкое
распространение (в Южной Америке, Африке, Австралии и в некоторых стра-
нах Азии, в особенности в Японии). Общее протяжение дорог узкой колеи
в мировой сети железных дорог в настоящее время составляет примерно
250 тыс. км.
В нашей стране рельсовые дороги узкой колеи первоначально получили
применение в горнозаводской промышленности еще в XVIII — начале XIX вв.,
задолго до развития железных дорог нормальной колеи. Строительство желез-
ных дорог узкой колеи общего пользования развернулось лишь в 70—80-х
годах прошлого столетия главным образом в целях уменьшения стоимости рель-
совых дорог при небольших размерах перевозок. При этом с узкой колеей
строились железные дороги значительного протяжения (Ярославль — Волог-
да 209 км, Вологда — Архангельск 625 км, Тула — Лихвин 112 км,
Рязань — Владимир 209 км и др.), входившие в общую сеть железных
дорог России.
Но широкого развития такие дороги не получили. По мере роста перевозок
на дорогах узкой колеи общего пользования все ощутительнее стали сказы-
ваться сложность и дороговизна перегрузки с одной колеи на другую, более
высокая стоимость перевозок по дорогам узкой колеи и т. п. В результате часть
дорог узкой колеи была переустроена в дороги нормальной колеи и строитель-
ство новых узкоколейных дорог общего пользования в значительной мере сок-
ратилось.
В то же время немало узкоколейных железных дорог на протяжении мно-
гих десятилетий (узкоколейная сеть правобережной Украины, дороги узкой
колеи в Прибалтике, в Закавказье и др.) до настоящего времени успешно осу-
ществляют довольно значительные перевозки (до 1 млн. ткм!км и даже более).
В настоящее время в СССР находится в эксплуатации около 4,5 тыс. км узко-
колейных железных дорог общего пользования, входящих в сеть железных
дорог МПС.
-------- -Ч*-'
1 Глава XIII написана с использованием материалов канд. техн, наук Л. А. Жа-
ботиискон.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
273
Сфера применения и классификация
Сфера технической и экономической целесообразности применения рель-
совых дорог узкой колеи общего пользования определяется известными их
достоинствами и недостатками.
Основные достоинства дорог узкой колеи: меньшая строительная
стоимость, которая достигается за счет меньших геометрических размеров и
более легких конструкций верхнего строения пути, искусственных сооружений,
земляного полотна и других железнодо-
рожных сооружений и устройств, завися-
щих от ширины колеи, меньших осевых
нагрузок от подвижного состава, возмож-
ности облегчения норм проектирования
плана и профиля.
В горном и сильно пересеченном рель-
ефе на снижение строительной стоимости
железных дорог узкой колеи оказывает
важное влияние возможность применения
малых радиусов круговых кривых в плане.
Это значительно облегчает вписывание
трассы этих дорог в очертание рельефа
местности и способствует весьма сущест-
венному сокращению объемов земляных
работ, в особенности в трудных горных
условиях. В сочетании с уменьшением ши-
рины земляного полотна до 3—3,4 м ука-
занные обстоятельства дают уменьшение
объемов земляных работ в горном рельефе
до 60—80% по сравнению с дорогами нор-
мальной колеи.
Рис. 1-XIII. Схема сфер автомо-
бильных и рельсовых дорог узкой
н нормальной колеи
Уменьшение объемов работ и по другим сооружениям и устройствам при-
водит к тому, что стоимость дорог узкой колеи существенно менее стоимости
дорог III категории нормальной колеи, в особенности в холмистых и горных
условиях, где строительная стоимость может быть снижена в 1,5—2 раза.
Основные недостатки узкоколейных дорог: меньшие резервы про-
возной способности и ограниченные возможности повышения мощности этих
дорог; необходимость перегрузки в пунктах примыкания к дорогам нормальной
колеи (при стоимости перегрузки в зависимости от рода грузов и способов
механизации этих работ до 0,10 руб. и более за 1 т); меньшие скорости и зна-
чительно более высокие эксплуатационные расходы. Эксплуатационные рас-
ходы на дорогах узкой колеи в зависимости от грузонапряженности и дли-
ны линии (влияние перегрузки) могут колебаться в весьма значительных
пределах; как правило, они в 1,5—2 раза выше, чем на дорогах нормальной
колеи, а в отдельных благоприятных условиях (односторонний большой
поток на спуск) они могут быть даже не выше, чем на дорогах нормальной
колеи.
Невозможность бесперегрузочного сообщения между пунктами, распо-
ложенными на дорогах узкой и нормальной колеи, вызывает не только удоро-
жание перевозок и замедление доставки грузов, но и необходимость сооруже-
ния в стыковых пунктах довольно дорогих перегрузочных станций с большим
путевым развитием и сложными грузовыми устройствами.
Все эти недостатки дорог узкой колеи сказываются тем сильнее, чем боль-
ше размеры перевозок на этих дорогах. И. как подтверждает опыт эксплуата-
ции дорог узкой колеи, хотя их резервы провозной способности сравнительно
невелики и не превышают 1,5—2,0 млн. ткм км даже при очень пологих укло-
нах. целесообразность переустройства узкоколейных железных дорог на нор-
мальную колею обычно возникает не столько из-за недостаточной их провоз-
ной способности, сколько из-за высокой себестоимости перевозок на этих доро-
274
ГЛАВА XIII
гах и осложнений эксплуатации, вызываемых перегрузкой, т. е. по сообра-
жениям эксплуатационно-экономического, а не технического характера.
Исследования границ экономической рациональности применения рельсо-
вых дорог нормальной и узкой колеи и их сопоставление с автомобильным
транспортом определили решающее значение таких факторов, как грузона-
пряженность, средняя дальность перевозок и характер рельефа местности.
Схематически сферы экономической целесообразности применения автомобиль-
ных и рельсовых дорог узкой и нормальной колеи по исследованиям профес-
сора М. М. Протодьяконова приведены на рис. 1-ХШ. Чем больше грузона-
пряженность Г и чем больше средняя дальность перевозок L, тем эффективнее
в общем случае применение рельсового транспорта. Для последнего же узкая
колея ограничивается в большей мере размерами перевозок, нежели их даль-
ностью. Однако в каждом конкретном случае конкурентность этих трех видов
транспорта определяется непосредственными расчетами.
В качестве некоторой ориентировки можно отметить, что применению узкой
колеи благоприятствуют: небольшая начальная грузонапряженность при
медленном темпе ее роста на перспективу; сложные условия рельефа при необ-
ходимости применения очень малых радиусов кривых в плане; отсутствие допол-
нительных перегрузочных операций и др.
Сфера применения дорог узкой колеи в известной мере зависит от общего
уровня их технической оснащенности: при повышении этого уровня и, в част-
ности, при внедрении на дорогах узкой колеи более мощных локомотивов и
прежде всего более мощных тепловозов и автоматических тормозов — сфера
применения узкоколейных железных дорог может несколько расшириться.
Длительное время техническая реконструкция дорог узкой колеи крайне
осложнялась их разнотипностью и большим числом размеров колеи. Важное
значение в этом направлении имела стандартизация ширины колеи узкоколей-
ных дорог в СССР. В результате глубокого изучения этого вопроса специаль-
ной комиссией из 58 размеров ширины узкой колеи в СССР (от 287 до 1 387 мм)
для нового строительства был установлен единый стандарт дорог узкой колеи
общего пользования — 750 мм и лишь в отдельных случаях на дорогах промыш-
ленного значения допускается применение ширины колеи 600 и 1 000 жж. Этим
созданы важные предпосылки к совершенствованию подвижного состава и
всей техники дорог узкой колеи для единого стандарта ширины колеи.
В зависимости от назначения, характера работы и размеров перевозок
дороги узкой колеи подразделяются:
а) на железные дороги общего пользования (входящие в состав
общей сети железных дорог Союза ССР) и железные дороги промышленных пред-
приятий (ведомственного пользования);
б) на примыкающие к железным дорогам нормальной колеи, когда
требуется перегрузка грузов с одной колеи на другую, и изолированные,
когда перегрузка не требуется, и на примыкающие к таким видам транспорта
(водному и автодорожному), когда перегрузка обязательна независимо от ши-
рины колеи проектируемой дороги;
в) на долговременные и кратковременные, круг-
логодичные и сезонного пользования. Дороги общего пользо-
вания, как правило, проектируются круглогодичными и долговременными.
Лишь при очень ограниченном сроке их эксплуатации (до переустройства на
нормальную колею) они могут проектироваться также и кратковременного,
а в отдельных случаях и сезонного типа.
По нормам проектирования дороги узкой колеи общего поль-
зования делятся, в зависимости от объема предстоящей работы, на три кате-
гории:
I категори я— железные дороги, грузонапряженность которых при пол-
ном использовании их расчетной мощности (по максимальной провозной спо-
собности при возможных типах локомотивов) превышает 500 тыс. ткм км
в год в грузовом направлении, а также железные дороги с пассажирским дви-
жением более 4 пар поездов в сутки;
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
275
II категория — железные дороги, грузонапряженность которых при
полном использовании их расчетной мощности составляет от 100 до 500 тыс.
ткм’км в год в грузовом направлении;
III категория — железные дороги, грузонапряженность которых при
полном использовании их расчетной мощности составляет менее 100 тыс. ткм!км
в год в грузовом направлении.
Ниже рассматриваются вопросы проектирования железных дорог узкой
колеи только общего пользования шириной колеи 750 мм. Для этой категории
дорог Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строи-
тельства утверждаются нормы и технические условия НиТУ проектирования
узкоколейных железных дорог, которые представляют собой нормативный до-
кумент, аналогичный НиТУ для железных дорог колеи 1 524 jwjh, и включают
такие разделы, как: общие положения; путь, путевые сооружения и устройства;
станции и разъезды; устройства СЦБ и связи, устройства локомотивного и ва-
гонного хозяйства; устройства водоснабжения; энергоснабжение; служебные,
жилые и общественные здания. В настоящее время действуют нормы
СН 107—53.
Особенности производства тяговых расчетов
При производстве тяговых расчетов на дорогах узкой колеи следует учи-
тывать, что на этих дорогах нет такой строгой регламентации норм, как
в ППТР для общесетевых условий движения поездов на дорогах нормальной
Рис. 2-XIII. Тяговые характеристики тепловозов ТУ2 и ТУЗ
колеи. На отдельных узкоколейных дорогах, в зависимости от обращающегося
подвижного состава и условий движения поездов, вырабатываются сэоа нормы
и требования к производству тяговых расчетов. Ниже рассмат' тя лишь
некоторые общие положения и наиболее распространенные дани—е.
276
ГЛАВА XIII
В настоящее время на железных дорогах узкой колеи обращаются узко-
колейные паровозы, наиболее мощным из которых является паровоз № 157
(четырехосный с давлением на ось 6,5 m), тепловозы ТУ2 (четырехосные с дав-
лением на ось 8 т) и ТУЗ (четырехосные с давлением на ось 8,23 т) и ряд дру-
гих отечественных и импортных локомотивов равной или меньшей мощности.
На рис. 2-ХШ приведены тяговые характеристики современных узкоколей-
ных тепловозов ТУ2 и ТУЗ.
На рис. З-ХШ приведена тяговая характеристика узкоколейного паровоза
№ 157.
Основное удельное сопротивление локомотивов в режиме тяги wq и в режиме
холостого хода wx нанесено на рис. 4-ХШ.
Грузовые вагоны, обращающиеся на дорогах узкой колеи, почти исключи-
тельно четырехосные грузоподъем-
ностью до 20 т.
Основное сопротивление четырех-
и двухосных вагонов принимается по
эмпирической формуле в зависимости
от веса брутто вагона q\
w0 = 1,5 + -^V (кг/т). (1-XIII)
V <7
Рис. 4-ХШ. Основное удельное сопро-
тивление тепловоза ТУ2
Для приближенных расчетов на дорогах узкой колеи применяются
эмпирические формулы основного сопротивления груженых вагонов для
средних значений q\
що= 1,5 4-0,15 V (кг/m). (2-ХШ)
Дополнительное сопротивление от кривой в зависимости от радиуса R
и от суммы углов поворота а° обычно определяется по следующим эмпи-
рическим формулам, аналогичным применяемым для нормальной колеи
(глава II)
425. .. 7,о ct . . . .Q v т I г\
wr = -D- (кг/т) и wr = — ------- (кг/т). (З-ХШ)
В расчетах тормозных сил при ручных тормозах и паровой тяге тор-
мозной коэффициент определяется с учетом сил нажатия тормозных коло-
док тендера /<т
~ + (т/т), (4-ХШ)
* "I
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
277
где Пщ.в — число тормозных вагонов в составе, а Кв— сумма нажатия тор-
мозных колодок одного тормозного вагона.
При автотормозах в расчет вводится только сумма нажатий тормозных
колодок вагонов.
Расчетное нажатие тормозных колодок одного тормозного вагона при-
нимается в зависимости от веса тары вагона Кв ~ f (Ут)- Соответственно
вагоны при ручном торможении имеют расчетное нажатие тормозных коло-
док 0,5 qT; груженые вагоны при автотормозах 0,65 qT и порожние вагоны
при автотормозах 0,35 qT.
Коэффициент трения тормозных колодок о бандаж до сих пор при
ручных тормозах определяется по формулам типа <рк=п—b V, не учитываю-
щим силы нажатия отдельной тормозной колодки. Такие формулы имеют
следующий вид:
фк = 0,24 — 0,0018 V и <рк = 0,20 — 0,0015 V.
Первая формула применяется при более пологих уклонах 15°/оо, вто-
рая—при i>15°/oo для повышения запаса в тормозной силе на крутых
спусках. При автотормозах применяется эмпирическая формула <pK=f (V, k),
аналогичная формуле <рк для нормальной колеи
ллс 10^4-100 100
Фк - U,45 80£ + 100 • 4 у + 100
(5-Х III)
где k — сила нажатия на колодку (т). При А = 1,0 1,1 tn принимается
л ол 25
(Рк-°-26у + 25-
Длина тормозного пути может устанавливаться на отдельных узкоко-
лейных дорогах в пределах от 600 до 1 200 м в зависимости от крутизны
уклонов и тормозных средств. При проектировании обычно принимают
длину тормозного пути не более 800 м при гр<С15°/оо и не более 1000 м
при ip>15°/oo.
Коэффициент использования веса состава т] = ~ определяется в зави-
симости от удельного веса вагонов разной грузоподъемности и их полно-
грузности. Обычно он несколько ниже, чем на дорогах нормальной колеи.
§ 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
Основные технические параметры и их взаимосвязь
Решающее влияние на резервы провозной способности дорог узкой колеи
оказывают следующие важнейшие технические параметры: величина руково-
дящего уклона, расчетное сближение раздельных пунктов, тип локомотива,
расчетный вес состава (длина приемо-отправочных путей).
В то же время современный локомотивный парк узкоколейных дорог
крайне ограничивает возможность варьирования мощностью локомотивов.
На этих дорогах как по техническим, так и по эксплуатационно-экономическим
соображениям мало целесообразно ориентироваться на применение безостано-
вочного скрещения и пакетного графика движения поездов, а тем более на
частичную двухпутность и вторые пути.
В условиях ограниченных переменных средств оснащения этих дорог для
этапного наращивания их мощности величина руководящего уклона для дорог
узкой колеи имеет несравненно более важное значение, нежели на дорогах
нормальной колеи. В отличие от нормальной колеи, где возможно широкое
варьирование видами тяги и мощностью локомотивов, на дорогах узкой колеи
278
ГЛАВА XIII
вес состава в значительной мере предопределяется величиной руководящего
уклона. Руководящий уклон в большой мере определяет и резервы провозной
способности этих дорог. На рис. 5-ХIII представлен график Q = f(zp) при со-
временных узкоколейных локомотивах с учетом возможного применения и
сдвоенных локомотивов. Эти данные подтверждают необходимость увязывать
на дорогах узкой колеи выбор величины ip с потребными размерами провозной
способности проектируемых дорог. Вместе с тем известно, что провозная спо-
собность зависит не только от веса состава, но и от пропускной способности
дороги. Поэтому на дорогах узкой колеи очень важно выбирать расчетное
сближение раздельных пунктов в неразрывной связи с выбором величины
руководящего уклона.
Сближение раздельных пунктов на дорогах узкой колеи достаточно ощу-
тимо оказывает влияние не только
на резервы провозной способности, но и на
Рис. 6-ХШ. Кривые KB = /(ip, Л^сч)
Рис. 5-XIII. Кривые Q = /(ip)
.д: и-.
на участках напряженных ходов, на количество и стоимость раздельных пунк-
тов и линии в целом. Взаимосвязь между различными нормами размещения
раздельных пунктов (по расчетной парности), пропускной способностью по
грузовому движению, величиной руководящего уклона и провозной способ-
ностью дороги известна из глав IV и IX:
365 / (р) __р\ у, ( ^Расч
у у Ото + ip ) ук у 1 + Рук
(т/год). (6-Х Ш>
На рис. 6-XIII для наиболее мощного современного узкоколейного
тепловоза ТУ2 приведен иллюстративный график взаимосвязи величины
руководящего уклона, пропускной и провозной способности при коэффи-
циенте резерва рук ~ 0,20 и учете двух пар пассажирских поездов в сутки
при 2Vpac4 — 12, 24 и 36 пар поездов/сутки.
На основе анализа этого графика, хотя и построенного для некоторых
частных исходных данных, все же можно судить о весьма важном значении
рассматриваемых параметров ip и Урасч в их взаимосвязи на резервы про-
возной способности дорог узкой колеи.
Следует при этом учитывать, что большая расчетная парность приво-
дит к соответствующему увеличению числа раздельных пунктов и их сбли-
жению. Среднее расстояние между раздельными пунктами /рп <с₽> ориенти-
ровочно может определяться по формуле
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
279
^рп(ср) — 0,0083
[ 1 440
р^расч
(Ti4-T2) Vcp (км),
(7-Х III)
где тх и т-2—время на станционные операции (8-4-12 мин),
а Уср — средняя ходовая скорость по перегону в обоих направлениях,
которая определяется по известной формуле
2УтУобр
ср vT+vo6p’
где V, и Vo6p — ходовые скорости по направлениям.
При /Vpac4>36 пар поездов/сутки расстояние между раздельными пунк-
тами сокращается до 6—9 км. Следовательно, увеличение провозной
способности за счет сближения раздельных пунктов неизбежно приводит к
увеличению количества раздельных пунктов и возможному удлинению трас-
сы, а также увеличению строительной стоимости и величины эксплуата-
ционных расходов проектируемой дороги.
Следующие два параметра — тип локомотива и вес состава (или длина
приемо-отправочных путей) — также должны рассматриваться в их сочета-
нии. Современные наиболее мощные узкоколейные паровозы (№ 157) имеют
несколько большую силу тяги, нежели узкоколейные тепловозы (ТУЗ и даже
ТУ2), однако разница в мощности и силе тяги этих локомотивов не так уж
значительна. В условиях успешного развития тепловозостроения в СССР для
новых железных дорог узкой колеи более реальна замена паровозов тепловоз-
ной тягой. Электрическая тяга на дорогах узкой колеи в ближайший период
едва ли получит широкое применение в силу значительной стоимости устройств
тягового электроснабжения, что, как правило, экономически неэффективно
при небольших размерах перевозок на многих узкоколейных дорогах.
В выборе же типа локомотива и весовой нормы возможны варианты при-
менения на первые годы эксплуатации одного из современных типов тепловозов
(ТУ2) или даже паровоза с тем, чтобы на перспективу мог быть рассмотрен
вариант перехода к сдвоенным тепловозам или к более мощным узкоколейным
тепловозам.
Установление расчетной мощности и сроков эксплуатации
При выборе основных технических параметров проектирования железных
дорог узкой колеи очень важное значение имеет расчетная мощность и наме-
чаемая продолжительность эксплуатации узкоколейкой дороги. Как уже рас-
сматривалось в главе IX, железные дороги узкой колеи могут проектироваться
или на неограниченный, или на ограниченный срок их эксплуатации. То или
иное решение, зависящее от назначения дороги и намеченных на ней как на-
чальных размеров перевозок, так и темпов их дальнейшего роста, определяет
очень важные предпосылки проектирования данной дороги или без учета изме-
нения ширины колеи на отдаленную перспективу, или с учетом ее переустрой-
ства к определенному сроку на нормальную колею.
При намечаемом ограниченном сроке эксплуатации узкоколейной дороги,
сооружаемой, например, в качестве подъездного пути к крупному строитель-
ному гидротехническому объекту или для вывоза древесины из зоны затопле-
ния и т, п., она может проектироваться кратковременного типа. В этих слу-
чаях расчетная мощность проектируемой дороги должна определяться наи-
большими за период деятельности дороги расчетными размерами перевозок
с учетом их возможной концентрации и неравномерности. fv'
При этом необходимо, помимо внутригодичной, учитывать возможную
неравномерность грузонапряженности по участкам и по направлениям.
Более распространены случаи проектирования долговременных дорог
узкой колеи. При неограниченном сроке их эксплуатации расчетная мощность
определяется или заданными наибольшими размерами перевозок на перспек-
тиву, или устанавливается на основе анализа овладения перевозками, как это
280
ГЛАВА XIII
изложено в главе IX, в отношении выбора основных технических параметров
по комплексу постоянных сооружений и устройств дороги и средств оснащения
на первоначальный этап ее эксплуатации.
При проектировании долговременных дорог узкой колеи с учетом пере-
устройства расчетная мощность определяется размерами перевозок к периоду,
когда экономически становится эффективным их переустройство на нормаль-
ную колею. Такая экономически рациональная грузонапряженность обычно
ниже максимально возможной к освоению на узкоколейной дороге, так как при
большой грузонапряженности эксплуатационные расходы узкоколейных же-
лезных дорог значительно превышают эксплуатационные расходы при нор-
мальной колее.
Ориентация на ограниченный или неограниченный срок эксплуатации
таких дорог зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются:
уровень и темпы роста перевозок, сложность рельефа местности, условия при-
мыкания к рельсовым путям нормальной колеи. Чем выше темпы роста пере-
возок и чем легче рельеф местности, тем раньше наступает экономически ра-
циональный срок переустройства дороги на нормальную колею, так как ин-
тенсивнее растут потери на большей стоимости перевозок при сравнительно
не очень высоких затратах на переустройство. Чем сложнее рельеф местно-
сти, тем при прочих равных условиях отодвигается срок переустройства из-за
большей стоимости такого переустройства.
Наконец, очень существенное влияние оказывают также условия примы-
кания узкоколейной дороги к другим путям сообщения. Примыкание узкоко-
лейной дороги к дороге нормальной колеи и связанные с этим расходы по
перегрузке могут повлиять на ограничение срока эксплуатации узкоколейной
дороги. Примыкание узкоколейной дороги к автомобильной магистрали или
к водным путям сообщения, где перегрузка во всех случаях неизбежна, мо-
жет повлиять в сторону продления срока эксплуатации узкоколейной дороги.
Эти общие положения требуют проверки в каждом конкретном случае
и установления экономически целесообразной продолжительности эксплуа-
тации дороги узкой колеи.
В общем виде эти вопросы изложены в главах VIII и IX. Вопросы эти
решаются путем построения графиков суммарных приведенных расходов
в функции срока переустройства (см. рис. 15-IX).
Как уже указывалось в главе IX, такие графики
Г /пер т
— 2^/(ук)7]/4-[Апер —Лликв(1 <7ам)]'Ч/пер + S ^Q(hk) "*2/ = (^пер)
1 1 'пер+1
позволяют установить экономическую целесообразность проектирования узкой
колеи на неограниченный или на ограниченный срок эксплуатации. В послед-
нем случае такие графики обосновывают рациональный срок переустройства
дороги из узкой в нормальную колею.
При подсчетах суммарных затрат для построения таких графиков необ-
ходимо учитывать все специфические затраты для узкой колеи, включая
и расходы по перегрузке на станциях примыкания. Кроме того, должны учи-
тываться и ликвидные суммы Лликв (узкоколейного верхнего строения и дру-
гих строительных элементов и всего узкоколейного подвижного состава)
при переустройстве узкоколейной дороги в нормальную колею, которые учи-
тываются с обратным знаком и с соответствующим коэффициентом их отдален-
ности гдпер, как это приведено в формуле (8-ХIII), аналогичной формате
10-VIII,
*пер Т
S Kt (ук) 71/+-^пер,Ч»11ер —Аликв (1—<7ам) '<7nep + S Kt (нк) = А» —
1 *пер+1
^пер ^пер /пер
4" S °ук'Ч/4* S ^ужЧ/4" S^yK7!/ А1ИКВ (1 9ам) Titnep +
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
281
т т т
+ Alep "tynep + S анк1*3/+ 2 (РУб.). (8-XIII)
^пер + 1 ^пер + 1 ^пер
В этой формуле большинство обозначений известно из главы VIII. Индексы
ук и нк соответствуют узкой и нормальной колее; 77ук и 77нк — стоимость
подвижного состава (локомотивов и вагонов) при узкой и нормальной
колее; qaK — коэффициент амортизационной изношенности ликвидных соо-
ружений и подвижного состава.
Особенности анализа овладения перевозками и выбора основных
технических параметров
Ввиду ограниченных технических средств наращивания мощности на до-
рогах узкой колеи анализ овладения перевозками носит на этих дорогах не-
сколько специфический характер. При современных технических средствах
оснащения дорог узкой колеи основное внимание в анализе овладения пере-
возками и выборе технических параметров должно быть сосредоточено на та-
ких параметрах постоянных устройств, как: величина руководящего уклона,
расчетная пропускная способность (сближение раздельных пунктов) и расчет-
ная длина приемо-отправочных путей (расчет на одиночные или сдвоенные веса
составов). Общие положения по расчетам и построению графиков овладения пе-
ревозками, изложенные в главе IX применительно к дорогам нормальной колеи,
остаются в силе и для дорог узкой колеи. Для разных значений руководящего
уклона должны строиться самостоятельные графики овладения перевозками.
На каждом таком графике могут быть совмещены кривые возможной провозной
способности для нескольких вариаций расчетной пропускной способности.
Но при построении расчетных схем овладения перевозками каждая из них
должна наноситься на график для определенной расчетной пропускной способ-
ности, как это показано ниже на рис. 8-XIII.
Для выбора расчетной пропускной способности проектируемой дороги
значительное удобство представляют такие варианты расчетной парности по-
ездов, которые кратны определенной величине пропускной способности, на-
пример, 12 и 24; 18 и 36 пар поездов в сутки. Если такие значения расчетной про-
пускной способности Мрасч не противоречат конкретным требованиям проекти-
рования дороги и не приводят к чрезмерному сближению раздельных пунктов
(во всяком случае, не менее 6 км), они позволяют сочетать выбор наивыгодней-
шего сближения раздельных пунктов с учетом этапности их открытия, как
это подробнее рассматривается ниже. Расчеты пропускной способности по
грузовому движению производятся на тех же основаниях, как и для нормаль-
ной колеи при размещении раздельных пунктов по заданной их парности,
принимая для ориентировочных расчетов еп = 1,0 (при небольших размерах
пассажирского движения и небольшой разнице в скорости движения поездов
разных категорий):
пгр = , ______nR /-Е£Р-^ЗДОВ \ , (9-XIII)
гр 1 + р ук \ сутки / ' 7
где рук — коэффициент резерва пропускной способности, который на доро-
гах узкой колеи строго не регламентируется и обычно принимается
в пределах рук = 0,154-0,20. Размеры пассажирского движения па
устанавливаются заданием, они могут вовсе отсутствовать и
редко превышают 1—2 пары поездов в сутки.
Тогда возможная провозная способность дорог узкой колеи в зависи-
мости от расчетного веса состава брутто Q = f (FK (р)) и птр = f (Л'расч) будет
определяться по известной формуле (2-IX) применительно к условиям
узкой колеи по формуле (6-Х III):
365 7)уК Q . ,
Гв =---------пгр = гпгр (т/год),
где 7]Ук = у?=0,64н-0,68 в зависимости от типа вагонов и их полногрузности.
282
ГЛАВА XIII
При сдвоенных составах соответственно можно принимать
Гв = 2гигр= 73°^% (т/год).
(10-XIII)
Такие расчеты производятся для намеченных вариаций ip; значения ip
должны выбираться как по условиям сложности рельефа местности, так и
по условиям возможности освоения
Рис. 7-ХШ. Кривые г = f (ip) и nrp = f(ip)
расчетно-перспективных перевозок. На
рис. 7-ХШ приведены сплошными
линиями кривые возможной про-
возной способности одного поезда
в год для величин ip от 6 до 20°/Оо
г — f (ip) для одиночных и сдвоен-
ных составов при разных типах
локомотивов; соответственно пунк-
тирными кривыми показано по-
требное число грузовых поездов в
сутки nrp = f (ip) при условной гру-
зонапряженности дороги в 0,6 млн.
ткм!км для тех же значений ip.
На вариантные (значения ip
могут оказать влияние и уклоны
на линиях примыкания как по
условиям желательного достиже-
ния кратности весов составов для
сокращения простоя составов при
перегрузке, так и главным обра-
зом по условиям возможного на
перспективу переустройства узко-
колейной дороги на нормальную
колею.
Для оценки влияния расчет-
ной пропускной способности А^расч
на возможные схемы овладения
перевозками узкоколейной доро-
гой при величине ip = 15°/<ю
на рис. 8-ХШ нанесены значения
возможной провозной способности Гв = f (Д/расч) при разных типах одиноч-
ных и сдвоенных локомотивов и условно (для большей наглядности) при
постоянных размерах пассажирского движения (пп=2 пары поездов/сутки).
На таком графике конкурентные схемы овладения перевозками должны
наноситься для каждого вариантного значения 7Vpac4, и в таких случаях
варианты А'расч могут быть любыми, целесообразными к рассмотрению для
данного конкретного случая (на рис. 8-ХШ рассмотрены варианты NpaC4—
= 12,24 и 36 пар поездов в сутки при локомотивах ТУ2 и № 157).
При необходимости отыскания оптимального значения /Vpac4 в увязке
с выбором величины ip целесообразно рассмотреть варианты кратных з ка-
чений Арас,, (например 12 и 24 или 18 и 36 пар поездов в сутки), что по-
зволит учитывать более широко этаппость открытия раздельных пунктов
для последовательного наращивания провозной способности при одиночных
и сдвоенных составах, включая схемы овладения перевозками с переходом
от одной нормы сближения раздельных пунктов к другой.
На рис. 9-ХП1 для двух значений ip=12o/oon ip = 2Оо/о» намечены
по 2 схемы овладения перевозками: при Мрасч — 12 и 24 пары поездов в сутки
для ip = 12о/00 и Л/расч= 12—24 и 18—36 пар поездов в сутки для ip = 20» п. Как
видно из нанесенных на рис. 9-ХШ схем овладения перевозками, можно
е: гать, что подбор удачных сочетаний ip и А’расч в зависимости от ел ж-
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
283
‘ности рельефа и кривой роста грузонапряженности Ап = f ft) даст возмож-
ность подвергнуть сравнению наиболее конкурентные варианты совместного
выбора ip и А^расч-
При таком анализе основных технических параметров первоначально
для каждого значения ip следует экономически выбрать наиболее рацио-
нальную схему овладения перевозками, т. е. комплекс основных технических
параметров. При этом для каждого значения 7Vpac4 необходимо отдельно
оп ределить длину линии,
т. е. влияние AZpaC4 на
развитие линии на участ-
ках напряженных ходов,
а также первоначальные
затраты по сооружению
линии и последующие
этапные затраты по до-
полнительному открытию
раздельных пунктов.
Число раздельных
пунктов прп и удлинение
линии ДЛрп в порядке
первого приближения мож-
но определять по следую-
щим формулам (11-ХШ
и 12-ХШ):
пРП=г— , (Н-ХШ)
‘рп (ср)
где величина /рп (ср) может
приближенно определяться
по формуле (7-Х III). Удли-
нение же линии от разме-
т w ~и ? с тР поездов
'расч -с ч_ I «расч -00 сутки
Рис. 8-ХШ. График овладения перевозками при раз-
ных значениях Npac4 (z'p = 15°/00)
щения раздельных пунктов зависит от удельного веса затяжных участков
напряженного хода анх и длины площадок раздельного пункта L„„ = f (Zn.o).
Тогда
А Арп — анх Прп Апл {км).
(12-ХШ)
Для более точного сравнения вариантов следует и в эксплуатационных
расходах учитывать разное число раздельных пунктов при разных значе-
ниях NpaC4 (влияние на число разгонов и замедлений, на Ууч, на содержа-
ние раздельных пунктов и т. п.).
После выбора^для каждого значения ip схемы овладения перевозками
эти схемы подлежат сравнению между собой по принципу минимума сум-
марных расходов за расчетный период времени Т с учетом их отдаленности
В результате может быть выбран весь комплекс основных технических
параметров в их взаимосвязи.
В тех случаях, когда дорога проектируется с учетом ее переустройства,
предварительно намечаются наиболее вероятные значения ip для постоянной
трассы дороги нормальной колеи и увязанные с ними варианты zP для уз-
кой колеи. На основе анализа овладения перевозками для каждого значе-
ния ip устанавливается наиболее рациональный срок переустройства дороги
на нормальную колею tnep, как было выше изложено, который и вводится
в расчетную схему овладения перевозками для данного ip. Затем сравни-
284
ГЛАВА ХШ
ваются между собой принятые для каждого значения ip схемы овладения
перевозками по методу суммирования затрат
Т *пер Т
2 Kf ~ 2 Kt (ук) 7)/_|" [4пер -^ЛИКЕ (1---?ам)1 ^/перЧ" 2 АГ* (нк)7)/ (РУб-)-
• 1 (пер-М
Некоторые особенности этих расчетов рассмотрены в § 5 настоящей главы.
Рис. 9-XIII. График овладения перевозками при разных значениях ip и Д(расч
В результате может быть произведен выбор основных технических пара-
метров проектирования узкой колеи (*р, Мрасч и др.) и установлен’срок
переустройства узкоколейной дороги на нормальную колею, увязанныйс вы-
бранными для нее техническими параметрами.
§ 3. РАЗМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ. ОСОБЕННОСТИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАНА И ПРОФИЛЯ
Размещение раздельных пунктов
Специфика размещения раздельных пунктов на дорогах узкой колеи опре-
деляется двумя обстоятельствами:
1) необходимостью установления расчетной величины Npac4 для разме-
щения раздельных пунктов в увязке с выбором всего комплекса основных тех-
нических параметров проектирования дороги узкой колеи на основе анализа
овладения перевозками;
2) необходимостью в ряде случаев учета возможного переустройства до-
роги узкой колеи в нормальную колею.
Первое обстоятельство разобрано в предыдущем § 2 в разделе выбора
основных технических параметров. В результате обоснованного установле-
ния расчетной парности Npac4 и определяется расчетный интервал времени
хода между раздельными пунктами /т -J- t0
/и4-/о= -л7-----(т1 + т2) (мин).
/урасч
Величина двух станционных интервалов + т2 зависит от системы
СЦБ и принимается при электрожезловой системе 8—10 мин и при теле-
фонных сношениях 10—12 мин.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
285
Второе обстоятельство следует учитывать только в тех случаях, когда
проектируется дорога с учетом ее переустройства и только на тех участках,
трасса которых может быть использована при переходе на нормальную колею.
В этих случаях возможны следующие варианты:
а) размещение раздельных пунктов по нормам III категории нормальной
колеи с устройством между постоянными раздельными пунктами одного-двух
или даже трех временных раздельных пунктов на период эксплуатации этой
трассы при узкой колее;
б) размещение раздельных пунктов по выбранной расчетной пропускной
способности для узкой колеи с устройством через 1, 2 или даже 3 раздель-
ных пункта узкой колеи площадок раздельных пунктов по нормам нормаль-
ной колеи.
Выбор того или иного решения зависит от соотношения между наивыгод-
нейшим расстоянием для раздельных пунктов при узкой и нормальной колее,
ют продолжительности эксплуатации узкоколейной дороги и от пересеченности
местности (с точки зрения влияния на удлинение линии более длинных площа-
док раздельных пунктов для нормальной колеи).
Как и на всех линиях местного значения, схему размещения раздельных
пунктов определяют условия расположения конечных и промежуточных
станций по требованиям грузовых, а в отдельных случаях и пассажирских
операций. Промежуточные разъезды размещаются по возможности идентично
по времени хода между станциями с обеспечением установленной расчетной
пропускной способности или расчетной мощности проектируемой дороги
(К расч)-
В последнем случае
1 440
+ t0 < :..у — (tj 4- т2) (мин), (13-Х 111)
v?rp (расч) + еп Пп) U 4 Рук)
Г V
где г.р (расч) = (поездов/сутки) при величине внутригодичной нерав-
ЗЬо (/„
номерности перевозок у = 1,10-s-1,20.
Особенности проектирования плана на перегонах
и раздельных пунктах
Важнейшей особенностью проектирования плана дорог узкой колеи на
участках, не предполагаемых к перешивке колеи, является возможность при-
менения в трудных условиях значительно меньших величин радиусов круго-
вых кривых, нежели на дорогах нормальной колеи. По условиям вписывания
современных узкоколейных локомотивов минимальные радиусы для разных
серий находятся в пределах 25—50 м. Однако практически, с учетом эксплуа-
тационного запаса и предупреждения чрезмерного износа рельсов, допускае-
мый минимальный радиус на перегонах должен быть не менее 75 м и на стан-
ционных путях не менее 60 м. В то же время в благоприятных условиях на
дорогах узкой колеи для уменьшения износа пути и подвижного состава ре-
комендуется применять на дорогах I категории радиусы не менее 250 .и,
II категории — не менее 200 м и III категории — не менее 100 м. При ограни-
чении скорости движения поездов в кривых малых радиусов по формуле
Vmax= 2,5}^R (км/ч) указанные радиусы обеспечивают на дорогах I кате-
гории скорости в кривых V 40 км/ч, на дорогах II категории —
V 35 км/ч и III категории V << 25 км/ч.
Кроме того, на дорогах узкой колеи должны применяться стандартные
значения радиусов круговых кривых — 1 000, 800, 700, 600, 500, 400, 350,
300, 250, 200, 150 и 100 м.
При сравнительно небольших скоростях узкоколейных локомотивов
устройство переходных кривых требуется при R 300 м. Длины переходных
кривых устанавливаются в зависимости от величины радиуса и расчетных
скоростей движения в кривых при R = 300 м длиной от 10 до 50 м, в зависи-
286
ГЛАВА XIII
мости от скорости; при 7? = 200 м. и 7? = 100 м. — от 10 до 25 м при соответ-
ственно меньших скоростях движения поездов в кривых таких малых ра-
диусов.
При проектировании смежных кривых, направленных в разные стороны,
устраиваются прямые вставки на дорогах I категории не менее 20 л и на до-
рогах II и III категорий не менее 10м между концами переходных или кру-
говых кривых (где не требуется устройство переходных кривых). При проек-
тировании смежных кривых, направленных в одну сторону, прямая вставка
должна устраиваться не менее 30 м.
Длина площадок разъездов и промежуточных станций определяется наи-
большей расчетной длиной поезда на перспективу и расчетным числом путей,
кроме главного (не менее одного на разъездах и не менее двух на промежуточ-
ных станциях). Применительно к современному наиболее мощному узкоколей-
ному локомотиву (паровоз № 157) и указанным положениям в ТУ установлены
наименьшие длины площадок раздельных пунктов на дорогах 1 и II категорий
в зависимости от ip:
Величина ip (®/ов)............ 6—9
Длина площадок разъездов (м) 450
» » станций » 500
10—15 Круче 15
350 250
400 300
В каждом конкретном случае длина площадок раздельных пунктов может
устанавливаться непосредственным расчетом для перспективного типа локо-
мотива, расчетного веса состава на перспективу с учетом возможного введе-
ния сдвоенных составов и применительно к намечаемым типам вагонов (их
погонной нагрузке).
В плане допускается размещение площадок раздельных пунктов на кри-
вых, направленных в одну сторону, при 7? 300 м, а в трудных условиях и
при 7? 200 м. В особо трудных условиях действующими нормами допус-
кается размещение площадок раздельных пунктов и на обратных кривых.
Особенности проектирования продольного профиля на
перегонах и раздельных пунктах
Как по элементам продольного профиля, так и по основным теоретическим
положениям проектирование продольного профиля на дорогах узкой колеи
не имеет принципиальных отличий от изложенных в главе IV положений для
дорог нормальной колеи.
Несколько иные значения имеют ограничивающие уклоны. Минимальная
величина руководящего уклона должна определяться с учетом более высокого
дополнительного сопротивления по троганию поезда с места цутр = 5 кг!т.
Наибольшая величина руководящего уклона ограничивается как по усло-
виям резервов провозной способности, так и по условиям ограничения ско-
ростей на крутых спусках для дорог I и II категорий величиной 200/Оо и на
дорогах III категории—25°/оо. Эти наибольшие значения ip согласуются на
дорогах I и II категорий узкой колеи с величиной ip(raax) на дорогах нормаль-
ной колеи III категории, что облегчает в необходимых случаях проектирование
дорог узкой колеи с учетом их переустройства на нормальную колею.
Уклоны кратной тяги ограничиваются по условиям торможения на кру-
тых спусках на дорогах I и II категорий величиной З0°/Оо и на дорогах III ка-
тегории — 40°/оо-
Уравновешенные уклоны имеют широкое применение на дорогах узкой
колеи, на которых нередко имеет место резко выраженная неравномерность
перевозок по направлениям. Величина хур определяется расчетом хур =
= f (ip; К) для намечаемого на перспективу соотношения грузопотоков, если
поток обратного направления не превышает К = 0,6 от грузонапряжен-
ности в грузовом направлении. Расчетная величина х’ур определяется эко-
номически, как и на дорогах нормальной колеи, и должна быть, как
х‘к?. не более 30°/оо на дорогах I и II категорий и 4О°/оо на дорогах III ка-
тегории.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
287
При меньших весах и длинах составов на дорогах узкой колеи допускае-
мые минимальные длины элементов профиля значительно меньше, чем на до-
рогах нормальной колеи. Для дорог I и II категорий они установлены по
длине состава от 200 м на дорогах с пологими уклонами, до 100 м на дорогах
с наиболее крутыми руководящими уклонами, а на дорогах III категории —
по половине длины состава в зависимости от величины zp соответственно от
100 до 50 м. Указанные наименьшие длины элементов профиля (100 м на
дорогах I и II категорий и 50 ж на дорогах III категории) допускаются не-
зависимо от величины ip при смягчении элементов профиля в кривых, для
элементов переходной крутизны и в особо трудных местах при подходах к
станциям и сложным сооружениям.
При сопряжении смежных элементов профиля в вертикальной пло-
скости применяется радиус сопрягающей кривой /?в = 2 000 м, тангенс ко-
торой Тв — A i (м), где A i— алгебраическая разность сопрягаемых уклонов.
На эту величину желательна отодвижка переломов профиля от начала
или конца переходной кривой.
Требования обеспечения безопасности движения поездов по условиям воз-
никающих усилий в сцепных приборах основываются на тех же положениях,
что и на дорогах нормальной колеи (глава IV). Требования к безобрыв-
ности профиля нормируются на дорогах узкой колеи величиной наиболь-
шей допускаемой алгебраической разности сопрягаемых уклонов А/ в зави-
симости от величины руководящего уклона, а не расчетной длины приемо-
отправочных путей, как это принято на дорогах нормальной колеи. Такое
положение вызвано тем, что на дорогах узкой колеи менее реальна унифи-
кация весовых норм и для них допускаемые усилия от переломов профиля
определяются весом состава, который связан в каждом конкретном случае с
расчетным типом локомотива и величиной руководящего уклона, при ограни-
ченном типаже локомотивов Q = f(iP).
При этом, как и на дорогах нормальной колеи, различают зоны
движения поездов с растянутыми сцепными приборами (на гор-
бах и безвредных спусках), где алгебраическая разность сопрягаемых ук-
лонов не должна превышать величины ip, т. е. зоны движения
поездов со сжатыми сцепными приборами (при движении поездов
под тормозами, т. е. на вредных спусках при возможности достижения
поездом максимально допустимой скорости), где алгебраическая разность
уклонов Ai не должна превышать величины 0,5 гр (%).
Требования плавности движения поездов на дорогах узкой колеи не дол-
жны вызывать существенного удорожания их стоимости. Кроме того, по эко-
номическим соображениям на участках узкой колеи, не подлежащих исполь-
зованию при переходе на нормальную колею, допускается несколько меньшее
возвышение бровки земляного полотна над расчетным уровнем воды (с учетом
волны и подпора). По условиям неподтопляемости земляного полотна до-
пускается принимать это возвышение равным 0,25 м относительно уровней,
соответствующих расходам с вероятностью превышения 1% (1/100) на до-
рогах I и II категорий и 2% (1/50) на дорогах III категории.
По условиям предотвращения снежных заносов, как и на дорогах нор-
мальной колеи, следует всемерно сокращать протяжение участков мелких
выемок и невысоких насыпей, а на незалесенных участках проектировать на-
сыпи, как правило, не ниже среднемноголетней толщины снежного покрова и
во всяком случае не менее 0,5 м.
В пределах площадок раздельных пунктов должны соблюдаться, как
и на дорогах нормальной колеи, требования предупреждения угона ваго-
нов и обеспечение условий трогания состава с места. В условиях несколь-
ко большего основного удельного сопротивления вагонов узкоколейных
железных дорог здесь наибольший уклон на раздельных пунктах может
допускаться по условиям предупреждения от угона вагонов, отцеп-
ленных от состава, iCT 4°/оо-
288
ГЛАВА XIII
По условиям трогания поездов с места средний подъем под по-
ездом не должен превышать величины 1ст(ср> = 1,1 iP — 5(°/оо), полученной
аналогично приведенной в главе IV формуле (31-IV). При этом такие
уклоны не должны превышать величину 10°-/оо. Как и на дорогах нормаль-
ной колеи, по условиям обеспечения маневровых операций расположение
двух смежных разъездов на уклонах гст>4°/оо не допускается.
Стрелочные горловины раздельных пунктов, как правило, должны
проектироваться на тех же уклонах, что и станционные пути, но в труд-
ных условиях допускается проектировать стрелочные горловины на укло-
нах крутизной до величины (стрК^р—-4(°/оо), но не круче 20°/оо.
По условиям бесперебойности движения поездов на дорогах узкой колеи,
где это не вызывает удлинения трассы, на участках подходов к входным сиг-
налам станций и разъездов, на протяжении длины грузового поезда рекомен-
дуется применять средний подъем, обеспечивающий трогание с места остано-
вившегося поезда.
§ 4. ОСОБЕННОСТИ ТРАССИРОВАНИЯ. ПРИМЫКАНИЯ
Трассирование без учета переустройства
Трассирование узкоколейных железных дорог без учета их переустрой-
ства производится на основе общих принципов трассирования железных дорог,
изложенных в главе V настоящего курса. В данном случае особенно важно
учитывать все положения, связанные с всемерным снижением объемов работ
и строительной стоимости дорог узкой колеи даже за счет развития линии.
Применение сложных инженерных сооружений (тоннелей, эстакад, глубоких
выемок, высоких насыпей и т. п.) может быть оправдано лишь в исключитель-
ных случаях при очень значительном сокращении длины линии и при больших
размерах перевозок. При этом следует учитывать, что удлинение трассы узкой
колеи вызывает значительное увеличение эксплуатационных расходов, уро-
вень которых выше, чем для дорог нормальной колеи.
На дорогах узкой колеи на участках сложного развития линии или при
необходимости применения сложных инженерных сооружений может ока-
заться в отдельных случаях целесообразным применение временных участков
трассы и временных обходов с минимальной их стоимостью, в особенности
в части неликвидных сооружений (земляного полотна и искусственных соору-
жений). Для этого может применяться укладка трассы «обертывающим» про-
филем, т. е. предельно приближающимся к очертанию земли, с применением
двойной тяги или с допущением расцепки составов (половинные веса соста.
вов при сохранении одиночной тяги).
Трассирование с учетом переустройства
Особую специфику представляют задачи трассирования узкоколейных
дорог с учетом последующего переустройства в дороги нормальной колеи.
В таких случаях наиболее часто применяется комбинированная трасса с вы-
делением участков, на которых трасса может укладываться в основном приме-
нительно к нормам дороги III категории нормальной колеи, и участков, не
подлежащих использованию при переустройстве, которые могут трассировать-
ся по нормам узкой колеи с максимальным использованием этих норм (по ве-
личине минимальных радиусов, по размещению раздельных пунктов и т. п.).
Характерным примером применения комбинированной трассы может быть
случай трассирования линии на предгорном и горном участках, когда на пред-
горном участке (участок А—Б) трасса укладывается с учетом ее использования
при переустройстве, а на горном участке (участок Б—В) — без учета ее ис-
пользования (рис.Ю-ХШ).
Помимо такого рода случаев с четким выделением указанных двух кате-
горий участков в комбинированной трассе, при трассировании узкоколейных
железных дорог с учетом их переустройства могут встретиться случаи, когда
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
289
недостаточно очевидны участки возможного их использования при пере-
устройстве. В этих случаях следует всемерно стремиться, где это не вызывает
ощутительного увеличения объемов работ, укладывать трассу применительно
к нормальной колее, хотя первоначально здесь и будет строиться узкая колея.
Там же, где такое решение будет вызывать неоправданное увеличение объемов
Рис. 10-ХШ. Комбинированная трасса на горном и предгорном участках
работ, следует укладывать трассу по нормам узкой колеи, но с учетом воз-
можного в будущем ее спрямления при переустройстве на нормальную колею.
Применительно к этим положениям при трассировании отдельных участ-
ков дорог узкой колеи, намечаемых в последующем к переустройству на нор-
мальную колею, возможны два принципиальных типовых решения:
а) участки трассы укладываются в основном по нормам железных дорог
III категории нормальной колеи с трассированием узкоколейных обходов на
участках больших объемов работ (рис. 11 -XIII);
1 существующая железная дорога
трасса железной дороги нормальной колеи
варианты обхода узкой ноле ей.
Рис. 11-XIII. Трасса участка железной дороги нормальной колеи с местными
обходами узкой колеей
б) трассирование участков в основном производится по нормам узкой
колеи, но с учетом возможных обходных и спрямляющих вариантов для нор-
мальной колеи (рис. 12-ХШ).
Принципиальное отличие этих двух решений заключается в следующем.
Чем благоприятнее рельеф местности и чем ближе срок переустройства дороги
узкой колеи в нормальную колею, тем целесообразнее применение первого
типового решения, дающего сразу в основном трассу нормальной колеи, но
с учетом кратковременных или долговременных узкоколейных обходов.
Чем сложнее рельеф местности и чем длительнее срок эксплуатации
10 Зак. 1018
290
ГЛАВА XIII
узкой колеи, тем целесообразнее могут быть использованы нормы узкой колет
для снижения строительной стоимости узкоколейной дороги, но с увязкой
трассы узкой колеи с возможными обходами и спрямлением ее при переходе
к нормальной колее.
Условные обозначения:
.— основная трасса железной дорога
узкой, колеи
_____спрямляющие участки, трассы при
переустройстве на железную дорогу
нормальной колеи.
то то постоянные и временные раздельные
пункты
Рис. 12-ХШ. Трасса участков'*железной дороги узкой колеи с учетом последующего
перехода к трассе железной дороги нормальной колеи
Целесообразность того или иного решения по трассе должна устанавли-
ваться в каждом конкретном случае технико-экономическим сравнением ва-
риантов по принципу этапных капиталовложений с учетом затрат на пере-
устройство трассы и их отдаленности.
Примыкания к железным дорогам нормальной колеи
Условия примыкания дорог узкой колеи к существующим железным до-
обстоятельств, важнейшими из ко-
торых являются: характер и
размеры грузопотоков и пе-
регрузочных операций в узле
примыкания, размеры и тре-
бования к пассажирским пе-
ревозкам в узле примыкания,
условия подходов проекти-
руемой дороги к существую-
щей станции, расположение
населенного пункта на стан-
ции примыкания.
Наиболее простая схема
примыкания, — когда стан-
ция узкой колеи, перегру-
зочная станция и станция
примыкания нормальной ко-
леи располагаются последова-
тельно, как это показано на
рис. 13, й-ХШ. Такая схема
возможна даже при значи-
тельной застроенное™ при-
станционной территории стан-
ции примыкания, она требует
минимального переустройства существующей станции и дает технологически
простую организацию перегрузочных операций на перегрузочной станции,
расположенной между станциями узкой и нормальной катен. Такая схема
рогам нормальной колеи зависят от
а)
Станция нормальной колеи
Ф
\\\\\\\\\\^
Условные обозначения Основн
----пути нормальной колеи
----пита узкой колеи
----вариант расположения пасса-
жирского пути
многих
Рис. 13-ХIII. Схемы примыкания узкоколейной до-
роги к дороге нормальной колеи
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ УЗКОЙ КОЛЕИ
291
менее целесообразна при значительном количестве пересадок пассажиров,
так как станции узкой и нормальной колеи удалены друг от друга при-
мерно на 2—3 км. Этот недостаток может быть смягчен за счет приближе-
ния пассажирской платформы узкой колеи к станции нормальной колеи
(пунктир на рис. 13,а-ХШ).
Вторая схема параллельного расположения станций примыкания и пере-
грузочной станции (рис. 13, б-ХШ) значительно улучшает пересадку пасса-
жиров, но усложняет развитие существующей станции и путевое развитие
перегрузочной станции.
На расположение станций примыкания могут оказать существенное влия-
ние расположение элеваторов, холодильников и складских территорий суще-
ствующей станции. Необходимо отметить, что станции примыкания нередко
требуют значительного путевого развития и перегрузочных устройств, что ока-
зывает существенное влияние на стоимость проектируемых дорог узкой колеи
и на стоимость перевозок, в особенности если эти дороги небольшого про-
тяжения. Поэтому выбор схемы станции примыкания и снижение ее перво-
начальной стоимости за счет этапного развития имеют важное значение при
трассировании и проектировании схемы примыкания.
Проектирование станции примыкания узкой колеи должно быть увязано
и со схемой тягового обслуживания проектируемой узкоколейной дороги.
При небольшом обычно протяжении этих дорог депо, как правило, размещается
на станции примыкания, а на конечной станции предусматривается пункт обо-
рота локомотива без отдыха бригад. При этом может предусматриваться коль-
цевая езда со сменными бригадами. Все расчеты по обороту локомотивов и
потребному локомотивному парку производятся аналогично положениям,
изложенным в главе X.
§ 5. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
Особенности расчетов при сравнении вариантов узкой колеи
Общие положения и методика технико-экономического сравнения вариан-
тов узкой колеи полностью основываются на положениях, изложенных в гла-
ве VIII. Некоторые непринципиальные особенности заключаются главным
образом в подсчетах объемов работ, строительной стоимости и эксплуатацион-
ных расходов для вариантов узкой колеи.
При подсчетах объемов работ следует выделять долговременные и времен-
ные участки узкой колеи, допуская на временных участках и временных об-
ходах минимальные нормы и временные типы сооружений. Для оценки объемов
земляных работ по главному пути на дорогах узкой колеи в приложении
9 приведены покилометровые объемы земляных работ при ширине основной
площадки земляного полотна 3,0 и 3,4 м.
При определении эксплуатационных расходов можно пользоваться мето-
дами их исчисления и эксплуатационными измерителями, рассмотренными
в главе VIII. При этом расходные ставки на измерители должны, конечно, при-
ниматься применительно к условиям узкой колеи.
При сравнении вариантов трассы могут применяться методы сравнения
вариантов при одноэтапных капиталовложениях. При обосновании же основ-
ных технических параметров, как и на дорогах нормальной колеи, необходимо
сравнивать схемы овладения перевозками при учете этапных затрат, динамики
эксплуатационных расходов и их отдаленности.
Особенности при сравнении вариантов узкой и нормальной колем
К этой категории вариантов могут относиться варианты выбора ширины
колеи, обоснование целесообразности проектирования узкоколейной дороги
с учетом или без учета ее переустройства и установления экономически рацио-
292
ГЛАВА XIII
нальной продолжительности применения узкой колеи на проектируемой
дороге.
Во всех этих случаях расчеты ведутся параллельно для вариантов узкой
и нормальной колеи с учетом этапности и отдаленности капиталовложений и
динамики роста эксплуатационных расходов, путем суммирования всех рас-
ходов за достаточно большой расчетный период. При сравнении вариантов
с учетом переустройства расчетный период должен быть не менее намечаемых
сроков переустройства узкой колеи на нормальную колею и должен включать
приведение обоих вариантов к одинаковым резервам мощности и к сравнимо-
му виду.
При подсчетах строительной стоимости вариантов узкой колеи с учетом
ее переустройства необходимо учитывать возможные проектные решения, обес-
печивающие целесообразную для каждого варианта этапность строительства
и минимальные бросовые затраты при переустройстве дороги на нормальную
колею.
В зависимости от сроков переустройства и сложности рельефа можно про-
ектировать: земляное полотно или под узкую колею с учетом последующего
его уширения, или сразу для нормальной колеи с укладкой верхнего строения
узкой колеи, узкоколейные пролетные строения на постоянных опорах, схемы
станций с учетом их минимального переустройства и т. п. Такие решения хотя
и несколько удорожают первоначальную стоимость узкой колеи, но могут ока-
заться экономически целесообразными, если сроки такого переустройства не
очень далеки.
ГЛАВА XIV
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО
ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КАТЕГОРИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Вопросы организации технических изысканий
Организация технических изысканий новых железных дорог включает:
1) определение для заданного титула изысканий объектов и объемов изыс-
кательских работ в зависимости от стадии проектирования, картографической
и инженерно-геологической изученности района изысканий и всей совокуп-
ности местных условий района производства изысканий;
2) выбор способов производства наземных или аэроизыскательских работ
и требуемого инструментального оснащения изыскательской экспедиции;
3) разработку планов производства изыскательских работ и установление
структуры и состава изыскательской экспедиции; определение штатной числен-"
ности ее подразделений;
4) формирование подразделений изыскательской экспедиции;
5) выбор снаряжения экспедиции, средств транспорта и связи на полевых
работах;
6) создание и оснащение баз материально-технического снабжения,
стационарных и передвижных полевых баз, а также передвижных полевых
лабораторий экспедиции;
7) контроль качества полевых работ.
Содержание и организация изыскательских работ существенно разли-
чаются:
а) при производстве технических изысканий новых железных дорог;
б) на изысканиях по переустройству эксплуатируемых железных дорог
и проектированию вторых путей.
На комплекс изыскательских работ, средства и методы их производства,
степень необходимой детализации и точности измерений и обследований ока-
зывают решающее влияние вид и стадия технических изысканий, а также топо-
графические, инженерно-геологические и прочие конкретные условия района
производства изысканий.
Виды и стадии изысканий
Как при проектировании новой железной дороги, так и при проектиро-
вании переустройства существующих железных дорог или вторых путей про-
изводятся следующие виды изысканий:
1) проблемные технические изыскания;
2) титульные технические изыскания.
Проблемные изыскания предшествуют титульным изыска-
ниям отдельных линий и производятся или с целью разработки генеральных
схем комплексного развития сети путей сообщения данного района, или
для обоснования в предпроектной стадии наиболее целесообразного направ-
ления и важнейших показателей проектируемых на перспективу железных
дорог большого протяжения, или в сложных условиях.
294
ГЛАВА XIV
Титульные технические изыскания, выполняемые
для составления проектов отдельных конкретных объектов железнодорожного
строительства, различаются в зависимости от стадии проектирования, для ко-
торой предназначены эти изыскания. Соответственно различаются титульные
технические изыскания:
а) для проектного задания;
б) для технического проекта (только при трехстадийном проектировании);
в) для рабочих чертежей.
Следует отметить, что на линиях, проектируемых по двум стадиям, от-
дельные, особо сложные в техническом отношении объекты могут разрабаты-
ваться в три стадии и, следовательно, по ним могут потребоваться трехста-
дийные изыскания.
Для достижения правильных технических решений должна соблюдаться
установленная последовательность выполнения изысканий, а во избежание
лишних работ не следует допускать преждевременной детализации изыска-
тельских материалов (до решения основных вопросов), т. е. нецелесообразно
производить, например, детальные гидрометрические изыскания на мостовых
переходах до выбора направления линии или производить крупномасштаб-
ную съемку района узловой станции до выбора пункта примыкания.
Для производства технических изысканий в системе территориальных го-
сударственных проектно-изыскательских институтов (Гипротрансов) органи-
зуются районные или титульные изыскательские (наземные или аэроизыска-
тельские) экспедиции. Такие экспедиции могут быть комплексными, выпол-
няющими все виды изыскательских работ по проблемным или титульным
объектам, или специализированными, выполняющими только определенные
Ьиды работ (по изысканиям мостовых переходов, по изысканиям железнодорож-
ных узлов и т. и.).
Состав и структура изыскательских экспедиций определяются в зави-
симости от характера изыскательских работ, их сложности, протяженности
линий, стадии изысканий, времени года, способов производства изыскатель-
ских работ, технической оснащенности экспедиций, а также сроков производ-
ства изысканий, картографической обеспеченности и инженерно-геологиче-
ской изученности района изысканий.
Вопросы структуры и состава изыскательских экспедиций рассматривают-
ся ниже в § 4.
Основные этаны и общее содержание изыскательских работ
Выполнение изыскательских работ на всех стадиях изысканий делится
на три периода: подготовительный, полевой и камеральный.
В подготовительный период собираются и изучаются все необ-
ходимые данные по району изысканий, производится камеральное трассиро-
вание и отбор вариантов для полевого обследования, разрабатываются ка-
лендарные планы организации изысканий, разрабатывается программа поле-
вых изыскательских работ и составляется смета на проектно-изыскательские
работы.
Сбор, обработка и изучение материалов по району изысканий имеют важ-
ное значение для составления программы и плана организации изыскательских
работ, ограничения зоны полевых обследований, установления необходимых
объемов полевых изыскательских работ для обоснования намечаемых проект-
ных решений и т. п.
К материалам, которые должны быть собраны и изучены, относятся: тех-
нические материалы предыдущих изысканий; данные о технической оснащен-
ности и состоянии сооружений переустраиваемых дорог; картографические,
аэрсфотосъемочные и геодезические материалы; данные о климатических,
метеорологических, инженерно-геологических и гидрологических условиях,
а также соответствующая литература по району изысканий: фондовые и
архивные материалы.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 295
. В подготовительный период выбираются также наиболее эффектив-
ные способы производства полевых работ для данного объекта: средствами
аэроизысканий, наземных изысканий или сочетания аэроизыскательских мето-
дов с тем или иным комплексом наземных изыскательских работ. На решение
этих вопросов существенное влияние оказывают такие обстоятельства, как:
отдаленность и труднодоступность района изысканий, объем и характер поле-
вых изыскательских работ, стадия и сроки изысканий и др.
В полевой период выполняется необходимый комплекс изыска-
тельских работ по инструментальному изучению вариантов линии, топогра-
фическим и геодезическим съемкам и измерениям, инженерно-геологическим,
гидрологическим и другим обследованиям и наблюдениям, необходимым для
разработки комплексного проекта. В полевой период выполняется и часть
камеральных работ, необходимых для контроля полноты и точности полевых
работ и для обеспечения непрерывности изыскательского процесса.
В камеральный период производится обработка всех изыскатель-
ских материалов и составление комплексного проекта. Эти работы выпол-
няются совместно с отделами института, как изложено ниже в § 4, после воз-
вращения экспедиции с полевых работ в проектный институт.
Технические изыскания в общем случае включают следующий комплекс
изыскательских работ: полевую рекогносцировку, трассирование новых желез-
ных дорог и инструментальные работы по переустройству существующих дорог,
инженерно-геологические и гидрологические обследования и другие работы.
Трассирование линии является основным ведущим элемен-
том изысканий и производится с целью нахождения такого положения линии
на местности, которое обеспечивает технически и экономически наиболее целе-
сообразные условия для строительства и эксплуатации проектируемой дороги.
Наивыгоднейшее сочетание строительных и эксплуатационных показателей
устанавливается путем трассирования и сравнения ряда вариантов трассы.
Топограф о-г еодезические работы обычно являются состав-
ной частью трассировочных работ и производятся для составления топографи-
ческих планов, продольных и поперечных профилей, укладки вариантов трассы,
разбивки отдельных сооружений на местности и т. п. Состав и объем этих работ
зависят от рельефа и ситуации района изысканий.
Инженерно-геологические обследования производятся для
оценки трассируемых вариантов в инженерно-геологическом отношении; для
выяснения грунтовых условий по трассе и строительным площадкам искус-
ственных сооружений, зданий и других инженерных сооружений на дороге;
для проектирования мероприятий, обеспечивающих устойчивость земляного
полотна и сооружений на нем, а также для выявления и обследования место-
рождений строительных материалов в районе проектируемой дороги.
Гидрологические работы выполняются с целью установле-
ния характеристик и режимов водотоков и водоемов, а также для выбора место-
положения и определения размеров и конструкций проектируемых сооруже-
ний. Содержание и трудоемкость этих работ определяются характером пере-
секаемых водотоков и водоемов и степенью сложности геологических и клима-
тических условий района пересечения водотоков и водоемов.
Изыскательские работы по водоснабжению и канализа-
ции для нужд эксплуатации и строительства включают разведки на воду и
обследование открытых и подземных источников питьевого, хозяйственного
и производственного водоснабжения (а в необходимых случаях и тягового водо-
снабжения), а также канализации станций, производственных объектов и же-
лезнодорожных поселков.
Обследование существующих сооружений произво-
дится для выяснения возможности полного или частичного использования су-
ществующих дорог и зданий при строительстве, а также для определения объе-
мов работ по переносу, сносу сооружений или их ремонту и реконструкции.
Сбор сведений для проекта организации строи-
тельства и сметы заключается в выявлении местных природных и эконо-у
296
ГЛАВА XIV
мических ресурсов для нужд строительства и в сборе данных, влияющих на
ценообразование и стоимость строительства.
Аэроизыскания включают следующие виды работ: аэрорекогнос-
цировку, аэроизыскательские полеты с выполнением необходимого комплекса
съемок и геодезических измерений непосредственно с самолета; работы по
плановому и высотному обоснованию аэрофотосъемки и привязке аэросним-
ков; аэрогеологические работы; аэрогидрометрические работы; наземные эта-
лонные работы; работы по топографическому, инженерно-геологическому и
инженерно-строительному дешифрированию аэроснимков и, наконец, полевые
фотолабораторные и стереофотограмметрические работы.
Аэрорекогносцировка производится в сложных условиях
изысканий при отсутствии достоверных и достаточно точных топографических
карт в целях: изучения района изысканий, натурной корректировки имею-
щихся мелкомасштабных карт, уточнения маршрутов аэроизыскательских
полетов, предварительного визуального или облегченного инструментального
обследования наиболее сложных участков трассы и наиболее значительных
высотных и контурных препятствий.
Аэроизыскательские полеты обычно состоят из: марш-
рутных изыскательских обследований намеченных направлений с попутным
производством выборочной маршрутной аэрофотосъемки, выборочных измере-
ний отметок земной поверхности, маршрутных аэрогеологических обследова-
ний и других аэронаблюдений; аэрофотосъемочных полетов — для производ-
ства маршрутной аэрофотосъемки, как правило, в сочетании с аэронивелиро-
ванием по маршруту полета; специальных аэронивелирных полетов—для вы-
сотного обоснования маршрутной аэрофотосъемки; комбинированных полетов—
для инженерно-строительного и инженерно-геологического дешифрирования
материалов аэроизысканий и для выбора эталонных участков трассы.
Наземные топографические работы обычно вклю-
чают привязку аэрофотосъемочных и аэронивелирных ходов в плановом и вы-
сотном отношении к государственной геодезической сети, а в необходимых
случаях и прокладку магистральных тахеометрических или нивелирных ходов.
Аэрогеологические работы заключаются в аэрогеологических
обследованиях с самолета, включая аэрогеологическую съемку, а также инже-
нерно-геологическое дешифрирование.
Аэрогидрометрические работы включают площадные
и маршрутные съемки в районах мостовых переходов, а также определение
линий разлива, направления струй водного потока, скоростей и элементарных
расходов на мостовых переходах без применения наземных наблюдений или
в сочетании с наземными наблюдениями.
Наземные эталонные работы состоят в выборе доступных
в транспортном отношении эталонных площадок и производстве необходимых
измерений и наблюдений на этих площадках для инженерно-строительного
и инженерно-геологического дешифрирования материалов аэроизысканий,
а также для получения эталонных показателей по объемам работ и для оценки
сложности отдельных характерных участков трассы.
Полевые фотолабораторные работы включают обра-
ботку аэрофильмов, пленок фоторегистраторов, изготовление контактной пе-
чати и репродукции накидного монтажа. Стереофотограмметрические работы
включают полевую обработку аэронивелирных измерений, полевые фотограм-
метрические работы и трассирование на полевых стереоприборах по предва-
рительным материалам аэроизысканий — аэрофотоснимкам или фотосхемам
с нанесенными на них высотными данными.
Для аэроизысканий камеральный период охватывает полную обработку
аэроизыскательских материалов в стационарных условиях на стационарных
стереоприборах (стереопланиграфе, мультиплексе, аэропроекторе и т. п.) и
включает весь цикл обработки нолевых измерений, наблюдений и съемок,
трассирование на универсальных приборах по стереомоделям местности, состав-
ление топографических планов и последующее по ним трассирование, состав-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 297
ление продольных профилей и проектную разработку всех изыскательских
материалов в объемах, соответствующих данной стадии проектирования.
§ 2. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛЕВЫХ РАБОТ ПРИ НАЗЕМНЫХ
ИЗЫСКАНИЯХ
Полевые изыскательские работы на каждой стадии производятся, как
правило, в течение одного полевого сезона. Однако для линий большого
протяжения, в особенности в отдаленных районах или проходящих в труд-
ных условиях местности, может потребоваться и более продолжительный период
полевых изыскательских работ. Кроме того, в особо сложных условиях, когда
необходима организация длительных натурных наблюдений (для оценки устой-
чивости отдельных участков трассы, изучения режима речных наносов, ле-
дохода и т. п.), также может потребоваться более одного полевого сезона
на той или иной стадии изысканий.
Технические изыскания нормально должны производиться в такое время
года, когда их выполнение наиболее целесообразно по климатическим, транс-
портным и организационным условиям, т. е., как правило, в летнее время.
На заболоченных территориях Севера СССР может оказаться более целесооб-
разным производить наземные полевые изыскательские работы после наступ-
ления заморозков.
Полевые изыскательские работы могут выполняться различными сред-
ствами и методами в соответствии с технологическими правилами производ-
ства изысканий. Теоретические основы и способы производства отдельных ви-
дов и элементов полевых изыскательских работ изучаются в специальных
дисциплинах (геодезии, геологии и др.). Ниже излагаются лишь вопросы про-
изводства основных изыскательских работ главным образом с точки зрения их
комплексной организации.
Перед началом полевых работ в сложных случаях производится реког-
носцировка с целью предварительного натурного изучения условий исполь-
зования для трассирования проектируемой линии попутных долин, водораз-
делов и других благоприятных форм рельефа.
В необходимых случаях рекогносцировочные работы должны включать
также инженерно-геологическую рекогносцировку на геологически сложных
участках, а также рекогносцировку отдельных сложных объектов в районе
трассирования — пересечений больших водотоков, болот, горных перевалов
и т. п.
Инструментальное трассирование новых линий
При производстве наземных изысканий трассирование является ве-
дущим звеном полевых изыскательских работ. Как правило, трассирова-
ние производится комплексными изыскательскими партиями и охватывает
все виды работ как по укладке трассы на местности, так и по одновре-
менному выполнению всех видов сопутствующих топографо-геодезических ра-
бот, инженерно-геологических и гидрогеологических обследований и по сбору
данных, а в необходимых случаях и по гидрологическим работам на пере-
секаемых водотоках. Специализированные партии или отряды выделяются
лишь на особо сложных объектах (больших мостовых переходах, тоннельных
пересечениях, изысканиях больших месторождений строительных материалов
и т. п.).
На первых этапах железнодорожного строительства в России, когда на большей
части территории страны имелись только карты масштаба 1 :420 000 (10 верст в одном
дюйме), трассирование железных дорог основывалось почти исключительно на непо-
средственной инструментальной укладке трассы на местности. Методы такого инстру-
ментального наземного трассирования совершенствовались на протяжении многих деся-
тилетий. Эти методы требовали не только большого опыта, но и известного мастерства
и даже искусства ведущего трассу. И хотя известны многочисленные примеры выдаю-
щихся достижений русских инженеров в трассировании многих железных дорог России
10В Зак. 1018
’298 " ........ ГЛИ8А XIV
(Петербурго-Московской, Транссибирской магистрали и др.), эти методы были весьма
трудоемки и даже при этом не исключали возможности недоучета ряда обстоятельств,
что приводило в ряде случаев к серьезным трассировочным ошибкам.
По мере осуществления, после Октябрьской социалистической революции, огром-
ных работ по картографированию страны н проведению в большем объеме топографи-
ческих съемок все шире стали применяться методы камерального трассирования по
топографическим планам. При этом получили применение методы специального про-
изводства наземной топографической и аэрофотосъемки довольно значительных площа-
дей в районах проектируемых железных дорог для получения топографических планов
района изысканий, по которым и производилось трассирование возможных вариантов
проектируемой дороги. Характерным примером таких методов трассирования являются
изыскания Байкало-Амурской магистрали, где в период 1937—1942 гг. при общем про-
тяжении магистрали (Тайшет — Советская Гавань) 4 362 км было протрассировано
13 320 км вариантов, для чего потребовалась аэрофотосъемка на площади 264 000 км2
и наземная съемка местности на площади 6 125 км2.
За последнее время получило широкое распространение сочетание мето-
дов камерального трассирования по топографическим картам или планам
местности с укладкой на местности магистральных ходов и топографической
съемки полосы местности вдоль такого хода для уточнения положения трассы.
Таким образом, в изыскательской практике получили применение следую-
щие методы трассирования:
а) непосредственное инструментальное трассирование на местности;
б) камеральная или полевая укладка трассы относительно магистраль-
ного хода;
в) инструментальный перенос трассы на местность по предварительно
камерально протрассированной линии на топографических планах или крупно-
масштабных топографических картах.
Во всех случаях трассировочные работы на местности основываются
на результатах камерального трассирования вариантов по имеющимся то-
пографическим картам даже мелкого масштаба. На основе камерального
трассирования обычно удается наметить возможное положение вариантов,
определить полосу, в пределах которой может варьироваться трасса, а
также наметить участки и методы трассирования линии на местности.
Непосредственная инструментальная укладка трассы на местности в
современных условиях применяется очень редко. Она основана на отыска-
нии с помощью геодезических инструментов (теодолита, нивелира и т. п.)
таких точек на местности или таких направлений, по которым можно было
бы уложить трассу требуемого ее положения в плане с приемлемыми отмет-
ками земли. Даже в открытой местности и легком рельефе такое трасси-
рование требует ряда попыток. В сложном,- да еще залесенном районе тре-
буется очень большой опыт и высокое мастерство ведущего линию с при-
менением разнообразных практических приемов (расстановки на местности
высоких вех в точках «нулевых работ», подбора по углу наклона тахеометра
направлений, соответствующих уклону трассирования, и т. п.). Сложность
и большая трудоемкость этих методов привели к вытеснению их более про-
грессивными методами трассирования.
Не получили дальнейшего распространения и методы трассирования на
основе площадной топографической съемки местности, уступившие место
более эффективным методам маршрутной съемки узкой полосы местности
вдоль магистральных ходов.
В современных условиях при картографической обеспеченности всей терри-
тории СССР мелкомасштабными топографическими картами стотысячного
масштаба основным методом наземного трассирования железных дорог яв-
ляется трассирование по магистральному ходу, когда
предварительно на местности угломерным инструментом укладывается прибли-
женная трасса-магистраль. На легких участках такой магистральный ход
может уже служить трассой в первом ее приближении, а на более сложных
участках должен по возможности близко совпадать с искомой трассой до-
роги. Этот магистральнь ход и служит основой для уточнения трассы отно-
сительно отметок магистрали, или для топографической съемжи прилегающей
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 299
полосы местности, в пределах которой можно будет уточнить положение трассы
относительно магистрального хода по заснятым маршрутным топографическим
планам.
Основой для прокладки магистрального хода служит камеральная трасса,
уложенная по топографическим картам хотя бы мелкого масштаба. Магистраль-
ный ход укладывается по вычисленному азимуту или по отметкам и контроли-
руется по характерным ситуационным признакам: излучины рек, населенные
пункты, триангуляционные знаки и пр. На сложных участках напряженного
хода магистраль может укладываться с применением приемов непосредствен-
ной укладки трассы на местности. При прокладке магистрального хода необ-
ходимо следить за тем, чтобы с него было удобно производить съемку полосы
местности для камерального трассирования.
Основными элементами работ при прокладке магистрального хода яв-
ляются:
а) вешение магистрали;
б) измерение углов магистрального хода;
в) измерение длины;
г) определение отметок точек (тахеометром или нивелированием).
Магистральный ход на местности обычно укладывается теодолитно-ниве-
лирным или тахеометрическим ход™.
Если для определения превышений измерение вертикальных углов произво-
дится тахеометром, а определение расстояний — дальномером, то такой ход
называется тахеометрическим. Если же расстояние между стоян-
ками теодолита измеряется лентой, а превышения между ними — геометри-
ческим нивелированием, такой ход принято называть теодолитно-
нивелирным.
Как правило, на железнодорожных изысканиях применяются теодолитно-
нивелирные хода несмотря на их более высокую трудоемкость, в целях
более точных измерений, в частности, при разбивке базиса для площадных
крупномасштабных съемок (например для съемок территорий участковых
станций, на съемках мостовых переходов и т. п.).
Для съемки маршрутных планов (масштаба 1:5000, 1:2000 и даже
1 : 1000) вполне достаточна точность тахеометрических ходов. По таким
планам производится камеральное трассирование, а затем трасса перено-
сится в натуру по привязкам к стоянкам тахеометрического хода. При этом
для измерения расстояний весьма эффективно применяются высокопроизво-
дительные тахеометры с дальномерными насадками, надеваемыми на объек-
тив тахеометра (или теодолита), и специальные дальномерные рейки, снабжен-
ные круглым уровнем для их установки в вертикальное (или горизонтальное)
положение. Это дает возможность ограничиться фиксированием на местности
только стоянок теодолита, назначаемых по условиям прямой видимости (до
250—300 м), и характерных точек рельефа (плюсов) по магистральному ходу.
Геодезические ходы привязываются в плановом и высотном отношении
к опорным пунктам государственной сети при расположении их в непосредст-
венной близости от трассы. Такая привязка необходима также независимо от
расстояния до опорных пунктов на сложных участках трассы, требующих
более точных планов для ее укладки: на пересечениях судоходных рек, на
тоннельных участках и т. п. Во всех других случаях при значительном уда-
лении трассы от опорных пунктов взамен привязки к ним производится привяз-
ка к ранее привязанным ходам, замыкаются полигоны, определяются истин-
ные азимуты или производятся двойные измерения.
Одновременно с укладкой магистрального хода в пикетажном журнале
зарисовывается ситуация полосы местности вдоль трассы. При этом отме-
чаются пересечения дорог, линий электропередач и связи, реперы, постав-
ленные при изысканиях, и пр. (рис. 1-ХIV).
Топографическая съемка с магистрального хода должна охватывать
полосу, в которой пройдет будущая трасса. В большинстве случаев при
удачно уложенном магистральном ходе оказывается достаточным произ-
10В*
300
ГЛАВА XIV
Рис. 1-XIV. Страница пикетажного журнала
магистрального хота
вести съемку на 100—200 м в каждую сторону. На некоторых участках, где
положение трассы не является бесспорным, приходится увеличивать ши-
рину полосы съемки в одну или в обе стороны. Иногда полосу съемки ограни-
чивают естественные препятствия (река, озеро, крутой косогор, прижим и пр.).
АТаршрутную топографическую
съемку с магистрального хода целе-
сообразно выполнять при помощи
автоматов-тахеометров, применение
которых резко снижает трудоем-
кость камеральной обработки мате-
риалов съемки.
Масштаб съемки определяется
местными условиями рельефа. В
простых условиях рельефа оказы-
вается достаточным план масштаба
1:5000. В сложных топографиче-
ских и геологических условиях
приходится производить съемку
более крупного масштаба. В этих
условиях может потребоваться
масштаб 1:2000 или 1:1000. Часто
в пределах одной и той же линии
на разных участках оказывается
необходимым принимать различ-
ные масштабы съемки.
В горных условиях при значи-
тельной крутизне склонов, боль-
шой относительной разности высот
и в не очень залесенной местности
весьма эффективной может ока-
заться наземная фототеодолитная
топографическая съемка, основан-
ная на фотографировании сложных
участков трассы или значительной площади на склонах косогорного хода
с двух точек базиса (рис. 2-Х IV). При последующей обработке стереофото-
снимков (рис. 3-XIV) на
стереоизмерительных при-
борах (стереокомпараторах
и стереоавтографах) можно
определить координаты лю-
бой точки местности, вклю-
чая и высотные отметки, и
получить стереоскопичес-
кую модель — стереомодепь
местности, или топографи-
ческие планы в нужной
зоне.
Для этих целей при-
меняются точные фотока-
меры, снабженные приспо-
соблениями для ориенти-
ровки их во время съемки.
Основным геодезическим
инструментом является Рис. 2-XIV. Фототеодолитная съемка
фототеодолит, представляю-
щий собой комбинацию специального типа фотоаппарата с теодолитом
(рис. 4-ХIV).
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 301
Так как определение координат точек при наземной фототеодолитной
съемке сводится в итоге к определению положения их по двум углам (угол
направления и параллактический угол) и одной стороне (базису съемки),
то, изменяя величину базиса, можно добиться одинаковой относительной
точности результатов независимо от расстояния до точки на местности.
Рис, 3-XIV. Фототеодолитный снимок горного ущелья
Значение величины базиса составляет обычно несколько сотен метров и
достигает 1 000—1 200 м в зависимости от масштаба съемки и удаления точек
съемки на местности. Это дает точность при правильном ведении работ по-
рядка 1:1 000.
Эффективность фототеодолитной
съемки заключается в возможности све-
сти до минимума полевые работы (изме-
рение и привязка базисов и фототеодо-
литная съемка) с переносом наиболее тру-
доемких работ (определение расстояний
и превышений) в камеральные условия.
Для тахеометрической съемки недо-
ступных участков местности с успехом
может быть применен тахеометрический
дальномер Телетоп (рис. 5-XIV). При
работе с этим прибором не требуется ус-
тановки дальномерных реек, так как
базис находится в самом приборе и при
измерении расстояний изменяется пере-
движением призмы по мерительной
штанге.
Разбивка трассы в натуре произво-
дится на основе данных камерального
трассирования по планам в горизонталях
и закрепленного на местности магист-
рального хода. Для выноса трассы в
Рис. 4-XIV. Фототеодолит
натуру предварительно производится
расчет, в процессе которого камерально
(аналитически по координатам) опреде-
ляются расстояния между вершинами углов и величины углов поворота,
а также обеспечивается привязка некоторых вершин углов поворота трассы к
стоянкам инструмента магистрального хода.
Для удобства проектирования и эксплуатации кривых желателен
подбор длины кривых и прямых на трассе кратно 10—20 и так, чтобы
302
ГЛАВА XIV
началом конец кривой совпадали с плюсом, кратным 10 м. Эта задача удачно
решается с помощью применяемых в проектных институтах комплектов
лекал кривых (см. рис. 46-V). Опыт подбора таких кривых, кратных 10 м,
подтверждает, что это возможно при любых условиях рельефа за счет неболь-
ших изменений углов поворота и самых неощутимых смещений трассы.
Разбивка трассы в натуре производится по данным расчета, при этом
углы назначаются, а затем измеряются теодолитом, все пикеты и плюсы уста-
навливаются точно в створе под теодолит, вершина угла выставляется только
после двойного промера линии оптическим дальномером, гарантирующим точ-
ность 1 :2 000, или стальной двадцатиметровой или пятидесятиметровой лен-
той, кривые разбиваются детально, через каждый 20 м, нивелировка в два ниве-
лира производится по разбитым кривым.
Рис. 5-XIV. Тахеометрический дальномер Телетоп
Через определенные расстояния и во всяком случае в конце каждого дня
производится привязка отбиваемой трассы к магистральному ходу, определе-
ние и разгонка плановой и высотной невязки, а также составляется полевой
профиль, который в случае необходимости соответствующим образом коррек-
тируется путем уточнения положения трассы в натуре. В особо сложных топо-
графических условиях может применяться перенос камерально полученных
вершин углов поворота линии на местность от точек магистрального хода по
элементам, исчисляемым при помощи обратной геодезической задачи.
В процессе разбивки трассы в натуре необходимо со всей тщательностью
анализировать положение намечаемой трассы. Иногда в силу неточностей или
ошибок при измерении по магистральному ходу оказывается необходимым
непосредственно в поле произвести корректировку положения вершин углов
поворота, правильно располагая их относительно препятствий, а в ряде слу-
чаев уточнять и величину углов поворота.
Трасса, вынесенная на местность, должна быть закреплена стандартными
геодезическими знаками.
На стадии изысканий для рабочих чертежей закреплению подлежат вер-
шины углов, створы больших мостов и длинные прямые (не реже чем через
1 кл). Закрепление должно производиться так, чтобы закрепляющие знаки
не могли быть уничтожены при производстве подготовительных работ для
строительства (рубке леса, корчевке пней и т. д.). С этой целью так называе-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 3Q3
мые створные столбы, а в необходимых случаях и другие закрепительные
знаки должны выноситься за линию бровки откоса будущего земляного полот-
на на достаточное расстояние.
Инструментальные работы при переустройстве
существующих железных дорог
При проектировании переустройства существующих дорог и вторых путей
обычно необходимо произвести комплекс полевых изыскательских работ для
инструментальной выверки существующего плана, продольного и поперечных
профилей существующей дороги. Все измерения в процессе полевых работ
на существующих линиях производятся особо тщательно, так как при проекти-
ровании реконструкции плана или профиля изменение отметок профиля и
смещение оси пути на несколько сантиметров часто может иметь решающее
значение.
В комплекс полевых работ при обследовании существующей линии входят;
а) пикетаж и промер линии;
б) продольное нивелирование по головке рельса;
в) съемка поперечников;
г) съемка плана линии и другие работы.
Пикетаж по существующей линии должен производиться двумя про-
веренными стальными компорированными лентами независимо одна от другой
с относительной разницей в результатах измерений не более 1:1 000. На ли-
ниях, оборудованных автоблокировкой, промеры производятся прибором
Лукерьина (пятидесяти- или стометровым изолированным тросом). Промер
линии производится по оси пути с обозначением пикетов масляной краской на
шейке рельса, причем в пределах кривых участков размечается положение
каждой двадцатки.
Одновременно с ведением пикетажа производится съемка ситуации с при-
вязкой всех сооружений, относящихся к железной дороге, по расстоянию.
Съемке с привязкой к основному пикетажу подлежат: общая ситуация местности
шириной на 100 1л в каждую сторону; путевое развитие станций и разъездов; резервы,
кавальеры, нагорные и водоотводные канавы и прочие сооружения, относящиеся к зем-
ляному полотну; оси искусственных сооружений (с краткой характеристикой ис-
кусственного сооружения); начало и концы подпорных стенок; километровые столбы
и прочие знакн и указатели; пассажирские платформы, путевые здания с указанием
материалов стен и кровли и наружных размеров; все переезды и пересекаемые линией
пути сообщения н их характеристика, пересечения с линиями электропередач и связи,
при этом фиксируется количество проводов н угол пересечения.
Продольное нивелирование производится в два нивелира
по головке рельса той нити пути, на которой закреплен пикетаж, а в пределах
кривых участков — по головке внутреннего рельса. Продольный профиль со-
ставляется по материалам первого нивелира, если между ним и вторым ниве-
лиром нет недопустимого расхождения.
Съемка поперечников производится на всех пикетах и харак-
терных плюсах: нулевых местах, точках перелома профиля, в местах наиболь-
ших и наименьших высот насыпей и глубин выемок, по оси искусственных со-
оружений. Ширина поперечника должна обеспечивать возможность проекти-
рования устройств второго пути, для чего следует назначать ширину съемки
в каждом направлении на расстояние не менее чем 20 м от подошвы откоса со
стороны устройства второго пути.
Съемка поперечников может производиться при помощи нивелира с изме-
рением расстояний лентой или рулеткой (без закрепления точек на местности),
при помощи теодолита или специальных приборов (прибор инж. Пушкарева
и др.) для измерения поперечного профиля, дающих менее точные результаты.
Промер расстояний на поперечниках производится от оси существующего пути;
во время съемки поперечника зарисовывается его схема, на которой указы-
ваются точки рельефа и ситуации (линии связи, заборы, насаждения и т. д.).
Сторонность поперечников принимается по ходу километража, на поперечник
304 ГЛАВА XIV
наносятся обязательные точки: головки рельсов, бровка и подошва балласт-
ной призмы, бровка земляного полотна.
Инж. М. А. Артановым (ЦНИИС Минтрансстроя) предложен прибор для
съемки поперечников (рис. 6-Х IV), при использовании которого точка попереч-
ного профиля получается на вертикальном планшете в результате наведения
дальномерной сетки на базис (веху), устанавливаемый на местности. Точность
измерения расстояний и превышений данным прибором составляет 0,1—0,2 м.
Съемка плана линии производится с целью получения данных для проекти-
рования реконструкции плана существующей однопутной железной дороги
(глава XI) или второго пути (глава XII). В большинстве случаев производится
сплошная инструментальная съемка плана линии, иногда же съемка произво-
дится только в пределах кривых участков. Съемка в пределах прямых участ-
ков преследует цель выявления небольших (часто менее 1°) углов поворота,
что необходимо для правильного подсчета координат по существующей линии.
Съемка плана в пределах кривых участков производится с таким расчетом,
чтобы получить необходимые данные для расчета кривой при помощи метода
угловых диаграмм (см. главу XI), и включает измерения:
а) углов поворота между основными хордами;
б) стрел f между основной хордой и каждой двадцатиметровой хордочкой.
Первая точка стоянки теодолита (Ст. / на рис. 7, a-XIV) назначается обя-
зательно до видимого начала кривой, на точке, кратной 20 м пикетажа. Опре-
делив угол поворота cq между прямой и первым лучом, не изменяя положения
трубы теодолита, по вертикальному волоску при горизонтально расположен-
ной рейке, снабженной специальным упором (рис. 7, e-XIV), читают значения
стрел прогиба f от луча I — II к дуге.
После стоянки 1 теодолит переносится на стоянку II, где измеряется угол
«2 между направлениями II — III и II — /ит.д. Визирование производится
на вешку, снабженную башмаком для возможности установки на головку рель-
са (рис. 7, б-XIV). Измерение стрел f от луча II — III к дуге производится
в прежнем порядке, при помощи горизонтальной рейки (рис. 7,e-XIV).
Съемка плана линии — весьма трудоемкая операция. Автоматизация этих
работ достигается применением предложенного инж. М. А. Артановым стрело-
графа — прибора для съемки кривых железнодорожного пути, размещенного
на прокатываемой по рельсам специальной тележке. Принцип действия при-
бора основан на измерении разности длин рельсовых нитей наружного и внут-
реннего рельса, на основании чего могут быть получены и стрелы кривизны.
При этом точность получения углов поворота кривой и стрел кривизны не
ниже точности, получаемой при съемке теодолитом, как было изложено выше.
Значительное сокращение трудоемких работ по инструментальной съемке
кривых может быть достигнуто в сочетании крупномасштабной аэрофотосъем-
ки перегонов (масштаба 1:1 000 — 1:2 000) с камеральной съемкой кривых по
аэрофотоснимкам с помощью сконструированного инж. Ф. Д. Рабиновичем
в Гипропромтрансстрое прибора в виде приставки к стереометру, дающего
возможность оптического построения хорд и измерения углов хордочек-двад-
цаток с первоначальной касательной.
При сложном плане линии и явно недостаточной прямой вставке кривые,
направленные в одну сторону, могут сниматься как одна кривая, что дает
возможность построить общую угловую диаграмму. Кривые разного направ-
ления при близком их расположении могут также сниматься как одна кривая.
Если это затруднительно, применяется следующий порядок:
а) определяется и закрепляется створом прямая вставка;
б) съемка обеих кривых производится по одной нитке.
Съемка плана линии может производиться по оси пути или по головке
рельса внутренней нити кривой. В условиях интенсивного движения поездов
работы по съемке плана этими способами сильно осложняются и не обеспе-
чивают достаточной безопасности их проведения. Кроме того, часто в интер-
вале между съемкой плана и реконструкцией линии ось пути по тем или
иным причинам смещается и не может служить базисом для разбивки проект-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 305
Рис. 7-XIV. Съемка плана в кривой
306
ГЛАВА XIV
кого положения пути в натуре. Этих затруднений можно избежать, производя
съемку с марочного хода — базиса, специально разбиваемого для съемки плана
на обочине на некотором постоянном расстоянии от оси пути (до 2—
2,5 м). Стоянки теодолита марочного хода назначаются на прямых через 3—5
пикетов, а в пределах кривых — через 100 м и при малых радиусах кри-
вых — через 80 и даже 60 м. Эти стоянки закрепляются и марочный ход слу-
жит базисом для съемки, а в последующем для разбивки смещения оси пути.
Измерение углов производится по маркам как в пределах прямых, так и в
пределах стометровых хорд кривых. Измерение стрел производится так же,
как и при съемке по головке рельса, но при определении действительной
стрелы должно учитываться расстояние от оси пути до марки. Помимо рас-
смотренных работ, при реконструкции производится съемка планов и путе-
вого развития раздельных пунктов, обследуются больные места земляного по-
лотна,'определяется толщина балластного слоя («закопушками») и степень его за-
грязненности, производятся размещение опор контактной сети и другие работы.
Инженерно-геологические обследования
Неотъемлемой составной частью полевых изыскательских работ являются
инженерно-геологические обследования, проводимые в зависимости от слож-
ности инженерно-геологических ус-
ловий и стадии изыскания комп-
лексными изыскательскими парти-
ями или самостоятельными геоло-
гическими партиями.
Состав инженерно-геологичес-
ких работ, их объемы, методы вы-
полнения и степень детализации за-
висят от геологической сложности
изучаемого района, степени его гео-
логической изученности и стадии
изысканий.
Обычно эти работы включают:
сбор и изучение имеющихся мате-
риалов о геологии района изыска-
ний; маршрутное обследование и
инженерно-геологические съемки
вдоль трассы вариантов проекти-
руемой новой или реконструируе-
мой существующей дороги; разве-
дочные и опытные работы на небла-
гоприятных в геологическом отно-
шении участках трассы и в местах
проектирования различных соору-
жений: выемок, высоких насыпей,
искусственных и других сооруже-
ний; работы по поискам и разведке
месторождений строительных мате-
риалов; так называемые режимные
наблюдения; лабораторные исследо-
вания грунтов, строительных мате-
риалов и воды.
Рис. 8-XIV. Станок Д-5-15 лля бурения на Маршрутные и площадные
глубину 15—_? л инженерно-геологичес-
кие съемки включают описа-
ние форм рельефа, обнажений пород и выходов подземных вод. встречен-
ных при обследовании. Такой же характер носят и литологические
маршрутные съемки, выполняемые при поисках строительных материа-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 307
лов (песка, гравия, камня, глины, известняков и др.). Число точек
наблюдений зависит от масштаба съемки и наличия объектов обзора
(обнаженности территории, расчленения рельефа, развития геологических
процессов). При слабой обнаженности для обеспечения числа точек наблю-
дений, отвечающего масштабу съемки, выполняют неглубокое бурение
(до 3 м), шурфование и расчистку склонов и откосов. К инженерно-геоло-
гическим съемкам близко примыкают гидрогеологические съемки, выполняе-
мые при поисках источников водоснабжения.
Масштабы инженерно-геологических съемок принимаются от 1:100 000
до 1:25 000 в полосе варьирования трассы и от 1:5 000 до 1:1 000 в местах инди-
видуального проектирования земляного полотна и сооружений, на участках
развития неблагоприятных геологических процессов и на площадках перспек-
тивных месторождений строительных материалов. Основные объемы инженерно-
геологических съемок и поисковых работ на строительные материалы выпол-
няются при изысканиях для стадии проектного задания.
Разведочные работы производятся для определения рода,
состояния и характера напластования грунтов, залегающих на площадке
проектируемого сооружения, на участках развития неблагоприятных геоло-
гических процессов, при разведке месторождений строительных материалов и
подземных вод. По состоянию на период разведки могут быть определены
положение уровня грунтовых вод, мощность и водообильность водоносного
горизонта. При изысканиях для проектирования вторых путей или усиления
существующих дорог определяется мощность балластного слоя. Детальность
разведки зависит от стадии проектирования. Глубина разведочных выработок
и объемы разведки зависят от вида и классности проектируемых сооруже-
ний, рода, состояния и прочности проходимых грунтов, строения разведы-
ваемой толщи, положения уровня грунтовых вод, характера, масштаба и ин-
тенсивности проявления неблагоприятных геологических процессов.
Шурфование и бурение представляют собой наиболее трудоем-
кие работы в комплексе инженерно-геологических исследований. Линейные
изыскания предъявляют повышенные требования к средствам бурения в отно-
шении их транспортабельности, приспособленности к проходке самых раз-
личных пород в разнообразной гидрогеологической обстановке и разной глу-
бине проходки под разные сооружения.
Истекшее пятилетие (с 1955 г.) характеризуется интенсивным развитием
механизации буровых работ на изысканиях. Наиболее широкое применение на
изысканиях для неглубокого разведочного бурения получили станки ударно-
канатного типа для бурения до глубины 20—35 м, станки для вращательного
бурения легких и средних грунтов до глубины 5—7 м, удар но-канатного типа
для бурения легких и средних грунтов до глубины 15—20 м (рис. 8-XIV),
лебедка для удар но-канатного бурения на глубину 20—40 м и для ударно-
вращательного бурения на глубину 3—5 л и др.
При разведке источников водоснабжения, строительных материалов, мас-
сивов, где проектируются тоннели, применяются ударный и вращательный, а
также шнековый станки для бурения на глубину 50—150 м.
Ручное ударно-вращательное бурение применяется только в отдельных
случаях — в местах, куда доставка средств механического бурения затруднена
или нерациональна. С расширением области применения буровых станков,
в частности с повышением их транспортабельности и обеспечением возможности
проходки скальных пород легкими станками, ручное бурение в течение бли-
жайших лет будет полностью заменено механическим.
В необходимых случаях для определения несущей способности основания
проектируемого сооружения, проверки устойчивости склона, определения
водоотдачи массива, где проектируется выемка или тоннель, выполняются опыт-
ные работы: испытания штампом, опытные откачки и др.
В ЦНИИСе Минтрансстроя разработан и применяется на изысканиях при-
бор лопастного типа для испытаний на сопротивление сдвигу водонасыщенных
глинистых грунте» в условиях естественного залегания (в скважинах).
308
ГЛАВА XIV
Основные объемы разведочных работ и опытных испытаний выполняются:
при трехстадийном проектировании — для стадии технического проекта, при
двухстадийном проектировании — для стадии проектного задания.
Электрометрические методы инженерно-геологических и
гидрогеологических обследований основаны на изучении электрического сопро-
тивления горных пород. Последнее определяется при помощи специальных
потенциометров или электронных стрелочных компенсаторов.
При инженерно-геологических и гидрогеологических работах применяются
полевая электроразведка, охватывающая все исследования, проводимые на по-
верхности земли, и каротаж, включающий исследования, проводимые в сква-
жине.
Полевая инженерная электроразведка производится при помощи портатив-
ного оборудования, которое можно перемещать вручную или перевозить на
мотоциклах или машинах.
Для изучения скважин служит автоматическая электронная каротажная
станция, представляющая собой небольшой автобус, в котором смонтировано
оборудование для электрометрических и радиоактивных исследований.
Рис. 9-XIV. Полевая грунтовая лаборатория
Методы инженерной геофизики, которые продолжают успешно совершен-
ствоваться в ЦНИИСе Минтрансстроя и в проектных институтах Главтранс-
проекта, позволяют решать широкий круг инженерно-геологических и гидро-
геологических задач, возникающих при изысканиях железных дорог. Эти
методы с успехом используются для получения литологического разреза
по трассе и в местах расположения инженерных сооружений, поисков и
разведки естественных строительных материалов и источников подземных вод,
выявления и изучения карстовых участков, исследования вечной мерзлоты
и т. п.
В ряде случаев требуется постановка режимных наблюдений,
выполняемых в течение годичного или многолетнего цикла. Таковы наблюде-
ния по режиму: ветров в песчаных пустынях или горных ущельях, грунтовых
вод на участках подтопления или засолонения, селевых паводков, поведению
оползней, абразионному или эрозионному подмыву берегов, лавинообразова-
нию и др.
Все точки наблюдений при инженерно-геологической, литологической или
гидрогеологической съемке, створы режимных наблюдений, точки вертикаль-
ного электрического зондирования, выработки, места отбора образцов грунтов,
строительных материалов и воды, опытных испытаний должны быть привязаны
в плановом и высотном отношении к трассировочным ходам или стоянкам
магистральных ходов.
Лабораторные исследования грунтов, строительных мате-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 309
риалов и воды выполняются в основном полевыми лабораториями комплексных
я геологических партий и в лабораториях полустациопарного типа при экспе-
дициях. Наиболее сложные и трудоемкие, а также контрольные определения
выполняются в стационарных лабораториях проектно-изыскательских орга-
низаций. На рис. 9-XIV приведена фотография полевой лаборатории для инже-
нерно-геологической или комплексной партии.
В лабораториях определяются гранулометрический состав, показатели
состояния (влажность, плотность, консистенция), сопротивление сжатию и
-сдвигу грунтов; состав, водные свойства и прочность строительных материалов;
загрязненность балласта; состав воды и ее агрессивность по отношению к бетону.
Основные объемы лабораторных работ выполняются: при трехстадий пом про-
ектировании— для стадии технического проекта, при двухстадийном проекти-
ровании — для стадии проектного задания.
Полевая документация представляется в виде журналов
маршрутной и площадной инженерно-геологической съемки, поисковой лито-
логической съемки, журналов выработок и обследования балласта, вертикаль-
ных электрических зондирований, электропрофилирования, каротажных диаг-
рамм, ведомостей образцов грунтов, лабораторных журналов, журналов проб-
ных испытаний и режимных наблюдений. Кроме того, составляются: полевая
инженерно-геологическая карта, колонки выработок под проектируемые со-
оружения и др.
Работы по сбору данных
В комплекс полевых работ входит также сбор данных для проектирования
земляного полотна, малых искусственных сооружений, средних и больших
мостов, жилых поселков, водоснабжения, а также для составления проекта
организации строительства и сметы.
По земляному полотну основными данными служат получаемые на основе
соответствующих инженерно-геологических обследований геологические про-
фили, геолого-литологические карты, геологические разрезы, а также лабора-
торные анализы образцов грунтов.
Помимо этих данных, для проектирования земляного полотна обычно тре-
буется также собрать в полевых условиях следующие материалы:
а) на пересечениях трассой логов, водотоков и водоемов — данные о наи-
высших уровнях воды, о величине скоростей воды, высоте волны и прочие мате-
риалы для определения отметок бровки полотна, типов укрепления откосов
насыпей, для проектирования разного рода заградительных и укрепительных
сооружений;
б) на косогорных участках и в местах проектирования глубоких выемок —-
данные о режиме, глубине залегания и направлении потоков грунтовых вод
для проектирования дренажных устройств;
в) на участках, требующих отвода и регулирования поверхностных вод, —
данные для проектирования водоотводов, продольные профили водо-
токов ит. п.;
г) на подтопляемых участках земляного полотна — данные о наивысших
отметках воды и колебаний ее уровней, продольные и поперечные уклоны вод-
ного зеркала, возможные разности уровней с верховой и низовой стороны насы-
пей, скорости течения воды и т. п. для проектирования земляного полотна на
затопляемых участках, траверсов, запруд, укрепления откосов насыпей и т. п.
При сборе указанных данных производятся соответствующие инструмен-
тальные работы, необходимые наблюдения и составляются полевые акты уста-
новленной формы.
По малым искусственным сооружениям при отсутствии подробных топогра-
фических карт или планов производится инструментальное или глазомерное
определение границ бассейнов и сбор необходимых характеристик для опреде-
ления стока ливневых и талых вод. как это изложено в главе VI.
В полевых условиях должны быть также собраны данные о глубине про-
мерзания почвы в районе постройки искусственных сооружений.
310
ГЛАВА XIV
Для проектирования поселков необходимо собрать данные о санитарной
характеристике намечаемого под поселок участка, о подъеме воды при высоких
горизонтах в ближайших реках; характеристику грунтов, данные об уровне
грунтовых вод и необходимой глубине заложения фундаментов; о местоположе-
нии источника водоснабжения и его охранной зоне; о существующей канали-
зации (направление коллекторов и их сечение); о климатических условиях райо-
на (количество осадков, роза ветров и т. п.); об условиях развития зеленых на-
саждений; о наличии местных строительных материалов.
По устройствам производственного и питьевого водоснабжения произво-
дятся, помимо специальных изысканий на воду и гидрогеологических и
гидрологических обследований возможных источников водоснабжения, также
сбор полевых данных по каждому намеченному источнику водоснабжения:
его надежности, колебании уровней или дебита, качества воды и др.
Для составления проекта полосы отвода, помимо съемки плана местности,
в полевой период выполняются следующие работы:
а) отбор и систематизация планово-картографического материала по сель-
скохозяйственным, лесным и городским землям; границам землепользований
совхозов и колхозов, границам угодий и др.;
б) получение данных о снегозаносимости и пескозаносимости;
в) сбор сведений, необходимых для проектирования переустройства попа-
дающих в полосу отвода промышленных и жилых зданий, энергопередач, связи,
трубопроводов и других коммуникаций в соответствии с заданиями специали-
зированных отделов;
г) согласование с районными Советами положения переездов;
д) данные о площадях, которые должны быть временно заняты для нужд
строительства дороги.
Сбор данных для составления проекта организации строительства и сметы
имеет важное значение как для сравнения вариантов, так и для последующей
разработки по выбранному направлению проекта организации строительства.
Кроме перечисленных основных данных, для проектирования новой или уси-
ления существующей железной дороги и ее отдельных сооружений необходимо
за время производства полевых изыскательских работ собрать материалы:
а) о существующих предприятиях стройматериалов; б) о существующих энер-
гетических ресурсах района; в) о метеорологических данных района; г) о на-
селенных пунктах; д) о транспорте; е) данные о возможном размещении инду-
стриальных строительно-монтажных предприятий на строительстве, о проек-
тировании подъездных путей и строительной связи.
При этом характер и степень детализации этих вопросов могут существен-
но различаться для целей более точного сравнения вариантов трассы с учетом
строительных факторов и для проектирования организации строительства.
§ 3. ПРОИЗВОДСТВО ПОЛЕВЫХ РАБОТ ПРИ АЭРОИЗЫСКАНИЯХ
Аэроизыскания и их содержание
Наземные методы железнодорожных изысканий обладают рядом сущест-
венных недостатков, главнейшими из которых являются: большая трудоемкость
наземных геодезических измерений, низкая производительность труда на пале-
вых работах, очень ограниченная подвижность изыскательских подразделений,
неизбежная субъективность в оценке возможности использования благоприят-
ных форм рельефа для укладки трассы, громоздкость наземных изыскательских
экспедиций и их подразделений и высокая стоимость изыскательских работ.
Сочетание наземных изысканий с применением самолетов и вертатетов для
выполнения отдельных видов изыскательских работ (преимущественно аэро-
визуальной рекогносцировки и аэрофотосъемки) оказалось весьма эффектив-
ным. Включение в комплекс наземных полевых изыскательских работ отдель-
ных аэрометодов в принципе не изменяет технологии наземных изысканна.,
хотя и облегчает наиболее трудоемкую их часть, главным образом г" ~ew?
планов местности. Но при этом нередко приходится мириться с на?
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ЗЦ
непрерывности изыскательского процесса, так как для наземного геодезиче-
ского обоснования и обработки материалов аэрофотосъемки требуется довольно
значительный период, измеряемый несколькими месяцами.
Коренное отличие от таких наземных методов изысканий с использованием
отдельных аэромстодов имеют аэроизыскания. Аэроизыскания представляют
собой такую категорию инструментальных технических изысканий, когда:
а) основной объем инструментальных измерений на полевых изысканиях
осуществляется непосредственно с самолета, специально оборудованного аэро-
нивелирной, аэрофотосъемочной и другой измерительной и регистрирующей
аппаратурой;
б) изыскательские работы основываются на применении широкого комплекса
аэроизыскательских методов для производства полевых изыскательских работ
непосредственно с самолета, исключающих в полном объеме или в значитель-
ной мере трудоемкие наземные измерения;
в) обеспечивается непрерывность полевого изыскательского процесса,
когда аэроизыскательские материалы в период полевых работ подвергаются
промежуточной полевой обработке и достигается возможность их использова-
ния для оценки изучаемых направлений, полевого сравнения вариантов и кор-
ректировки объектов и методов производства полевых изыскательских работ.
Важнейшими составными элементами аэроизыскательских работ являют-
ся аэрофотосъемка местности и аэронивелирование земной поверхности.
Маршрутная или площадная аэрофотосъемка основана на сочетании съем-
ки местности специальными автоматическими аэрокамерами с геодезическими
работами по привязке отдельных аэроснимков или аэросъемочных маршрутов
к местности. Этот комплекс работ включает также фотообработку аэронегати-
вов, изготовление контактных отпечатков аэроснимков, репродукцию накид-
ного монтажа и, наконец, стереофотограмметрические работы по обработке
материалов аэрофотосъемки для получения различных видов аэроизыскатель-
ской продукции вплоть до топографических планов местности. Ниже рассмот-
рены некоторые основы маршрутной аэрофотосъемки.
Высота фотографирования Н и масштаб съемки М = связаны известной
зависимостью
= (1-XIV)
где L — расстояние между точками на местности;
I — расстояние между изображениями этих точек на аэроснимке;
f — главное фокусное расстояние аэрофотоаппарата (мм);
И — высота фотографирования (м).
При стандартных размерах аэроснимков 18 х 18 см, одновременно опре-
деляется и ширина полосы одномаршрутной съемки D (км):
Высота полета н (м) 1000 2 500 5 000
Фокусное рассто- яние f (мм) 100 200 500 100 200 500 100 200 500
Масштаб съемки М 1:10 000 1:5000 1 :2000 1:25000 1:12500 1 : 5 000 1:50 000 1 : 25 000 1 : 10 000
Ширина полосы съемки D (км) 1,8 0,9 0.4 4,5 2,25 0,9 9,0 4,5 1,8
Так как рабочая площадь снимка обычно бывает меньше, чем формат сним-
ка, то рабочая ширина полосы съемки соответственно уменьшается (например
для масштаба 1:25 000 с 4,5 примерно до 3,5 км),
312
ГЛАВА XIV
Для стереофотограмметрической обработки в процессе аэрофотосъемки
обеспечивается взаимное продольное (не менее 60%; р^>0,6/х), а при двух и
нескольких маршрутах и поперечное (порядка 30%; д^0,31и) перекрытие
аэрофотоснимков (рис. 10-ХIV) и геодезическая их привязка к местности.
Двойное перекрытие снимков на рис. 10-XIV заштриховано.
До последнего времени такая привязка производилась преимущественно
наземными геодезическими средствами в виде сквозной инструментальной
магистрали (нивелирной или теодолитно-нивелирной) со съемкой поперечни-
ков — так называемых изолированных базисов—через определенное количество
стереопар для плановой и высотной привязки лишь части аэрофотоснимков.
Рис. 10-XIV. Продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков
Современные достижения в области радиоэлектронных методов измерения
земной поверхности позволяют производить геодезическое обоснование аэро-
фотосъемки методом аэронивелирования без применения трудоемких наземных
геодезических измерений, как это рассматривается ниже.
Аэронивелирование представляет собой измерение превыше-
ний между точками земной поверхности непосредственно с самолета с помощью
радиолокационных приборов — радиовысотомеров (передатчика, приемника,
индикатора и направленных антенн) и барометрической аппаратуры. Измере-
ния радиовысотомерами расстояния от самолета до земной поверхности (отно-
сительных высот фотографирования) основаны на использовании электро-
магнитных волн, излучаемых передатчиком, отражающихся от земной поверх-
ности и принимаемых приемником. На индикаторе радиовысотомера реги-
стрируются результаты измерения интервала времени с момента излучения
до момента возвращения отраженных радиоволн в приемник, при этом
шкала индикатора радиовысотомера градуируется в метрах.
На рис. 11-XIV приведена принципиальная схема аэронивелирования
земной поверхности, где траектория полета самолета 1 нанесена относительно
.поверхности равных давлений (так называемой изобарической поверхности) —
2. Если Hi и Иг — измеренные радиовысотомером высоты над точками мест-
ности А1 и .4*. то относительное превышение между точками Ai и Az может
быть определено по формуле
/г = Я2 —ЯТ±8Я± Д Я =
= (г*+ Дг2) — (/-1+ ДГ1)±8Я± Д/f (м), (2-XIV)
где гг и г2 — отсчеты по индикатору радиовысотомера;
А и Д г2— инструментальные (тарировочные) поправки радиовысотомера;
Д Н — отклс. г .ис самолета от изобарической поверхности (разность
абсолютных высот фотографирования);
8//— поправка на наклон изобарической поверхности.
Аэронивелирование, таким образом, требует, помимо измерений по радио-
высотомеру высоты полета самолета над земной поверхностью, одновременного
фотографирования местности аэрофотоаппаратом с целью опознавания нивели-
руемых точек и определения их местоположения; измерения с помощью аэро-
навигационных приборов необходимых данных для определения величины
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 313
наклона изобарической поверхности и с помощью барометрических приборов
величины отклонения траектории полета самолета от изобарической поверх-
ности.
Ввиду сложности явлений отражения электромагнитной энергии от земной
поверхности на современном уровне разработки аэронивелирной аппаратуры,
теории и способов аэронивелирования1 достоверные результаты по точности
аэронивелирования £ (среднеквадратические ошибки ± 1,5 м в равнинной
местности и ±3,5 м в горной местности) могут быть достигнуты при аэрони-
велировании по хорошо отражающим площадкам — опознакам 2 — определен-
ных размеров (порядка 50 X 50 м) или от водной (зеркальной) поверхности.
Технология современных аэроизысканий основы-
вается на следующих положениях:
а) использования имеющихся топографических карт любых масштабов,
включая и государственную карту (масштаба 1:100 000), для предварительного
камерального трассирования и выявления маршрутов аэроизыскательских
полетов и объектов полевых аэроизыскательских работ;
б) применения выборочных методов производства аэроизыс-
кательских работ на отдельных характерных участках и решающих объектах
аэроизысканий (пересечения сложных высотных препятствий, пересечения
водных пространств и т. п.) для рационального сокращения объемов полевых
работ и обеспечения рациональной степени детализации полевых обследований
на участках и объектах различной сложности и значимости;
в) рационального сочетания аэроизыскательских работ с выбороч-
ными наземными обследованиями на доступных участках вариантов трассы;
г) создания и изучения наземными методами (в доступных местах или по
стереомоделям местности) эталонов на характерных участках вариантов
трассы для инженерно-строительного и инженерно-геологического дешифри-
рования материалов аэроизысканий и для определения единичных показате-
лей объемов строительных работ и других показателей обследуемых вариантов.
Аэроизыскания на современном уровне их развития наиболее успешно
могут применяться на предпроектной стадии (проблемных изысканий) и для
выбора направления на стадии разработки проектного задания. На этих изы-
1 А. В. Горинов, С. А. Бутлери др. Аэронивелирование на изысканиях
путей сообщения. М., Издательство Академии наук СССР, 1959.
2 Опознаком называется точка или площадка земной поверхности, легко
опознаваемая на аэрофотоснимке, координаты которой могут быть определены геоде-
зическими наблюдениями и вычислениями. Опознан называется «планово-высотным»,
если могут быть установлены три его координаты и «высотным», когда определяется
только одна координата — высотная его отметка.
314
ГЛАВА XIV
сканиях наземные инструментальные работы можно свести до минимума. На
всех последующих стадиях изысканий, где аэроизыскателнекие методы не могут
обеспечить требуемую точность всех видов работ, можно эффективно сочетать
эти методы с наземными методами инструментальных работ.
Во всех случаях укладка принятого направления на местности и опреде-
ление точных отметок для проектирования подробного продольного про-
филя должны производиться наземными методами.
Аэроизыскания наиболее эффективны в сильно пересеченной и залесенной
местности, на изыскательских объектах большого протяжения и в сложных
топографических и инженерно-геологических условиях, а также на изыска-
ниях в отдаленных и труднодоступных районах.
Ниже рассматриваются общие основы производства аэроизыскательских
работ применительно к выбору направления линии на стадии проектного
задания.
Производство аэроизыскательских работ
Аэроизыскания обычно связаны с обследованиями значительных по пло-
щади территорий и с большим числом вариантов. Аэроизыскательские работы
включают: подготовительные работы; наземные геодезические работы для тари-
рования радиовысотомеров; аэроизыскательские полеты; полевую обработку
аэроизыскательских материалов.
Подготовительные работы, как правило, охватывают:
выбор типов и оборудования самолета (обеспечение необходимого радиуса
действия, высоты полета, схемы оборудования самолета для аэрофотосъемки,
для аэронивелирования и других аэроизыскательских работ); лабораторные
(стендовые) и полевые испытания аэрофотосъемочной и аэронивелирной ап-
паратуры; изучение геодезических, картографических, метеорологических и
других материалов района изысканий; камеральное трассирование и установ-
ление основных маршрутов аэрорекогносцировки, основных направлений
аэроизыскательских обследований сложных участков и отдельных объектов;
составление проекта аэроизыскательских работ; организация полевой базы
аэроэкспедиции (выбор места базирования самолета и аэроизыскательской
экспедиции, организация полевой фотолаборатории и камеральной группы,
выявление вспомогательных аэродромов, схема радио-метеообслуживання и
снабжения горючими и смазочными материалами).
Наземно-геодезические работы производятся для тариро-
вания радиовысотомеров и привязки маршрутов. Они включают: выбор и раз-
бивку тарировочных площадок, необходимых для определения поправок к пока-
заниям радиовысотомеров; тарирование радиовысотомеров и обработку мате-
риалов для получения тарировочных поправок; выбор и геодезическую (пла-
новую и высотную) привязку площадок, необходимых для передачи коорди-
нат на аэрофотосъемочные и аэронивелирные маршруты.
Маршрутные аэроизыскательские полеты произ-
водятся на специально оборудованных самолетах по возможным направления’
трассирования, сочетая в таких полетах аэровизуальное изучение этих на-
правлений, выборочную маршрутную аэрофотосъемку, совмещенную с аэрони-
велированием по центрам снимков, и аэрогеологическое визуальное изучение
неблагоприятных участков обследуемых направлений.
Помимо таких комплексных аэроизыскательских полетов, на отдельные
сложных участках трассы и по отдельным объектам аэроизысканий могут ш-
требоваться специальные аэрофотосъемочные и аэронивелирные полеты. В та-
ких случаях производится одномаршрутная, двух-, а иногда и трехмаршрутна
аэрофотосъемка на установленной высоте полета (зависящей от требуемого масш-
таба съемки, фокусного расстояния аэрофотоаппарата и господствующих : ~
ток местности). Очень эффективно применение двухмасштабной аэрофотосъем-
ки (при двух аэрофотокамерах с двумя разными фокусными расстояние -*
пример, /=55 или 100.ил и 300 или 500 мм). При этом мелкий масштаб щ
ОРГАНИЗАЦИЯ и ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 315
зуется для аэронивелирного высотного обоснования аэрофотосъемки, а более
крупный масштаб для рисовки рельефа и для инженерно-строительного и ин-
женерно-геологического дешифрирования материалов аэроизысканий.
Высотное обоснование аэрофотосъемки методом
аэронивелирования требует такого расположения высотных опоз-
наков, чтобы они удовлетворили требованиям стереофотограмметрического
сгущения сети и наиболее
простой схемы аэрониве-
лирных полетов для опре-
деления высот опознаков.
На рис. 12, a-XIV приведе-
на схема аэронивелирных
полетов по одиночным опо-
знакам для обоснования
аэрофотосъемочного марш-
рута с использованием по-
перечного аэронивелирова-
ния, а на рис. 12, 6-XIV
приведена схема аэрони-
велирных полетов по на-
меченной системе группо-
вых опознаков.
В зависимости от ха-
рактера рельефа местности
и развития гидросети аэро-
нивелирование для высот-
ного обоснования аэрофото-
съемки может выполнять-
ся: по одиночным или по
групповым опознакам.
Групповыми опознаками
° " В •• ------ - П ..
• групповые опознана ------аэрониНелироВание по
групповым опознакам
Рис, 12-XIV. Схемы аэронивелирных полетов:
а—по одиночным опознакам; б — по групповым опознакам
называется система опознаков, расположенная по системе водотоков
(рис. 12, 6-X1V), когда отметки таких опознаков связаны между собой более
или менее определенной зависимостью (например продольных уклонов водото-
ков). При отсутствии такой развитой гидросети в районе аэрофотосъемки при-
меняется аэропнвелирование по одиночным опознакам, которые выбираются
стереоскопически по фотосхемам на ровных площадках или на поверхности
озер, долин ит. п., имеют хорошую видимость и хорошо опознаваемы как
в полете, так и по аэроснимкам.
При аэронивелнровании по одиночным опознакам целесообразно приме-
нять опознаки I и II классов (см. рис. 12, a-XIV). Аэронивелирование по
опознакам I класса обеспечивает создание сети высотных опознаков вдоль
аэросъемочного маршрута и требует двух- или даже трехкратного их измерения;
аэронивелирование по опознакам II класса требуется для создания дополни-
тельной сети высотных опознаков, расположенных поперек съемочных маршру-
тов и может быть ограничено однократным их измерением.
В процессе аэронивелирования над каждым опознаком производится трех-
кратное автоматическое фотографирование с небольшими интервалами (2—
3 сек) показаний барометрической аппаратуры и радиовысотомера. При этом
синхронно работает аэрофотокамера.
В процессе аэронивелирных полетов выполняются специальные наблю-
дения, позволяющие определить скорость и направление ветра, по которым
могут быть установлены поправки за наклон изобарических поверхностей.
Вопросы эти освещаются в специальной литературе.
Наземные обследования и геодезические рабо-
т ы требуются главным образом для привязки аэрофотосъемочных и аэрони-
велирных маршрутов к имеющейся геодезической сети в районе изысканий и
для создания эталонных участков для инженерно-строительного (для опреде-
316
ГЛАВА XIV
ления строительных показателей вариантов) и инженерно-геологического де-
шифрирования материалов аэроизысканий.
Аэрогеологические и аэрогидрометрические
полеты производятся при необходимости специальных аэрогеологических
и аэрогидрометрических обследований отдельных участков трассы или отдель- ;
ных сложных объектов. Такие полеты обычно совмещаются с полетами по инже-
нерно-строительному и инженерно-геологическому дешифрированию материа-
лов аэроизысканий.
При отсутствии таких специальных полетов инженерно-геологическое и
инженерно-строительное дешифрирование может совмещаться с любыми дру-
гими видами полетов, осуществляемых на небольших высотах.
В результате аэроизыскательских полетов могут быть получены различные
виды документации:
1) маршрутные фотосхемы на основе выборочной аэрофотосъемки (без ,
строгого соблюдения горизонтальности полетов) с отдельными отметками, полу- i
ченными аэронивелированием характерных точек местности по маршруту *
полета;
2) маршрутные фотосхемы на основе плановой аэрофотосъемки с аэрони-
велирными отметками на всем протяжении по оси полетов;
3) маршрутная фотосхема с наличием высотных отметок местности на ос-
нове аэронивелирования не только по оси маршрута полета, но и по дополни-
тельным маршрутам для возможности полевого трассирования по стереомо-
дели местности;
4) фотопланы или топопланы местности на основе маршрутной аэрофото-
съемки и аэронивелирного высотного ее обоснования для стереофотограмметри-
ческой обработки и инструментальной рисовки рельефа.
Первые три вида аэроизыскательской документации могут быть получены
в полевых условиях для не очень сложных участков трассы или для предвари-
тельного схематического трассирования по стереомодели местности. Четвертый
вид аэроизыскательской документации может быть получен лишь в стационар-
ных условиях в результате фотограмметрической обработки полевых мате-
риалов.
Технологически все эти работы должны быть так организованы, чтобы был
обеспечен непрерывный полевой изыскательский процесс, а четвертый вид доку-
ментации мэг бы потребоваться лишь в период камерального проектирования.
Аэрогеологические работы
Возможность аэрогеологических обследований основана на том важном
свойстве аэрофотоснимков, что они не только дают изображение топографии
местности, но и содержат многочисленные так называемые дешифровоч-
ные признаки, позволяющие во многих случаях устанавливать по аэро-
снимкам также и геологическое строение местности.
Используя эти свойства аэрофотоснимков и сочетая аэрогеологическую
съемку с визуальными маршрутными аэрогеологическими обследованиями,
можно обеспечить обстоятельное аэрогеологическое обследование целых марш-
рутов, не благоприятных в геологическом отношении, участков трассы и от-
дельных объектов (мостовых переходов, тоннельных пересечений и др.). Ре-
шающее значение при этом имеет инженерно-геологическое дешифрирование
как визуальных наблюдений, так и в особенности аэрофотоснимков местно-
сти. Для этого используются разнообразные признаки — геоботанические
(характер, формы и р ространепие растительности), тоннальные (разные
цвета и оттенки, отражающие свойства горных пород, почвенного и раститель-
ного покрова), контурные (формы и конструкция элементов земной поверх-
ности) и многие другие. В сложных случаях дополнительные дешифровочные
признаки могут обеспечиваться аэрогеологической съемкой на цветную или
спектрозональную пленку и перспективным фотографированием специальными
ручными аэрокамерами или малоформатными фотоаппаратами.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 317
Маршрутные аэрогеологические обследования производятся для инженер-
но-геологической оценки обследуемых вариантов, а также для установления
характеристики почв, грунтов, выходов коренных пород и ряда других инже-
нерно-геологических характеристик по обследуемым маршрутам.
Аэрогеологические обследования для изучения отдельных неблагоприят-
ных в геологическом отношении участков: заболоченных территорий, карстов,
солончаков, конусов выноса, осыпей, оползней, наледей, лавиноопасных и про-
чих участков, требующих специального инженерно-геологического изучения,
основываются на маршрутной или площадной аэрогеологической съемке в со-
четании со специальной перспективной съемкой таких участков и с последую-
щим изучением и дешифрированием этих снимков.
В зависимости от района обследования и характера его геологии, а также
применительно к встречающимся неблагоприятным инженерно-геологическим
явлениям может потребоваться не только специальное изучение дешифро-
вочных признаков, но и создание наземных эталонных участков для разработки
и изучения соответствующих признаков инженерно-геологического дешифри-
рования.
Такие эталонные участки выбираются на доступных местах для наземного
изучения тех или иных геологических явлений и сопоставления с их отобра-
жением на аэроснимках. Получение эталонов для маршрутных обследований
достигается путем стереоскопического изучения типичных участков местности
по аэрофотоснимкам и фотосхемам с одновременным наземным инженерно-гео-
логическим обследованием таких типичных участков в доступных в транспорт-
ном отношении местах, с установлением дешифровочных признаков для инже-
нерно-геологической оценки маршрутных обследований.
Цветное и спектрозональное аэрофотографирование в сочетании с визуаль-
ными аэрогеологическими обследованиями может быть широко использовано
также для поисков строительных материалов (балластных и каменных
карьеров).
Обработка и использование материалов аэроизысканий
Технология современных аэроизысканий требует специальной организа-
ции обработки и использования аэроизыскательских материалов. При этом
необходимо учитывать, что для получения масштабных топографических планов
местности и получения продольных профилей вариантов трассы по материалам
аэрофотосъемки и аэронивелирования требуется не только много времени,
но необходимы и специальные стационарные стереоприборы (типа мульти-
плексов, стереопланиграфов, прецизионных стереометров, аэропроекторов
и т. п.)1. В то же время уже разработаны достаточно простые методы и полевая
стереоаппаратура для предварительной полевой обработки аэроизыскатель-
-ских материалов.
Последовательность, степень детализации и методы обработки аэроизыска-
тельских материалов устанавливаются исходя из следующих целей их исполь-
зования:
а) для обеспечения непрерывности и бесперебойности аэроизыскатель-
•ских работ в полете;
б) для предварительной оценки вариантов и выделения направлений,
участков и объектов, требующих более детального аэроизыскательского
изучения;
в) для полевого сравнения вариантов;
г) для разработки проектной документации.
1 Гипропромтрансстрон располагает положительным опытом перемещения в район
аэроизысканий стационарных универсальных стереоприборов, что позволило организо-
вать в полевых условиях обработку аэрофотосъемочных материалов (с несколько по-
ниженной точностью), н проводить полевое трассирование по стереомоделям местности
-универсальными методами. Заслуживает также внимания опыт аэрогеодезических пред-
приятий по созданию перевозных универсальных стереоприборов.
318
ГЛАВА XIV
Первая категория материалов
главным образом фотолабораторией
может быть получена в результате
обработки материалов аэрофотосъем-
ки: контактных отпечатков, фотосхем
и репродукции накидного монтажа.
Этого рода материалы необходимы для
всех последующих аэроизыскатель-
ских полетов и в особенности для
аэронивелирных, аэрогеологических
работ, а также для всех видов на-
земных работ по подбору и обследо-
ванию эталонных участков, для гео-
дезических привязок и т. п.
Для второй категории материалов
необходима уже предварительная
обработка не только аэрофотосъемоч-
ных, но и аэронивелирных измерений
для получения хотя бы первого вида
аэроизыскательской документации
(фотосхем с отметками отдельных ха-
рактерных точек местности на обследо-
ванных маршрутах). Для этого тре-
буется отождествление показаний
радиовысотомера с показаниями баро-
метрической аппаратуры и привязка
их к соответствующим аэроснимкам.
Вычисленные отметки могут быть пе-
ренесены на фотосхемы. Одновременно
на фотосхемы могут быть перенесены
по характерным контурам высотные
отметки с имеющихся топографиче-
ских карт.
Изучение аэрофотоснимков и фо-
тосхем даже на простейших стерео-
приборах (зеркальных стереоскопах,
топографических стереометрах) поз-
воляет отобрать наиболее конкурент-
ные направления для дальнейшей бо-
лее детальной обработки аэроизыска-
тельских материалов или же для даль-
нейшего более детального их аэро-
изыскательского обследования.
Для целей полевого сравнения
вариантов на более или менее сложных
участках трассы могут уже потребо-
ваться аэроизыскательские материа-
лы II и III видов документации—фото-
схемы с достаточным количеством от-
меток точек местности, расположен-
ных вблизи намечаемых вариантов
трассы или же фотосхемы с отметками
земли в зоне трассирования в коли-
честве, достаточном для составления
продольных профилей на голевых стереоприборах или для изображения^ рель-
ефа местности горизонталями в полевых условиях. На рис. 13-XIX при-
ведена маршрутная фотосхема с отметками из аэронивелирования с нанесен-
ным положением трассы, а на рис. 14-XIV фотосхема с горизонталями.
Для этих целей требуется не только предварительная полевая обра-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 319
ботка материалов аэронивелирования и нанесение полученных из аэрониве-
лирования отметок местности на фотосхемы, но и предварительная обработ-
ка аэрофотоснимков на требуемых участках с помощью полевой стерео-
аппаратуры (начиная от
топографических стерео-
метров вплоть до преци-
зионных стереометров и
других подобного рода
стереоприборов).
Эта стереоаппаратура
позволяет производить ли-
нейные и высотные изме-
рения по аэрофотоснимкам,
а также приближенное
трассирование по стерео-
модели местности вплоть
до составления схематиче-
ских продольных профилей
на отдельных участках
вариантов трассы, не тре-
бующих сложного разви-
тия линии.
Используя имеющиеся
топографические карты
хотя бы мелкого масштаба,
стереофотосхемы и резуль-
таты их обработки на поле-
вых стереоприборах, мож-
но получить удовлетвори-
тельные материалы для
оценки вариантов по основ-
ным показателям трассы
(длинам вариантов, прео-
долеваемым высотам, ха-
рактеру плана и профиля).
Для получения объем-
но-строительных показате-
лей вариантов возможно
применение метода
аналогии, или эта-
лонного метода.
Расчленяя варианты на ха-
рактерные участки по еди-
ничным показателям, мож-
но получить ориентировоч-
ные сопоставительные ха-
рактеристики объемов ос-
новных работ и ориентиро-
вочную строительную стои-
мость вариантов.
Применяя те же мето-
ды аналогии и эталонов.
Рнс. 14-XIV, Фотосхема с нанесенными горизонталями
можно ориентировочно оценить и влияние вариантов на основные эксплуа-
тационные показателя и на примерные размеры эксплуатационных рас-
ходов.
Таким образом, на основе промежуточной полевой обработки аэроизы-
скательских материалов с той или иной требуемой их детализацией можно
производить полевое сравнение вариантов и отбор направлений, требующих
320
ГЛАВА XIV
более детального их изучения и последующего сравнения в камеральных
условиях.
Для проектной документации может уже потребоваться получение IV
вида документации — фото- или топопланов масштабов1!:25 000, 1:10,000 и более
крупных с нанесенными на топографическую основу или на трансформирован-
ные фотоснимки горизонталями. Большую ценность для трассирования пред-
ставляют изыскательские фотопланы, где горизонтали нанесены на фото-
изображение местности. Эти работы выполняются уже специальным камераль-
ным стереофотограмметрическим производством по материалам аэроизысканий
в строгой технологической увязке со сроками камеральных работ экспедиции.
§ 4. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗЫСКАТЕЛЬСКИХ ЭКСПЕДИЦИЙ.
ПЛАНЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЛЕВЫХ РАБОТ
Структура изыскательских экспедиций
Для выполнения изыскательских работ по объектам новых или усиления
«существующих железных дорог в системе территориальных проектно-изыска-
тельских институтов формируются, как правило, комплексные изыскательские
экспедиции под руководством главного инженера комплексного проекта (авто-
ра проекта). В состав таких комплексных экспедиций входят комплексные изы-
скательские партии, являющиеся основными производственными подразделе-
ниями и непосредственно выполняющими изыскательские работы. В необхо-
димых случаях в составе экспедиции могут формироваться также специализи-
рованные партии: геологические — в сложных геологических условиях,
гидрологические — при пересечениях больших рек, гидрологические для изы-
сканий источников водоснабжения и т. д. Комплексные изыскательские партии
нередко подразделяются на отдельные отряды (по вариантам трассы или по
видам работ) для удобства производства полевых работ. Организуемые иногда
специализированные отряды (по видам работ) могут входить в состав комплекс-
ных партий или непосредственно в состав экспедиции (отряды для съемки и
обследования районов узлов примыкания, по изысканиям тоннельных пересе-
чений и больших мостовых переходов).
По составу и структуре изыскательские экспедиции по изысканиям новых
и реконструируемых дорог существенно не различаются. Принципиально от-
личной является структура аэроизыскательских экспедиций. Примерная
структура изыскательских экспедиций для полевого периода приведена на
рис. 15-XIV (а — наземная экспедиция по изысканиям новой линии или по
переустройству существующей дороги; б—- аэроизыскательская экспедиция).
Состав изыскательских партий в полевой период зависит от характера и
стадии изысканий, а также от сложности рельефа местности и ситуации.
Комплексная партия при наземных изысканиях новой железной дороги
обычно включает: начальника партии, осуществляющего общее руководство
партией, непосредственное руководство всеми проектно-изыскательскими
работами, инструментальную укладку трассы и прокладку магистральных
ходов; заместителя начальника партии по геологии или старшего инженера-
геолога, осуществляющего руководство работой геологов, а также решение
вопросов, связанных с геологическими особенностями участка; старшего инже-
нера, руководящего всей технической работой партии, ведущего укладку трас-
сы или разбивку магистральных ходов, а также возглавляющего отряд при
двухотрядной партии; 1—2 инженеров партии, осуществляющих наземные
привязки и плановое обоснование аэрофотосъемки, разбивку тахеометрических
ходов при обследовании местных вариантов, определение площадей бассейнов
и сбор данных для проектирования искусственных сооружений, а также веду-
щих камеральные работы; 2—3 старших техников, ведущих продольное ниве-
лирование, тахеометрическую съемку, камеральные работы; 1—2 техников,
ведущих пикетаж, тахеометрическую съемку, съемку поперечников и каме-
ральные работы.
организация и производство технических изысканий железных дорог 321
Кроме того, в состав такой изыскательской партии обычно входят инженер-
геолог, техник-геолог, лаборант, 1—2 буровых мастера, чертежник. Хозяйст-
венную работу в изыскательской партии обеспечивает помощник начальника
партии по административно-хозяйственной части (АХЧ), на которого возлага-
ются обязанности по обеспечению партии инструментами, лагерным оборудо-
ванием, спецодеждой, служебными и жилыми помещениями, по найму вре-
менных рабочих, ведению табеля и расчетов с рабочими, организации питания
работников партии, осуществлению переездов к месту работы и обратно.
Рис. 15-XIV. Примерная структура изыскательских экспедиций:
а — при наземных изысканиях; б—при аэроизысканиях
Штатными работниками являются также радист, кладовщик, шофер.
Общий состав наземной комплексной изыскательской партии включает
10—15 инженерно-технических работников и около 20—30 рабочих в зависи-
мости от стадии изысканий, залесенности местности, удельного веса буровых
и горнопроходческих работ и т. п.
На изысканиях по усилению эксплуатируемых железных дорог состав
изыскательской партии мало отличается от указанного выше, но требуется
^рльший опыт и квалификация работников для более точных измерений и
обследований в условиях эксплуатируемых дорог.
11 Зак. 1018
322
ГЛАВА XIV
В аэроизыскательских экспедициях состав отдельных отрядов должен
комплектоваться из изыскателей, имеющих опыт в производстве аэровизуаль-
ных, аэрофотосъемочных и аэронивелирных работ, в проведении аэрогеологи-
ческих и аэрогидрометрических работ, в работе на полевых стереоприборах,
а также в производстве небольших по объему, но ответственных по значению
наземных работ по геодезическим привязкам, по подбору и обследованию эта-
лонных участков, по подготовке тарировочных площадок и по изучению инже-
нерно-строительных и инженерно-геологических дешифровочных признаков.
Состав партии и квалификация отдельных работников могут в значитель-
ной степени изменяться в зависимости от задач, которые решает данная изы-
скательская партия.
От организации работы изыскательских партий и отрядов в основном за-
висит успех всех изысканий, часто производящихся в очень трудных условиях
необжитых районов. Поэтому при подборе кадров особое внимание уделяется
политико-моральным и деловым качествам каждого работника. От умения пра-
вильно расставить работников партии, сплотить коллектив и организовать
социалистическое соревнование во многом зависят темпы работ и их качество.
Кроме перечисленных, в обязанности начальника партии и старшего инже-
нера входят систематический контроль за соблюдением технологических правил
производства работ1, проверка качества выполняемых работ, правильность
ведения полевой документации и организация техники безопасности при про-
изводстве полевых работ2.
Планы организации полевых работ
Планы организации изыскательских работ определяют:
а) объемы работ по отдельным объектам, участкам и направлениям про-
ектируемой линии;
б) расстановку по трассе и объектам работ отдельных изыскательских
партий, отрядов и групп в полевой период; порядок их перемещения и темпы
работ;
в) распределение во времени отдельных этапов производства изыскатель-
ск их проектных работ.
Планы организации проектно-изыскательских работ экспедиции разраба-
тываются на основе задания, выдаваемого заказчиком на изыскания данного
объекта (министерствами, советами народного хозяйства и другими ведомст-
вами). Эти планы согласовываются с соответствующими проектными отделами
и утверждаются главным инженером проекта и руководством проектно-изы-
скательской организации.
В заданиях на изыскания новых линий указываются, в частности, ко-
нечные пункты или связываемые районы, некоторые основные технические
параметры проектируемой дороги (ширина колеи, вид тяги и т. п.), число
стадий и сроки изысканий и проектирования данного объекта. По сущест-
вующим линиям, кроме того, может быть указан способ усиления пропускной
способности, если не требуется его выбор.
Отбывающим на полевые работы изыскательским партиям и самостоятель-
ным отрядам вышестоящими подразделениями проектно-изыскательских орга-
низаций выдаются технические задания или н а р я д-з а к а з ы. Последние
включают не только объемы работ и сроки их выполнения, но и финансовый
план с постатейным распределением расходов, состав изыскательской партии,
плановую выработку, расчеты потребности в транспорте, сроки представления
1 Технологические иравила изысканий новых железных дорог. М., 1959. (ЦНИИС).
Технологические правила производства изысканий при проектировании вторых путей
М., 1960 (ЦНИИС). Руководство по топографо-геодезическим работам прн изысканиях
железных дорог. М., 1957 (МПС, НИИЖТ, Гипротранетэи).
2 Правила техники безопасности при железнодорожных изысканиях. J4.,
(М интрансстрой СССР).
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 323
отчетности. Такие наряд-заказы выдаются совместно главным инженером
проекта, начальником планового отдела и начальником изыскательского от-
дела проектного института.
Непосредственной разработке планов организации полевых работ должно
предшествовать тщательное всестороннее изучение всех имеющихся по проек-
тируемой линии материалов изысканий прежних лет, материалов предвари-
тельного камерального трассирования и прочих данных, положенных в основу
задания на изыскания.
Применительно к отдельным производственным этапам разрабатываются
следующие виды планов организации проектно-изыскательских работ:
1) общий план организации проектно-изыскательских работ;
2) календарные планы организации отдельных этапов изысканий;
3) календарные планы работ полевых изыскательских партий.
Исходными материалами для разработки планов организации проектно-
изыскательских работ должны служить:
а) установленные заданием сроки начала работ и сроки представления
проекта;
б) климатические условия в районе производства полевых работ, опреде-
ляющие при заданном сроке начала и конца работ наиболее целесообразный
полевой период и возможную его продолжительность;
в) расчеты объемов проектно-изыскательских работ и требуемого состава
экспедиции и отдельных ее подразделений на различных этапах производства
проектно-изыскательских работ.
Объемы проектн о-и зыскательских работ для опре-
деления потребного количества партий и отрядов должны быть установлены
применительно к характеру этих работ:
а) линейны е, измеряемые в километрах (трассирование, прокладка
магистральных ходов, вынос трассы в натуру, маршрутные инженерно-геоло-
гические обследования и пр.);
б) площадные, измеряемые в га или в км2 (топографические съемки
по магистрали, съемки планов для станций и поселков и пр.);
в) объектные (работы на мостовом переходе, железнодорожных
узлах и пр.).
Установление объектов и объемов линейных работ и степени труд-
ности их производства на предпроектных изысканиях и на изысканиях для раз-
работки проектного задания может быть произведено на основе изучения имею-
щихся карт, материалов предыдущих изысканий и камерального трассирова-
ния по топографическим картам хотя бы мелкого масштаба с учетом некото-
рого увеличения километража изысканий, обусловленного возможностью
появления в процессе полевых работ не выявленных камеральным трассиро-
ванием вариантов трассы.
На изысканиях для технического проекта и для рабочих чертежей кило-
метраж устанавливается по основному ходу с включением достаточно опреде-
лившихся улучшающих вариантов и учетом некоторого процента на допол-
нительные местные варианты трассы.
В результате такой обработки исходных материалов в задании указывает-
ся общий объем (километраж) трассировочных ходов с перечислением всех
заданных для данной категории изысканий направлений и километража неуч-
тенных вариантов.
Объемы площадных и объектных работ должны быть воз-
можно более точно установлены по имеющимся картографическим и прочим
материалам, а при последующих стадиях изысканий — по материалам преды-
дущих изысканий.
В соответствии с выявленными объемами работ, условиями и сроками
производства изысканий должны быть выбраны способы производ-
ства изыскательских работ. При выборе способов производства работ следует
ориентироваться на использование наиболее прогрессивных средств и методов
их выполнения, а также на применение новой техники в изыскательских рабо-.
324
ГЛАВА XIV
тах, обеспечивающих требуемую, но не излишнюю степень точности и детали-
зации материалов, отличное качество работ и высокую производительность
труда.
При определении сроков производства работ необходимо учитывать тех-
нологическую взаимосвязь и последовательность между отдельными видами
работ. Некоторые виды работ должны быть увязаны по срокам с сезонными явле-
ниями в природе. Так, гидрометрические партии (отряды) должны начинать
работу до подвижки льда; наблюдение за образованием наледей должно про-
изводиться в период наиболее интенсивного их образования и т. д.
При составлении планов изыскательских работ все эти положения должны
учитываться при выборе наиболее приемлемых сроков и последовательности
производства работ по отдельным их видам. Сроки производства работ оказы-
вают непосредственное влияние и на количество потребных партий и отрядов.
Потребное количество партий или отрядов может
быть определено из известного объема работ и нормы времени на работы одним
исполнителем или звеном, приведенных в Единых нормах выработки на проект-
ные и изыскательские работы1. По заданному объему работ можно получить
количество звено-часов, требуемое на выполнение всей работы, а затем и тре-
буемое количество дней работы отдельных подразделений (партио-дней,
отрядо-дней и пр.).
Ввиду разных условий работы изыскательских подразделений при выпол-
нении ими маршрутно-линейных работ и при обследованиях отдельных объек-
тов ниже рассматриваются раздельно расчеты числа изыскательских подразде-
лений на работах, измеряемых километрами проходки, и на работах, измеряе-
мых количеством объектов обследований.
Расчет потребного количества парти о-д ней (отряд о-д ней) для
каждого вида работ, измеряемых количеством километров проходки, может
быть произведен по следующей формуле:
Пп-д = (партио-дней), (3-Х IV)
где L — объем работ (км) в данных - условиях рельефа и ситуации;
т — норма затраты времени на 1 км проходки партией (отрядом,
звеном) для данного вида работ;
t — расчетное число часов работы в день.
Норма времени -г на 1 км проходки определяется категорией
трудности, устанавливаемой Едиными нормами выработки для каждого вида
работ отдельно в зависимости от характера рельефа местности (равнинная,
слабо или сильно пересеченная) и ситуации (заболоченная, открытая или зале-
сенная), а также условий и выбранных способов производства работ.
При-производстве работ в условиях весенней или осенней распутицы или
отрицательных температур норма времени на отдельные виды работ соответ-
ственно увеличивается.
На основе произведенного подсчета требуемого количества партио- и отря-
до-дней может быть определено необходимое количество различных изыскатель-
ских подразделений.
Расчет этот производится по формуле
n==_Z^Hi- (партий), (4-Х IV)
* п
где Тп — число рабочих дней (примерно 7596 от календарного числа дней),
выделяемых из общего периода полевых работ на производство
данной категории линейных изыскательских работ, за вычетом
времени на переезды, ненастную погоду, развертывание и свер-
1 Единые нормы выработки на проектные и изыскательские работи, оымпааше
сдельно. М., Госстрой СССР, 1958.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 325
тывание работ. В зависимости от района работ и времени го-
да этот процент может корректироваться.
Для тех видов работ (площадных и объектных), измерителем которых
является не километр проходки, а какой-либо другой измеритель (площадь
съемки на отдельных разбросанных участках, число геологических вырабо-
ток, пересечений водотоков и т. п.), применительно к нормам затраты вре-
мени на измеритель данной работы, приведенным в Единых нормах, подсчет
числа требуемых отрядо-дней производится по следующей формуле:
ДЛ
По-д = —+ S /доп (отрядо-дней), (5-XIV)
где М — объем данной работы;
-г' — расчетная норма времени на измеритель данной работы;
2/доп — дополнительное время на переезды к отдельным объектам работ,
на развертывание и свертывание работ на всех объектах.
Соответственно и количество потребных отрядов в этом случае под-
считывается по формуле
п = (отрядов). (6-XIV)
7 п
Применительно к полученному потребному количеству партий и отрядов
производится формирование изыскательской экспеди-
ции. При этом в зависимости от объектов и объемов отдельных видов работ
могут выделяться специализированные отряды и партии. Большое значение,
особенно в необжитых районах, имеет правильная организация материально-
технической базы экспедиции, надлежащий выбор ее снаряжения и средств
транспорта.
На основании полученных материалов составляется общий план органи-
зации проектно-изыскательских работ, который обсуждается на производствен-
но-технических совещаниях экспедиций.
Общий план организации проектно-изыскательских работ обычно
включает: схематический план основного направления проектируемой линии
и заданных вариантов с размещением по трассе отдельных наиболее значитель-
ных сооружений, сжатый продольный профиль, графики производства полевых
работ и камеральной разработки отдельных разделов проекта.
Важной задачей при составлении общего плана производства проектно-
изыскательских работ является правильное распределение работ между от-
дельными изыскательскими партиями с учетом трудности каждого из участков
трассы и возможностей каждой партии. Партии, которым требуется больше
времени, чтобы прибыть к месту работ, получают соответственно менее протя-
женные или менее трудоемкие участки.
Границы участков изыскательских партий должны намечаться в местах,
где положение трассы заранее предопределено местными условиями (заход
в экономический центр, седло на водоразделе, через которое идет трасса, выб-
ранное место перехода большой реки и пр.).
Общий план изыскательских работ является документом, увязывающим
сроки и объекты работы всей экспедиции и позволяющим обеспечить четкое
выполнение всех изыскательских работ в установленные сроки.
Календарные планы производства отдельных этапов полевых
и камеральных работ составляются на основе общего плана изыскательских
работ для экспедиции и каждого ее подразделения (партия, отряд и пр.).
На рис. 16-ХIV приведен схематический календарный план организации
полевых работ экспедиции на изысканиях новой дороги Ахтайка — Барсуки.
На этом графике по оси абсцисс отложено в километрах основное направление
дороги с привязкой к этом}’ направлению всех сооружений на трассе основного
хода и вариантов. По оси ординат откладывается время (в днях). На график
нанесены участки и объекты долевых работ отдельных партий и отрядов, сроки
326
ГЛАВА XIV
работ и порядок перемещения отдельных подразделений экспедиции по отве-
денным им участкам и объектам работ.
Календарный план полевых работ экспедиции в целом служит основой
для составления календарных планов полевых работ отдельных партий и всех
самостоятельных подразделений экспедиции.
Условные обозначения:
работа трассировочной партии -------работа гидрометрического отряда
—ж—»— работа геологических отрядов —--переезды партий
Рис. 16-X1V. Календарный план организации полевых работ изыскательской
экспедиции
Такие календарные планы устанавливают расстановку всех отрядов,
а иногда и отдельных исполнителей в партии во времени и пространст-
ве в течение всего периода производства полевых работ. Этими планами предус-
матривается четкая последовательность выполнения основных и сопутствую-
щих работ по трассированию линии, а также устанавливаются темпы работ и
порядок перемещения партий на отдельных участках трассы.
На рис. 17-Х IV приведен для иллюстрации календарный план организа-
ции полевых работ отдельной изыскательской партии на изысканиях для про-
ектного задания.
Важное значение имеет четкая организация камеральных работ по обра-
ботке полевых материалов и составлению проектного задания. На рис. 18-XIV
приведен план-график составления проектного задания новой железной дороги,
на котором можно проследить технологическую увязку работы всех отделов
проектно-изыскательского института над этим титулом.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 327
В условиях успешного внедрения за последнее время в ряде областей
инженерных расчетов электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ),
обладающих не только высоким быстродействием (до нескольких тысяч опера-
ций в сек), но и способностью решения сложных логических задач, сложив-
шаяся технология камеральных проектных работ, можно полагать, уже в бли-
жайшее время подвергнется существенной перестройке.
Как уже указывалось в предыдущих главах (II, VIII и др.), универсаль-
ные электронные цифровые вычислительные машины даже на современном
V
У_
п
Объемы работ
Магистральных
хобов..... S0m\-
Топосиемкп 20км.
Геологичес-
кие съемки.. ... 7 км
Мостовых пе-
реходов....3
Разведок бал-
ласта..... 20кег
Э
40 , „ №
. л Нн
Пр се эдн.м ест у р йв о от
Формирование партии и cd др материалов,
Рис. 17-XIV. Календарный план организации полевых работ изыскательской
партии
А
С с ста 6 партии.
Ноч. партии....1
От инженер... . . 1
МнЖ. геолог... 1
Ст техники. .. .2
Техники....... 3
5
Лонеролвнаь
Ус/wBnbre обозначения:
— основной ход------
----Варианты
2
и
о
О
со 60
a б о т К о 4-.
идронетрия
начальном этапе их применения в проектно-изыскательской практике дают
возможность очень быстро решать самые разнообразные задачи в тяговых рас-
четах (по определению скорости и времени хода поездов, выбору оптимального
режима работы локомотивов, проверке тяговых двигателей на нагревание
и т. п.), производить подсчеты объемов земляных работ с подбором оптимального
положения проектной линии, сделаны также первые попытки использования
ЭЦВМ для трассирования железных дорог по заданным отметкам местности,
для расчета стока поверхностных вод и других задач.
Однако наиболее важное значение имеют перспективы использования
электронных вычислительных машин для многовариантных расчетов по ана-
лизу овладения перевозками, выбору технических параметров проектируемых
железных дорог и выбору оптимальных проектных решений в различных обла-
стях проектирования.
Все это открывает новые пути развития проектно-изыскательских работ и
потребует уже в ближайшее время разработки и новой технологии как получе-
ния, так и обработки проектных материалов.
Снаряжение экспедиций, средства транспорта и связи
Правильный выбор снаряжения, средств транспорта и связи изыскатель-
ских экспедиций имеет очень важное значение для обеспечения высокой про-
изводительности труда на полевых работах, успешного выполнения сложного
триплекса полевых изыскательских работ на больших расстояниях и обшир-
328
ГЛАВА XIV
ных, порой необжитых территориях, для передвижения изыскательских под-
разделений нередко в труднодоступных районах и для обеспечения регуляр-
ной связи между подразделениями экспедиции и между отдельными ее работ-
никами в полевой обстановке.
Наименование раВот
и разделов проекта
1 Титульные работы
Оюмтыш корректироВм прмжят профи м
Составление плана бассейнов и Ведомости расчет-
ных ЛМНЫХ _________________________________
Составление объемных ВеВомостей(зекляных раЬот.
Верхнего строения и пр)_________________—
Организация движения и пропускная способность
е_
9
Сраднение местных Вариантов____________
Составление полосы отдоОе
Составление сокращенные профилей
Составление схем к пояснительной записке
ВыВоча заданий смежникам
График административного Веления и
штаты_______________________________
Общая пояснительная записка_________
Оформление проекта__________________
В Инженерная геология
(оставление геологического профиля
инженерной геологической карты
-разреза ностодого nepeiala
АеиаОрь
(ентядрь
Октябрь
Отдел
то же
Еда
i960 г
Нслдр
Изыскании
и пректирс-
Вания
тоже
МостоВ
Станиий
СОези и
сиь
Нотерна!
геологии
Станиий
' мкеаОхь-
ния
Зкнннричк '
кий
Пояснительная записка__________________
Ш. Искусственные сооружения
Ресчет стока и поВВор типоВ искусственные
сооружений ____________________________‘
Объемы робот по малым искусственным сооруже-
ниям____________________________________
Чертежи________________________________
Пояснительная записка
I
г
Т
Т
Д' Раздельные пункты
Проекты станина! чертежи)
Штаты
ОВьены раВот
Пояснительная записка
Е рокомотиВное хозяйство
Л.ВоВоснаджание и канализация
Ш Знергосна В же ни е
Ш (Вязе и (Цб ~
S. Здания ____________
I. Проект организации строительства^
Организация строительства с~°™
Снетно-финансоВые расчеты
и конплексисе оформления
Копиробка чертежа__________________
Печатание__________________________
Переплет
1рюнсьтркн
___________нцй
да". 1 Изысканий
смета ‘ npemipt
___________hw»
тоже
Чертежное
оюро
Машбюро
Вюрй
ямйиенш
\/ШМММА
г
j
ч
5
7
ю
«
п
2
3
Ч
2
3
ч
I
г
7
v.'^yip
тшг/шмшм1мшшшмл
Рис. 18-XIV. План-график составления проектного задания новой железной дороги
С н а р я ж е*н и е изыскательских подразделений слагается из:
а) геодезических инструментов, аэроизыскательского оборудования и ап-
паратуры, бурового, гидрометрического и геофизического оборудования, ме-
теоаппаратуры и другого оборудования, приборов и средств для производства
инструментальных измерений, съемок, наблюдений и обследований;
б) походных фотолабораторий, метеолабораторий и грунтовых лаборато-
рий, стереофотограмметрических лабораторий и т. п.;
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 329
в) технической литературы, справочников и таблиц для полевой обработки
изыскательских материалов;
г) полевых журналов, бланков изыскательских актов и наблюдений и т. п.;
д) средств транспорта и связи;
е) хозяйственно-бытового инвентаря.
Характер необходимых геодезических инструментов, приборов, аппарату-
ры для наземных геодезических изменений, съемок, наблюдений и обследова-
ний и для аэроизыскательских работ рассмотрен в предыдущих §1,2 и 3 на-
стоящей главы. Следует лишь отметить важное значение правильного выбора
всех средств инструментального снаряжения применительно к конкретным
условиям производства работ, имея в виду и такие детали, как оптика геодези-
ческих инструментов, чувствительность уровней, приспособленность типов
реек к местным условиям, фокусное расстояние аэрокамер (в зависимости от
необходимых масштабов съемок и допустимой высоты полетов над местностью)
и т. п.
Весьма важно наличие резервных средств инструментального снаряжения
и дублирующих приборов, а также всякого рода усовершенствующих устано-
вок к инструментам (дифференциальных дальномерных насадок к теодолитам,
чертежных столиков для тахеометров-автоматов и т. д.). При наземных изме-
рениях необходимо широко применять высокопроизводительные автоматичес-
кие инструменты — тахеометры-автоматы, теодолиты-автоматы, фототео-
долиты, современные усовершенствованные геодезические инструменты (само-
устанавливаюшиеся нивелиры, нивелиры с наклонным лучом визирования,
нивелир-теодолиты ит. п.), а также портативные и универсальные инструменты
типа дифференциального барометра-высотомера Артанова и др.
Для аэроизысканий имеет первостепенное значение оснащение изыскатель-
ской экспедиции наиболее совершенной аэрофотосъемочной аппаратурой
(типа хорошо зарекомендовавших себя аэрокамер ТЭ) желательно с двумя
фокусными расстояниями (/ = 55 или 100 мм и f = 300 или 500 мм), достаточ-
ным количеством кассет, радиовысотомерами, с дециметровым, а если возможно,
то и с сантиметровым диапазоном радиоволн, мембранными электронными ста-
тометрами или анероидами, фото- и киносъемочной аппаратурой, гиростабили-
заторами, гироскопическими визирами и т. п.
Для полевой обработки аэроизыскательских материалов необходима
полевая фотолаборатория для проявления аэронегативов, контактной печати,
репродукции накидного монтажа и т. п. и стереофотограмметрическая лабора-
тория, оборудованная зеркальными стереоскопами, топографическими стерео-
метрами и, желательно, прецизионным стереометром и другой стереоаппара-
турой для дифференцированной обработки материалов аэроизысканий.
Современные средства транспорта позволяют обслуживать,
изыскательские экспедиции самолетами (с большим радиусом действия для
аэровизуальных обследований и аэроизыскательских полетов и с небольшим
радиусом действия для транспортных целей), вертолетами, требующими неболь-
ших посадочных площадок, вездеходами с прицепами, грузовыми и легковыми
машинами, мототранспортом, катерами, лодками с подвесными моторами и пр.
Связь в изыскательских экспедициях должна быть организована между
штабом экспедиции и отдельными изыскательскими партиями и отрядами,
а также непосредственно между изыскательскими партиями. Регулярная и
устойчивая связь является залогом успешного проведения работ в полевых
условиях. Наиболее применимым в полевых условиях видом связи между шта-
бом экспедиции и изыскательскими партиями является радиосвязь, для осу-
ществления которой с успехом могут применяться коротковолновые рации
малой и средней мощности с требуемым для данных конкретных условий радиу-
сом действия. При этом между базами экспедиций и партиями может быть при-
менена радиотелеграфная связь, а на более близкие расстояния — между
партиями или даже внутри одной партии — радиотелефонная связь. Такая
связь внутри партии может осуществляться между отдельными отрядами и даже
330 ГЛАВА XIV
между отдельными звеньями партии непосредственно в процессе полевых
работ,
В аэроизыскательских экспедициях требуется прежде всего стационарная
радиостанция для связи с самолетами, с ближайшими аэродромами и синопти-
ческими станциями.
Хозяйственн о-б ытовое снаряжение должно быть выб-
рано с учетом местных условий таким образом, чтобы персонал изыскательских
партий имел возможно более благоприятные условия для работы и отдыха
в полевых условиях. Очень важно правильно подобрать спецодежду (сапоги
простые и резиновые, брезентовые куртки, плащи и пр.), спальные мешки,
палатки (в случае необходимости утепленные), раскладную мебель (столы,
стулья, койки). В районах, где отсутствует топливо, целесообразно иметь пор-
тативные газовые плиты с запасами газа в баллонах.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
ОРДИНАТЫ
интегральных кривых вероятностей превышения по С. Н. Крицкому и М. Ф. Менкелю
Cg ' V ~ 2>0
р % cv
°-’ | 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 LO 1.1 | 1.2
0,10 1,34 1,73 2,19 2,70 3,27 3,89 4,57 5,30 6,08 6,91 7.76 8,65
0,33 1,30 1,64 2,02 2,45 2,91 3,42 3,96 4,55 5,16 5,81 6,47 7,10
0,50 1,28 1,59 1,94 2,33 2,74 3,20 3,68 4,19 4,73 5,30 5,88 6,50
1 1,25 1,52 1,83 2,16 2,51 2,89 3,29 3,71 4,15 4,61 5,06 5,50
3 1,20 1,41 1,64 1,88 2,13 2,39 2,66 2,94 3,22 3,51 3,79 4,05
5 1,17 1,35 1,54 1,74 1,94 2,15 2,36 2,57 2,78 3,00 3,21 3,45
10 1,13 1,26 1,40 1,53 1,67 1,81 1,94 2,06 2,19 2,30 2,41 2,50
20 1,08 1,16 1,24 1,31 1,38 1,44 1,49 1,54 1,58 1,61 1,62 1,62
30 1,05 1,09 1,13 1,17 1,19 1,21 1,22 1,22 1,22 1,20 1,18 1,13
50 1,00 0,99 0,97 0,95 0,92 0,88 0,84 0,80 0,75 0,69 0,64 0,58
70 0,95 0,89 0,82 0,76 0,69 0,62 0,55 0,49 0,42 0,36 0,31 0,26
90 0,87 0,75 0,64 0,53 0,44 0,35 0,27 0,21 0,15 0,11 0,07 0,05
99 0,78 0,59 0,44 0,31 0,21 0,13 0,08 0,04 0,02 0,01 0,00 0,00
CS:CV =4,0
Р % cv
0.1 0.2 0.3 0,4 | 0,5 | 0,6 0.7 0.8 0.9 1.0 i.i 1.2
0,10 1,38 1,87 2,53 3,29 4,20 5,07 6,05 7,02 8,12 9,25 10,42 11,65
0,33 1,34 1,73 2,23 2,81 3,45 4,09 4,76 5,46 6,18 6,94 7,71 8,53
0,50 1,30 1,67 2,10 2,60 3,13 3,69 4,25 4,81 5,38 6,02 6,65 7,31
1 1,25 1,58 1,94 2,34 2,77 3,17 3,59 4,01 4,43 4,90 5,35 5,82
3 1,19 1,43 1,67 1,92 '2,18 2,44 2,67 2,90 3,12 3,35 3,60 3,84
5 1,17 1,36 1,55 1,75 '1,93 2,11 2,28 2,45 2,60 2,77 2,92 3,07
10 1,11 1,26 1,38 1,51 1,61 1,72 1,82 1,90 2,00 2,05 2,12 2,18
20 1,08 1,15 1,21 1,26 1,31 1,34 1,37 1,40 1,41 1,42 1,43 1,43
30 1.05 1,08 1.10 1,12 1.13 1,13 1,12 1,12 1,10 1,09 1,07 1,06
50 0,99 0,98 0.95 0,92 0.89 0,85 0,82 0,78 0,75 0,71 0,67 0,63
70 0,94 0,88 0,82 0,76 0.71 0,65 0,60 0,55 0,50 0,46 0,42 0,38
90 0,88 0,77 0,67 0,59 0.51 0,44 0,38 0,33 0,29 0,25 0,21 0,18
99 0,80 0,64 0,52 0,42 ,0,34 0,27 0,22 0,17 0,14 0,11 0,08 0,06
332
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 2
ПОДМОСТОВЫЕ ГАБАРИТЫ
(выборка из НСП 103-52)
Классы внутренних водных путей Высота габарита И (м) Высота габарита h (м) Ширина габарита В (м)** Ширина габарита Ъ (м)
Мосты по- стоян- ные Мосты временные Мосты постоянные Мосты временные для пролетов обоих направ- лений движения
для пролета низового на- правления движения при наличии лесо- сплава для пролета взводного напра- вления движения при наличии ле- сосплава и для обоих направле- ний движения при отсутствии или ограниченных размерах лесо- сплава
I Не менее 13,5 Не ме- нее 5,0 — Не менее 140 Не менее 120 — Для водных путей Д II, III классов Ь=2/3 В, если колебания навига- ционных уровней воды.
II 12,5* 4,0 — 140 100 — . не превышают 4 л; при колебаниях навигацион-
III 10,0 3,5 — 120 80 —• ных уровней воды свы- ше 4 JM, а также для.
IV 10,0* 2,5 1,5 80 60 50 водных путей IV, V, VI. и VII классов b—Hz &
V 7,0 2,0 1,5 60 40 30
VI 3,5 1,5 1,0 40* 20 20
VII 3,5* 1,0 — 20* 10* —
* Указанные нормы могут регулироваться в зависимости от конкретных условий
по согласованию с установленными в НСП 103-52 организациями.
** Ширина габарита В моста через судоходный канал может быть менее указан-
ной в таблице при условии, что пролет моста перекрывает ширину канала и ширину
бечевников для береговой тяги.
ПРИЛОЖЕНИЯ
333
Приложение 3
ТАБЛИЦА КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТДАЛЕННОСТИ____________
«Годы t Коэффициенты отдаленности т,/ =———— О+РГ t Сумма коэффициентов отдаленности Е
р =• Р =
0, 06 0.08 0,10 О.|2 0,06 0, 08 0,10 0, 12
1 0,943 0,926 0,909 0,893 0,943 0,926 0,909 0,893
2 0,890 0,857 0,827 0,797 1,833 1,783 1,736 1,690
3 0,840 0,794 0,751 0,712 2,673 2,577 2,487 2,402
4 0,792 0,735 0,683 0,635 3,465 3,312 3,170 3,038
5 0,747 0,686 0,621 0,567 4,212 4,093 3,791 3,605
6 0,705 0,630 0,565 0,506 4,917 4,623 4,355 4,112
7 0,665 0,584 0,513 0,452 5,582 5,207 4,868 4,564
8 0,627 0,540 0,467 0,404 6,210 5,747 5,335 4,968
9 0,592 0,512 0,424 0,361 6,802 6,247 5,769 5,328
30 0,558 0,463 0,386 0,322 7,360 6,710 6,145 5,650
.11 0,527 0,429 0,351 0,287 8,806 7,139 6,495 5,938
J2 0,497 0,397 0,319 0,257 8,384 7,536 6,814 6,195
13 0,469 0,368 0,290 0,229 8,853 7,904 7,104 6,424
44 0,442 0,341 0,263 0,205 9,295 8,245 7,367 6,628
.15 0,417 0,315 0,239 0,183 9,712 8,560 7,606 6,811
16 0,394 0,292 0,218 0,163 10,106 8,852 7,824 6,974
17 0,371 0,270 0,198 0,145 10,477 9,122 8,022 7,120
48 • 0,350 0,250 0,180 0,130 10,828 9,373 8,198 7,250
19 0,331 0,232 0,164 0,116 11,158 9,604 8,351 7,366
20 0,312 0,215 0,149 0,104 11,470 9,820 8,510 7,470
Приложение 4
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ПО ТИПОВЫМ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ ПРОЛЕТНЫМ
СТРОЕНИЯМ ДЛЯ ОТВЕРСТИЙ 4,0—15,0 м
О с о Е 1 Характеристика пролетного строения Про- лет в све- ту (л) Рас- четный пролет (л) Пол- ная длина И) Строительная высота (м) Железобетон Вес одного блока (т)
на опоре в про- лете объем бетона (*’) вес арма- туры (/и)
1 Плитные пролетные строения (одноблочные) 4,0 4,5 5,0 1,00 1,00 7,5 1,37 21.0
2 Ребристые пролетные строения (одноблочные) 6,0 6,7 7,3 1,32 1,25 9,9 2,79 26.3
.3 То же 8,0 8,7 9,3 1,65 1,45 14,3 4,06 37.9
-4 » 10,0 10,8 11,5 1,80 1,60 18,9 5,96 49.6
5 » 12,0 12,8 13,5 1,95 1,75 23,2 7,82 61,3
6 » 15,0 15,8 16,5 2,15 1,95 31,8 11,7В 83.0
7 Ребристые пролетные строения (двухблочные) 12,0 12,8 13,5 1,92 1,75 24,4 Г.4В 33.2
•в То же 15,0 15,8 16.5 2,12 1,95 32.9 | 10.69 j 44,4
Примечание. Таблица состаалева по данным, укатанным в каталоге
типовых проектов искусственных сооружен! 1958 г.
Приложение 5
ДАННЫЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА РАБОТ ПО УСТРОЙСТВУ КРУГЛЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРУБ
Отвер- Одноочковые трубы < — - клалка грубы (АС1) Двухочковые трубы Трехочковые трубы
Блочная кладка двух оголов- ков (л*) Блочная 1 поа.м Блочная кладка двух оголов- ков (л3) Блочная кладка 1 пог.м трубы (л8) Блочная кладка двух оголов- ков (л3) Блочная кладка 1 пог.м тру- бы (л3)
1*) выше обреза фунд«> мент л Бетон фундамен- та Ж’елезобе- Бетон фундамен- та выше обреза фунда- мента Бетон Железо- Бетон выше обреза фунда- мента Бетон и < л 4> д \0 А) О а фун- га
Железо- бетон Бетон 1опных звеньев Железо- бетон Бетон фундамен- та бетонных звеньев фундамен- та Железо- бетон Бетон фундамен- та S” S s ж к о <v ь 3 л И Е1
1 ,00 2,32 <06 3,34 0,44 12,94 14,88 0,35 1,30 4,64 4,24 3,80 0,88 20,66 20,48 0,70 2,59 _6,96_ 8'42 4,22 1,20 _28,48 25 ,'24 1,05 3,90
1,25 3,42 ’ 5,02 4,72 0,60 _16л80 22,56 0,53 0,62 1,62 6,84 8,16 _5,32 1,04 _24,60 34,96 1,05 1,24 3,24 10,26 "11,30 5,76 1,62 _36,20 44,60 1,59 1,86 4,97
1,50 5,38 9,90 8,48 0,60 23,26 31,12 0,73 0,85 1,94 10,76 15,60 9,08 1,20 36,86 42,08 1,46 1,70 3,89 16,14 21,30 9,68 1,94 50,48 “53,58 2,19 2,53 5,84
2,00 5,88 12,30 34,90 1,10 1,40 2,59 11,76 13,04 45,22 2,20 2,80 5,18 17,64 13,78 55,66 3,30 4,20 7,52
2,50 7,06 19,28 37,48 1,52 '1,88 2,92 15,92 20,20 49,18 3,04 3,76 5,84 23,88 21,08 60,88 4,56 5,64 9,08
портальными оголовками, в
Примечания. 1. Кладка оголовков труб диаметрами 1,00-1,50 л даиа в числителе для труб с
знаменателе — для труб с коническими звеньями в оголовках.
2. Кладка оголовков труб диаметрами 2,00 и 2,50 м дана для труб с раструбными оголовками.
3. Кладка звеньев труб дана в числителе с облегченным звеном, в знаменателе — с усиленным.
334 приложения
ПРИЛОЖЕНИЯ
335
Прилсжение 6
ХАРАКТЕРИСТИКИ РТУТНОВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Тип выпрямительн Выпрямители ого устройства Трансформаторы Мощность агре- гата (кет) Номинальный ток (а) Допустимая крат- ность перегрузкж
РМНВ 500X6 РМНВ 500X6 РМНВ 750X6 2РМНВ 750X6 ХАРАКТ ТМР-3200 ТМР-5600 ТМРУ-6200 ТМР-11000 ЕРИСТИКИ ПОН1 1650 2 475 3 700 4 950 43ИТЕЛЬНЫХ 500 750 1 125 1 500 / ТРАНСФОРМА 1,5 1,5 1,25 1,25 приложение 7 ТОРОВ
Тип трансформатора Мощность обмоток (кет)
ТМТГ 10/110 ТМТГ 15/110 ТМТГ 20/110 ТМТГ 31,5/110 ТМТГ 40/110 10/10/10 или 10/10/6,7 15/15/15 или 15/15/10 20/20/20 или 20/20/13 31,5/31,5/31,5 или 31,5/31,5/20 40/40/40 или 40/40/30
Приложение 8
СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ «КОНТАКТНАЯ СЕТЬ — РЕЛЬС» (без учета износа контактного провода)
Сечение подвески Число путей га (ом/км) Z (ом/км) гэкв (0"/к-«)
М95-ТФ100 М120-ТФ100 БМ95-ТФ100 С70-ТФЮ0 Примечан меньше, чем га- ОБЪЕМЫ ЗЕМЛЯНЫХ 1 2 1 2 1 2 1 2 и е. Омическое РАБОТ НА 1 к узкой К 0,14 0,10 0,11 0,08 0,20 0,13 0,20 0,12 сопротивление г м ГЛАВНОГО ОЛЕИ (тыс. ms 0,41 0,30 0,40 0,26 0,43 0,33 0,59 0,34 можно прииима 77р ПУТИ ЖЕЛЕ ’км) 0,36 0,25 0,32 0,22 0,41 0,28 0,48 0,30 ть па 0,05 ом/км иложение 9 ЗНЫХ ДОРОГ
Средняя рабочая отметка Объемы насыпи при ширине основной площадки Объемы выемки при ширине основной площадки
3,0 м 3.4 м 3.0 л 3.4 м
0,25 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 15,0 0,8 1,9 3,1 4,5 7,9 12,0 16,8 22,5 36,0 52,5 72,0 1,1 2,2 3,5 5,0 8,6 12,9 18,0 23,8 37,7 54,6 74,5 94,0 124,0 1о5,0 188,0 266,0 413,0 2,6 4,5 6,6 8,8 13,8 19,6 26,1 33,4 50,1 70,0 92,8 2,7 4,6 6,7 9,0 14,3 20,2 27,0 34,5 51,6 71,8 95,1 112 140 171 205