765

быстрая часть течения) потока сравнительно быстро перемещается от одного берега к другому, поэтому такой тип руслового процесса называется блужданием русла. Широкая зона, в пределах которой разбитое на протоки русло свободно блуждает, называется зоной блуждания. Окружающая эту зону аккумуляции (низовье реки) равнина иногда имеет отметки более низкие, чем отметки русла. Тем не менее она не является поймой, так как во время паводка поток проходит только в пределах зоны блуждания.

2	1	3

	2		3
Н,м
175					174,32 УВВ 1%
174		173,15 УВВ 3/V			173,30 УВВ 29/VII
173
							5
172		171,50 УСМ
171
170		4					4
169		5
168
167
166
165
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	ПК

Рис. 2.16. Переход через реку с блуждающим руслом: а — план; б — совмещенные профили живых сечений; 1 — трасса перехода, стесняющего зону блуждания;

2 — струенаправляющие дамбы; 3 — переход, не стесняющий зону блуждания; 4 — живое сечение на 3.05.2007 г.; 5 — то же на 29.07.2007 г.

Трассу мостового перехода через реку с блуждающим руслом выбирают в наиболее узком месте зоны блуждания. Стеснение этой зоны подходными насыпями возможно при условии сооружения струенаправляющих дамб, суживающих поток от ширины зоны блуждания до отверстия моста (см. рис. 2.16).

41

Контрольные вопросы

1.Назовите основные требования к мостовому переходу.

2.Какие факторы определяют выбор места перехода?

3.Что понимают под русловым процессом?

4.Покажите эпюру скорости течения потока по вертикали. Какие различают скорости течения?

5.Что такое размывающая (неразмывающая) скорость?

6.Опишите механизм формирования донных гряд.

7.Сколько типов русловых процессов различают? Назовите их.

8.Опишите механизм образования побочней и плесовых лощин.

9.Как выбирается место мостового перехода при свободном меандрировании русла?

10.Как выбирается место мостового перехода при блуждающем

русле?

11.Как выбирается место мостового перехода при незавершенном меандрировании русла реки?

2.5. Трассирование вариантов и составление схематических продольныхпрофилей

Трасса (продольная ось) железной дороги — это линия, определяющая продольную ось железнодорожного пути в пространстве. Причем для новой железной дороги эта линия — бровка земляного полотна, а для существующей дороги — головка рельса.

Планом трассы железной дороги называют ее проекцию на горизонтальную плоскость.

Продольный профиль железной дороги представляет собой развертку трассы на вертикальную плоскость. Изображение трассы на этой развертке называется проектной линией продольного профиля.

2.5.1. Нормативные требования к трассе проектируемой новой железнодорожнойлинии

Основные нормы проектирования плана и продольного профиля пути, как указывалось в п. 2.1, устанавливают в зависимости от категории линии и полезной длины приемоотправочных путей на раздельных пунктах, принятой на перспективу. Перечень этих норм регламентирован СТН Ц-01–95 [6], где также приведены их численные значения.

42

Элементами плана трассы являются прямые участки пути, круговые кривые и переходные кривые (рис. 2.17).

7		1	R1
	К	l1п	l1п				Т2				Т
Т		2	2						ВУ2		2
	1						Б
1	Б
	1	1					2
	ВУ1			l	п	l	п	К			2
				2		2
		Т1		2		2			2
									l
				8
			l						2
										п
						2			2	22lп
								R	2

Рис. 2.17. Элементы плана трассы

Прямые участки характеризуются двумя параметрами: длиной l и направлением, определяемым дирекционным углом дир. Длина прямой измеряется между начальными точками переходных кривых. Минимальная длина прямых ограничивается [6] (табл. 2.7). Максимальную длину не ограничивают. В России самая длинная прямая протяженностью 126 км находится на линии Кочкома—Леднозеро.

Таблица 2.7

Наименьшая длина прямых вставок, м, между смежными кривыми

	Категория линии		Направление кривых в плане
		В разные стороны		В одну сторону
	Скоростная	150 (100)		150 (100)
	Особогрузонапряженная и III	75	(50)	100 (50)
	I и II	150 (50)		150 (75)
	IV	50	(30)	50 (30)

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

Круговые кривые применяют для обхода контурных препятствий, вписывания в рельеф местности с целью уменьшения объемов работ по земляному полотну и искусственным сооружениям, а также для выхода на ось мостового перехода, тоннеля

43

или путепровода. Параметрами круговой кривой являются угол поворота и радиус R (см. рис. 2.17). К элементам круговой кривой относят длину кривой К, тангенс Т и биссектрису Б. Положениекривойхарактеризуетсянаправлениемповорота(вправо или влево по ходу увеличения километража).

Взаимосвязи между элементами круговой кривой следующие:

	R
K		; T Rtg		;	Б R sec		1 .	(2.21)
			2			2
180

Минимальный угол поворота ограничен допустимым значением наименьшей длины круговой кривой Кmin. Такой участок круговой кривой, необходимый для обеспечения плавного движения поездов, должен иметь протяженность не менее наибольшейдлиныжесткойбазыэкипажаснекоторымзапасомКmin = 20 м. Максимальная величина практически не ограничена, а при спиральном развитии трассы может превышать 360°.

Для удобства разбивки кривых при проектировании новых железных дорог установлены стандартные радиусы, их значения

взависимости от категории дороги приведены в табл. 2.8 [6].

Сцелью плавного изменения центробежной силы при переходе поезда с прямого участка на круговую кривую и обратно устраивают переходные кривые. В России при скоростях до 160 м/ч в качестве переходной кривой применяют радиоидальную спираль с переменной кривизной

R	lп	,	(2.22)
	S

где S — текущая длина, измеряемая от начала переходной кривой до текущей точки на этой кривой, м; R — радиус кривой, м; lп — длина переходной кривой, м.

Вначале переходной кривой = (прямая), а в конце — = R.

Впределах переходной кривой кроме изменения кривизны осуществляется плавный отвод возвышения h наружного рельса

ипостепенное уширение колеи (при R < 350 м).

44

					Таблица 2.8
	Рекомендуемые и допускаемые радиусы кривых в плане
	Категории желез-		Радиусы кривых, м
				Допускаемые
	ных дорог, подъ-	Рекоменду-	втрудных	вособо трудных ус-	по согласо-
	ездные и соеди-	емые		ловиях при технико-	ванию с
	нительныепути		условиях	экономическомобос-
				новании	заказчиком
	Скоростные	4 000, 3 000	2 500	2 000–1 200	1 000, 800
	Особогрузона-	4 000–2 000	1 800, 1 500	1 200, 1 000	800–600
	пряженные
	I	4 000–2 500	2 000	1 800–1 000	800–600
	II	4 000–2 000	1 800, 1500	1 200–800	700–400
	III	4 000–1 000	1 000,800	700, 600	500–350
	IV – железнодо-	2 000–1 000	800, 600	500–350	300–200
	рожные линии
	IV – подъездные	2 000–600	500	400–200	200
	пути
	IV– соедини-	2 000–350	300, 250	200	200
	тельные пути

Примечания: 1. В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, радиусы кривых, рекомендуемые и допускаемые в трудных условиях, на указанных линиях следует принимать по нормам, предусмотренным для линии I категории.

2.При проектировании участков железных дорог на пересечении высотных препятствий, где по условиям продольного профиля пути реализуются скорости движения пассажирских поездов не менее 120 км/ч и грузовых поездов не менее 60 км/ч, по согласованию с заказчиком допускается применять кривые радиусами: 300 м — на линиях I и II категорий, 250 м — на линиях III категории.

3.При проектировании уширений междупутий допускается применять кривые радиусом более 4 000 м.

4.При проектировании развязок в железнодорожных узлах допускается применять кривые радиусом 250 м.

Согласно [6] на новых скоростных линиях, а также на линиях I и II категорий длину переходной кривой Iп, м, следует принимать из условия

Iп		hvmax	.	(2.23)
	100

В трудных и особо трудных условиях, а также при проектировании дополнительных главных путей и усилении (реконст-

45

рукции) существующих линий в обоснованных случаях допускается принимать длину переходной кривой

Ihvmax .

п125

СогласноМетодикеопределениявозвышениянаружногорельса на кривых участках пути величину h, мм, вычисляют по формулам:

— для пассажирского поезда h			12,5			v2		115;
							max(паc)
		пc					R
— для грузового поезда h		12,5		v2			50;	(2.24)
				max(гр)
пc					R
	12,5		v2
— для потока поездов h				пр	,
пот			R

где vmax(пас) и vmax(гр) — установленная максимальная скорость пассажирского и грузового поездов соответственно в данной кривой, км/ч; vпр — приведенная скорость потока поездов различных категорий, взвешенная по тоннажу потока,

m

	v	niQivi2
		i 1	,	(2.25)
		m
	пр
		niQi
		i 1

где m — число категорий поездов; ni, Qi, vi — число поездов, масса поезда и скорости движения его по кривой соответственно для каждой категории. Из рассчитанных по формуле (2.25) величин принимают наибольшее возвышение. Для удобства разбивки и содержания кривых расчетные длины переходных кривых округляют до значений, кратных десяти. Наименьшее

значение lп min = 20 м.

На особогрузонапряженных линиях, а также линиях III и IV категорий длину переходных кривых следует устанавливать по [6] в зависимости от скоростной зоны, в которой расположена данная кривая. Соответствующие рекомендации скоростных зон даны в прим. 3 к табл. 2.9.

Угол наклона элемента профиля или его крутизна характе-

ризуются уклономi,представляющим собойотношениеразности отметок на концах элемента к его горизонтальной проекции.

46

Уклоны измеряют в тысячных (‰), что численно выражается количеством метров высоты, приходящихся на 1 км длины. Горизонтальный элемент профиля, уклон которого равен нулю, называется площадкой. Все другие уклоны в зависимости от направления движения экипажа называют подъемами или спусками. Уклоны, относящиеся к спускам, считаются отрицательными.

Таблица 2.9

Длины переходных кривых на особогрузонапряженных линиях и линиях III и IV категорий

Ради-	Длина переходных кривых на железнодорожных линиях и подъездных путях, м
ус	особогрузонапряженных			III категории			IV категории
кри-				Зоны скоростей движения
вой, м	1	2	3	1	2	3	1	2	3
4000	40	30	20	30	20	20	–	–	–
3000	60–40	40–30	20	40–30	30–20	20	–	–	–
2500	80–60	50–30	20	60–40	40–30	20	–	–	–
2000	100–80	60–40	30	60–50	50–30	20	40–30	30	20
1300	100–80	60–40	40–30	80–60	50–40	30–20	50–30	30	20
1500	120–100	80–60	50–40	80–60	60–50	40–30	60–40	40–30	30
1200	140–120	100–80	60–50	100–80	80–60	40–30	60–50	50–30	30
1000	140–120	120–100	70–50	120–100	80–60	50–40	80–60	50–40	30
800	160–140	140–100	80–50	140–100	100–80	50–40	90–60	60–50	40–30
700	160–140	140–120	80–60	160–120	110–90	60–50	120–80	60–50	40–30
600	160–130	140–120	100–60	160–120	120–100	60–50	120–80	80–60	50–40
500	160–120	140–120	120–70	160–120	130–100	80–60	120–100	90–70	60–40
400	160–120	140–120	140–80	140–100	140–100	80–60	120–100	110–80	60–50
350	140–100	140–100	140–80	140–100	130–100	100–60	120–100	120–80	80–50
300	140–100	140–100	120–80	140–100	120–100	120–80	120–80	120–80	80–60
250	120–90	120–80	120–80	120–80	120–80	120–80	120–80	120–80	80–60
200	–	–	–	–	–	–	100–80	100–80	80–60

Примечания: 1. В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, длины переходных кривых на указанных линиях следует определять как для линий I категории.

2.При двух значениях длин переходных кривых меньшие значения допускается применять в трудных условиях.

3.Деление участков на зоны скоростей движения поездов следует производить в зависимости от конфигурации продольного профиля:

1-я зона скоростей — углубления продольного профиля и примыкающие

кним участки, а также другие участки, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях с максимальными или близкими к ним скоростями;

2-я зона скоростей — горизонтальные площадки и уклоны, на которых величина средневзвешенной квадратической скорости близка к средним значениям скоростей движения грузовых поездов;

47

3-я зона скоростей — возвышения продольного профиля и примыкающие к ним участки затяжных подъемов, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях со скоростями, близкими к расчетной скорости на руководящем подъеме.

Точкупересечения двухсмежныхэлементовназываютпереломом профиля.Он характеризуется абсолютнымзначениемалгеб-

раической разности уклонов i ik ik 1 , где ik и ik–1 — уклоны

смежных элементов профиля, взятые каждый со своим знаком. Допустимые значения приведены в табл. 2.10 [6].

					Таблица 2.10
Нормы сопряжения смежных элементов профиля
	Наибольшая алгебраическая разность уклонов
Категория железнодорожной	смежных элементовпрофиля iн, ‰, (числитель) и
	наименьшая длина разделительных площадок и
линии, подъездного пути	элементовпереходной крутизны lн, м, (знаменатель)
	при полезной длине приемоотправочных путей
	850	1 050		2·850 =1 700	2·1 050 = 2 100
	Рекомендуемые нормы
Скоростная	6/250	4/300		–	–
Особогрузонапряженная	–	3/250		3/250	3/400
I	6/200	4/250		3/250	3/300
II	8/200	5/250		4/250	3/300
III	13/200	7/200		7/250	4/250
IV	13/200	8/200		8/250	–
	Допускаемые нормы
Скоростная	10/250	9/300		–	–
Особогрузонапряженная	–	10/250		5/250	4/300
I	13/200	10/250		5/250	4/300
II	13/200	10/250		6/250	4/250
III	13/200	10/200		8/250	6/250
IV	20/200	10/200		10/200	–

Если разность уклонов смежных элементов профиля превышает значения, указанные в табл. 2.11 [6], то эти элементы сопрягаются вертикальной кривой радиуса Rв.

В нормативах [6] приняты следующие значения радиусов вертикальных кривых Rв, м: 20 000 — на скоростных линиях; 15 000 — на линиях I и II категорий; 10 000 — на особогрузонапряженных линиях и линиях III категории; 5 000 — на линиях IV категории.

48

								Таблица 2.11
Условия устройства вертикальной кривой
		Алгебраическая разность						Радиус
Категория дороги	уклонов смежных элементов							вертикальной
						iн, ‰		кривой Rв , км
Скоростная линия						2		20
I и II						2,3		15
Особогрузонапряженная и III						2,8		10
IV				> 4				5
К элементам вертикальной кривой относят:
— тангенс вертикальной кривой
Тв			Rв		i 10 3;			(2.26)
	2
— длину вертикальной кривой
			Kв = 2Тв;					(2.27)
— биссектрису вертикальной кривой
Б		Тв				Rв	10 6.	(2.28)
		2Rв		8

Вертикальную кривую устраивают, когда Б > 0,01 м.

2.5.2. Трассирование вариантов

Комплекс работ по установлению наиболее рационального размещения трассы железной дороги и закреплению ее на местности называется трассированием. Сначала трассирование выполняют в камеральных условиях с использованием картографических материалов района проектирования. Эту же часть трассирования выполняют и студенты в процессе курсового и дипломного проектирования. Другая часть — полевое трассирование — выполняется после тщательного анализа вариантов и их сравнения. Трассу выбранного варианта уточняют по планам более крупного масштаба и выносят на местность, соответствующим образом закрепляя ее.

Трассирование железной дороги начинают с выбора направления трассы, который осуществляют поэтапно с различной степенью детализации на каждом этапе.

Напредпроектном этапевыявляют опорныепункты трассы.К ним относятся: станции примыкания проектируемой линии к существующей сети, промежуточные экономические центры и

49

населенные пункты, через которые трасса дороги должна быть проложена обязательно (на рис. 2.18 — ст. А и п. В). В учебных проектах задаются короткие участки линии, поэтому на них невсегда возможно выделить опорные пункты трассы, кроме станции примыкания.

Затем на основе анализа природных условий и плановой ситуации в районе проектирования между опорными пунктами, через которые целесообразно провести трассу, устанавливают фиксированные точки (рис. 2.18, точки в и г). Эти точки по обоим берегам реки определяются при выборе места мостового перехода (п. 2.4).

А		В						а
						р	а	з
	4	б				252,4
								3
			о	д	о
		В

д	е	л

320,5

1

г

2 в

д

о р е з о

Б

е

Рис. 2.18. Варианты возможных направлений трассирования железной дороги А—Б

При трассировании новой линии на пересечении большого водотока,какправило,укладываетсяпоперечно-водораздельный ход, т.е. трасса переходит из долины одной речной системы в долину другой. Эти системы всегда разграничены водоразделами. Места наиболее выгодного пересечения водоразделов или хребтов (седла или перевалы) относятся к фиксированным точкам (рис. 2.18, точки а и б), в число которых также входят точки обхода контурных (плановых) препятствий: населенных пунктов, озер, болот, заповедников, карьеров, неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении участков местности. Так, на рис. 2.18 точки д и е — фиксированные точки обхода озера.

50