Точка перелома продольного профиля это
Продольный профиль железнодорожного пути – вертикальный разрез по трассе, развернутый на плоскость. Трасса ж.-д. пути в этом сечении представляется проектной линией. Наряду с проектнойлинией на продольном профиле ж. д. показывают также линию земли, инженерно-геологические условия, водопропускные сооружения (мосты, трубы, лотки и др.), тоннели, станции, переезды и т.д. Вместе с тем продольным профилем часто называют именно проектную линию ж. д. Проектная линия состоит из отдельных прямолинейных элементов, каждый из которых характеризуется протяженностью (длина / в м) и крутизной (уклон i в %о).
Уклоны продольного профиля (отношение разности отметок концов элемента к его длине) на ж. д. принято измерять в тысячных долях. Величина уклона соответствует превышению одного конца элемента над другим (в м) при его длине в 1 км. Место сопряжения двух смежных элементов продольного профиля образуют перелом, характеризуемый алгебраической разностью уклонов смежных элементов (i). При этом подъемы принимают со знаком «+», а спуски со знаком «-».
При заметной разности уклонов (более 2-3%о) в месте сопряжения элементов устраивают вертикальные круговые кривые.
Максимально допустимую величину уклона на проектируемом участке называют ограничивающим уклоном. Это один из наиболее важных технических параметров ж. д., устанавливаемый при разработке проектов в комплексе с другими параметрами (вид тяги и тип локомотива, полезная длина приемо-отправочных путей и др.). Величина ограничивающего уклона влияет на весовую норму поездов и провозную способность проектируемого участка ж. д., определяет сложность продольного профиля, скорости движения, затраты топлива или электроэнергии. С другой стороны, от принятого значения ограничивающего уклона зависят длина трассы, объемы и стоимости земляных работ по сооружению земляного полотна и искусственных сооружений.
Использование крутых ограничивающих уклонов ухудшает эксплуатационные условия, но благоприятно для строительства ж. д.
В практике проектирования различают следующие виды ограничивающих уклонов: руководящий, инерционный, уравновешенный и уклоны усиленной тяги. Руководящий уклон – наибольший уклон неограниченного протяжения, при движении на подъем по которому поезда расчетной массы с одиночной тягой устанавливается скорость, равная рас-четно-минимальной для данного локомотива.
Нормативные документы (СНиП 32-01-95, СТН Ц-01-95) регламентируют максимальные значения руководящего уклона в зависимости от категории ж. д. от 9 до 40%о, при этом большие значения соответствуют более низким категориям дорог.
Инерционные уклоны превышают крутизну руководящего уклона и могут быть допущены на локальных участках, где поезд, используя кинетическую энергию (наряду с силой тяги), следует по всей длине элемента со скоростью не ниже ее расчетно-минималь-ного значения. Обычно это выходы из углублений продольного профиля при сравнительно непротяженных элементах ограничивающего уклона. Поскольку фактические скорости подхода к таким элементам могут отличаться от расчетных, применение инерционных уклонов ограничено (как правило, только для переустраиваемых ж. д.). На новых линиях для повышения надежности эксплуатации инерционные уклоны не рекомендованы.
Если на ж.-д. линии имеет место существенное различие размеров перевозок по направлениям и это различие устойчиво во времени, то для негрузового направления с целью уменьшения стоимости линии можно применять уклоны, круче руководящего, – уравновешенные уклоны. Их величина зависит от соотношения весовых норм по направлениям, которые в этих условиях целесообразно принять различными (меньше -в негрузовом направлении). Уравновешенные уклоны особенно эффективны, если подъемы расположены преимущественно в сторону меньшего грузопотока.
На ж.-д. линиях, проложенных через горные хребты или высокие водоразделы, часто имеет место концентрация больших высотных препятствий на участках, примыкающих к водораздельной линии. В этих случаях рационально использовать на таких участках (длиной не менее одного перегона) уклоны усиленной тяги, которые преодолеваются за счет силы тяги нескольких локомотивов. При использовании одинаковых локомотивов или их секций эти уклоны называют уклонами кратной тяги. В СТН Ц-01-95 приведена таблица с величинами уклонов двойной и тройной тяги в соответствии с руководящими уклонами. Максимальные значения уклонов ограниченной тяги во всех случаях должны обеспечивать безопасность движения исходя из условий работы тормозных средств поезда.
Для обеспечения безопасности и плавности движения поездов при укладке проектной линии новой или переустраиваемой ж. д. необходимо учитывать нормы проектирования продольного профиля по минимальным длинам элементов и максимальной алгебраической разности смежных уклонов. Таким образом ограничивают дополнительное усилие в сцепных приборах, вызванное различным сопротивлением от уклона на смежных элементах. Процесс возникновения и распространения продольных усилий в поезде от переломов профиля зависит также от режимов и скорости движения поезда. Важной величиной является количество переломов под поездом, влияющее на длину элемента. Исследованиями выявлены радиусы допустимого очертания проектной линии, при которых обеспечивается необходимая безопасность и плавность движения поездов. При замене этого очертания описанными вокруг него прямолинейными отрезками получены нормативные значения минимальных длин элементов и максимальных алгебраических разностей уклонов, приведенные в СТН Ц-01-95. Эти нормы зависят от категории дороги, характеризующей эксплуатационные условия, в частности скорости движения, а также от полезной длины приемо-отправочных путей, определяющей протяженность поезда. Для учета режимов движения поездов и их возможного изменения приведены рекомендуемые (более строгие) и допускаемые нормы. Допускаемые нормы можно применять только на участках со сравнительно невысокими скоростями и устойчивыми режимами движения поездов (выпуклое очертание проектной линии, нетормозные участки движения поездов). Минимальные значения длин элементов продольного профиля составляют 200-400 м, а максимальные величины алгебраической разности не должны превышать 3-20%о. В проектах реконструкции линии или строительства дополнительных главных путей должны быть выполнены те же требования, что и для новых ж. д., однако в сложных условиях для сохранения существующих сооружений допускается применение норм для следующей (более низкой) категории.
Наряду с этим на переломах профиля для уменьшения вертикальных ускорений и обеспечения необходимой плавности движения устраивают вертикальные кривые. Величина радиуса этих кривых зависит от скоростей движения и рекомендована в нормативных документах в пределах 3-20 км в зависимости от категории ж. д. Вертикальные кривые для упрощения их разбивки и содержания должны размещаться вне переходных кривых и не совпадать с пролетными строениями мостов и путепроводов с безбалластной проезжей частью, а также горловинами раздельных пунктов. Расстояние от перелома продольного профиля до конца переходной кривой или до пролетного строения должно быть не менее тангенса вертикальной кривой, равного T=RвΔi, где Rв – радиус вертикальной кривой, м.
Особое внимание при проектировании продольного профиля уделяют обеспечению благоприятного водоотвода, исключающего затопление или размыв земляного полотна паводковыми водами. На участках подхода к водопропускным сооружениям через большие водные препятствия в пределах паводковых разливов бровка земляного полотна (проектная линия для новой ж. д.) должна возвышаться над наибольшим расчетным уровнем с учетом подпора, наката волны на насыпь, ветрового нагона, приливных и ледовых явлений не менее чем на 0,5 м. Аналогичным образом ограничивают положение дна лотка тоннеля с запасом в 1 м. В местах расположения малых водопропускных сооружений (труб, мостов и др.) бровка земляного полотна должна быть выше уровня подпертых вод с учетом аккумуляции при наименьшей вероятности превышения расходов воды на 0,5 м, а для труб, работающих в полунапорном режиме,- на 1,0 м.При проектировании протяженных выемок и тоннелей профиль трассы должен способствовать организации продольного водоотвода. Проектную линию укладывают либо с однообразным уклоном, либо выпуклого очертания. Крутизна уклонов в выемках не должна быть меньше 2%% (в вечномерзлых грунтах -не менее 4%%), в тоннелях – не менее 3%% (в сложных условиях – 2%%). На пересечениях с другими путями сообщения при достаточно интенсивном движении проектную линию укладывают в разных уровнях с учетом обеспечения необходимого габарита приближения строений.Для обеспечения бесперебойности движения поездов должны быть выполнены расчетные условия по определению максимальной массы составов, в которых учитывают только дополнительное сопротивление от ограничивающего уклона. Поэтому при расположении руководящего или другого ограничивающего уклона на кривой его следует уменьшить (смягчить) на величину дополнительного сопротивления от кривой. Смягчение выполняют на протяжении всей кривой. Кроме этого, в кривых радиусом менее 500 м (при электрической тяге) и менее 800 м (при тепловозной тяге) уменьшается сцепление колес с рельсами, что также может потребовать смягчения ограничивающего уклона. При расположении тоннелей длиной более 300 м на ограничивающих уклонах следует выполнять смягчение уклона вследствие увеличения сопротивления движению и повышенной влажности, из-за которой уменьшается сцепление колес с рельсами. Это смягчение должно быть выполнено не только в пределах кривой, но и перед ней (на расчетном протяжении).
При проектировании продольного профиля ж. д. в условиях снегозаносимости проектную линию укладывают так, чтобы земляное полотно было в виде насыпи, высота которой превышала расчетную толщину снежного покрова на 0,7-1,0 м. Чтобы избежать заноса ж.-д. линии песком в районах распространения подвижных песков, рекомендуется укладывать проектную линию также в виде насыпи, высота которой была бы не менее 0,9 м. Особые требования предъявляют к продольному профилю в пределах станций, разъездов и обгонных пунктов. Продольный профиль на дополнительных главных путях, располагаемых на общем земляном полотне с существующим, проектируют в одном уровне. Допускается лишь временная разность уровней (до производства капитального ремонта верхнего строения пути), величина которой не должна превышать 0,1-0,25 м. Для разработки проекта продольного профиля в современных условиях используют новые информационные технологии, позволяющие не только автоматизировать расчетно-графические операции, необходимые в этой работе, но и оптимизировать положение проектной линии с учетом различных критериев и технических ограничений.
Нормы проектирования продольного профиля линии
1. Станционная площадка.
Станционная площадка должна располагаться на горизонтальном участке пути, в трудных условиях допускается расположение станционных площадок на уклоне до 2,5 %о.
2.Перегон.
Максимальный уклон линии не должен превышать руководящего уклона:
i ≤ ip =12%о
Уклоны должны выражаться целыми числами (кроме уклонов на станционных площадках и смягченных руководящих уклонах в кривых).
Наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов на линии II-й категории при полезной длине приемоотправочных путей 850 м не должна превышать следующих значений:
– рекомендуемые нормы ∆ipeк = 8 ‰;
– допускаемые нормы ∆iдоп = 13‰.
При сопряжении элементов с алгебраической разностью уклонов более установленных норм, должны проектироваться разделительные площадки или элементы переходной крутизны, длина которых должна быть не меньше 200 м.
С целью недопущения превышения крутизны руководящего уклона при совпадении в плане с кривыми значение его должно быть уменьшено на величину, эквивалентную сопротивлению от кривых. Смягчение руководящего уклона в кривых производится по формуле:
iсм=ip-0,5 (2.1)
Сопрягающая кривая в вертикальной плоскости (устраивается при алгебраической разности сопрягаемых уклонов более 3 ‰) не должна находиться в пределах переходной кривой в плане. Минимальное расстояние между переломом профиля (в котором устраивается сопрягающая кривая в вертикальной плоскости) и началом круговой кривой, принимаем без расчетов L=100 м.
Рекомендуемые страницы:
Источник
Продольный профиль линий
Проекция оси земляного полотна железнодорожной линии на вертикальную плоскость представляет собой ее продольный профиль. На чертеже – это сочетание отрезков прямых, изображающих горизонтальные площадки, подъемы и спуски различной длины и крутизны. Проектируя профиль, надо помнить, что крутизна уклонов отдельных элементов не должна превышать руководящего уклона, принятого для данной линии.
Руководящим уклоном называют наибольший уклон на прямом участке, по которому рассчитывают норму массы грузового поезда при одиночной тяге и заданной скорости движения; его устанавливают технико-экономическими расчетами, учитывая предстоящий объем перевозок, темп роста грузооборота, род тяги поездов и топографические условия местности, а также массу поездов на прилегающих линиях и направлениях сети. Наиболее часто руководящий уклон равен 6–9‰. В горных условиях на вновь строящихся линиях I и II категорий он может доходить до 15‰, на линиях III категорий – до 20‰, а IV и V категорий – до 30‰. При строительстве вторых путей обычно принимают руководящий уклон существующего пути. В кривых участках руководящий уклон должен быть уменьшен в соответствии с дополнительным сопротивлением движению поезда от кривой.
Станции, разъезды и обгонные пункты, как правило, располагают на горизонтальных площадках. Отступление от этого должно быть обосновано в проекте. В отдельных случаях допускаются уклоны до 1,5‰, в трудных условиях – до 2,5‰, а там, где не предусматриваются маневры и отцепка локомотивов или вагонов от составов, по согласованию и до 12‰, но при этом должны быть обеспечены условия для удержания поездов тормозами локомотивов, а также условия трогания поездов с места. Во всех случаях должна быть исключена возможность самопроизвольного ухода подвижного состава с роликовыми подшипниками со станционного пути.
Продольный профиль проектируют элементами возможно большей длины и с наименьшей алгебраической разностью сопрягаемых уклонов. Как правило, длина каждого элемента должна быть не менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, принятой на перспективу, чтобы на расстоянии, равном длине поезда, не было более одного перелома профиля. Чем больше длина приемо-отправочных путей, тем меньшей допускается алгебраическая разность сопрягаемых уклонов. С большими длинами приемо-отправочных путей связана большая масса поездов, а для них трогание с места при значительной разности уклонов может оказаться необеспеченным. Для линий первых трех категорий допускается наибольшая разность сопрягаемых уклонов:
Длина приемо-отправочных путей, м
Для развязок в узлах разрешается уменьшать длину элементов продольного профиля до 200 м, а на путях линий IV и V категорий – до 100 м. Смежные прямолинейные элементы при алгебраической разности уклонов более 3 ‰ сопрягают в вертикальной плоскости круговой кривой радиусом не менее 15000 м на линиях I категории, 10000 м на линиях II и III категорий и не менее 5000 м на линиях IV категории.
Сопряжение элементов продольного профиля (рис. 1) рассчитывают следующим образом. Расстояние от точки перелома профиля до точек начала и конца сопрягающей кривой (линии тангенсов)
где R – радиус сопрягающей кривой, м;
Повышение отметок в точке перелома при вогнутом профиле и понижение при выгнутом профиле
Знак плюс принимают при сопряжении подъема со спуском, а знак минус – при сопряжении подъема с подъемом или спуска со спуском.
Для промежуточных точек между началом и концом сопрягающей кривой и точкой перелома продольного профиля вычисляют ординаты
где x – расстояние от начала или конца сопрягающей кривой до точки, для которой определяется величина ординаты, м.
Рис. 1 – Сопряжение элементов продольного профиля: а – площадки со спуском; б – подъема с подъемом; в – подъема со спуском
При проектировании новых линий I категории и строительстве вторых путей с учетом скоростного движения пассажирских поездов величину руководящего уклона принимают не более 9‰, а сопряжения смежных прямолинейных участков в вертикальной плоскости предусматривают круговыми кривыми радиусом 15000 м.
В стесненных условиях допускается уменьшение радиуса сопрягающей кривой до 10000 м. Переломы профиля должны отстоять от начальных и конечных точек переходных кривых, а также от пролетных строений, на которых рельсо-шпальная решетка расположена не на балластном слое, на расстоянии не менее 7,5 м на каждую 1‰ разности сопрягаемых уклонов при радиусе сопрягающей кривой 15000 м и не менее 5 м на каждую 1‰ разности уклонов при сопрягающей кривой радиусом 10000 м. Сопрягающие кривые не должны заходить и в пределы стрелочных переводов. На эксплуатируемых дорогах при введении скоростного движения пассажирских поездов существующий продольный профиль не изменяют.
На чертеже продольного профиля линии приводят также ее план, профиль земной поверхности, расположение сооружений и ситуацию прилегающей местности. По масштабу изображения и количеству содержащихся данных различают два вида чертежей продольного профиля: нормальный (подробный) и сокращенный. Нормальный продольный профиль обычно используют для решения различных проектных задач (проектирование вторых путей, примыканий веток и путей необщего пользования, развития станций и так далее), а сокращенный продольный профиль предназначен главным образом для машинистов локомотивов, дизель- и электропоездов.
Нормальный продольный профиль (рис. 2) вычерчивают в масштабе 1:10000 для горизонтальных расстояний и 1:1000 для вертикальных. Нижняя его часть называется сеткой, а верхняя представляет собой собственно профиль. Внизу сетки расположена линия плана. На ней прямые участки пути представлены отрезками горизонтальных прямых, над ними проставлены длины участков в метрах, а под ними – углы поворота (румбы). Отходящие от прямой дуги обозначают кривые участки. Если линия на местности поворачивает вправо, дугу располагают справа, если линия поворачивает влево – слева. Внутри дуг приведены характеристики элементов кривых: углы поворота, радиусы и длины кривых, длины линий тангенсов и переходных кривых. Ниже линии плана отмечают километры пути, а выше – пикеты. Каждый километр пути содержит десять пикетов по 100 м. В графе пикетов отмечены цифрами расстояния, называемые плюсами, до характерных точек рельефа, не совпадающих с границами пикетов. Над графой пикетов и плюсов проставлены абсолютные или условные отметки земной поверхности, которые называют черными.
Рис. 2 – Образец нормального продольного профиля
Выше черных отметок расположена графа, в которой для каждого элемента профиля наклонной линией показаны проектные уклоны. Наклон линии снизу вверх означает подъем, а сверху вниз – спуск. Уклоны элементов в тысячных показаны над линией, а длина в метрах – под линией. Цифры, у вертикальных линий, разграничивающих элементы профиля, показывают расстояния до ближайших пикетов. Над проектными уклонами расположена графа, в которой вписаны отметки земляного полотна, называемые красными отметками. Они отсчитаны от того же неизменяемого уровня, что и черные. Узкая графа над красными отметками имеет вспомогательное значение – в ней повторено расположение пикетов и плюсов для облегчения дальнейшего построения профиля.
В следующей графе изображена ситуация прилегающей местности на 100 м в обе стороны от оси пути (дороги, реки, лес, кустарники, поля и т. д., а также населенные пункты и схемы путей раздельных пунктов). Выше ситуации приведены сведения о грунтах земной поверхности, а над этой графой расположен собственно продольный профиль. Он представлен отложенными вверх против каждого пикета и плюса соответствующими черным отметкам отрезками в принятом вертикальном масштабе, концы которых соединены прямыми линиями. На границах элементов продольного профиля восстановлены перпендикуляры, соответствующие красным отметкам, и концы их соединены. Полученная ломаная линия представляет проектный продольный профиль земляного полотна. Разности между красными и черными отметками называют рабочими отметками. Они указывают высоту насыпей (цифры над линией профиля) и глубину выемок (цифры под линией профиля). На линии профиля, кроме того, отмечены оси переездов, расположение путевых зданий, искусственных сооружений и раздельных пунктов (рис. 3).
Рис. 3 – Условные обозначения на продольном профиле
Сокращенный продольный профиль (рис. 4) в отличие от нормального имеет более мелкий горизонтальный (2 см = 1 км) и более крупный вертикальный (2 мм = 1 м) масштаб. На нем наносят проектный продольный профиль земляного полотна и план линии, километраж, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, входные стрелочные переводы с указанием расстояния до них от оси остановочных пунктов, путевые здания, переезды, искусственные сооружения.
Рис. 4 – Образец сокращенного продольного профиля
Имея план местности в горизонталях, можно составить ее продольный профиль в намеченном направлении, провести линию заданного уклона, определить водораздельные и водосливные линии. Допустим, требуется спроектировать путь необщего пользования от станции А до пункта В, расположенного в некотором отдалении на берегу реки (рис. 5, а). Намеченное на плане направление этого пути в точках а, б, в, г, д пересекает горизонтали с различными отметками.
Рис. 5 – Профиль местности в заданном направлении АВ: а – план в горизонталях; б – профиль
Чтобы составить профиль местности по этому направлению, то есть дать ее вертикальный разрез по линии А – а – б – в – г – д – В, развернутый на плоскость, нужно на линии АВ (рис. 5, б) в определенном масштабе отложить отрезки Аа1; а1б1; б1в1; в1к1; к1г1; г1д1 и д1В, соответствующие расстояниям между точками А, а, б, в, к, г, д, В; затем из точек А, а1, б1, в1, к1, г1, д1, В восстановить перпендикуляры и на них в принятом масштабе отложить отметки А′ – В′ соответствующих точек местности. Отрезки прямых, соединяющие полученные точки, образуют ломаную линию, которая и представляет собой профиль местности в заданном направлении.
Для определения отметок точек к и В, расположенных между горизонталями, пользуются отношениями:
где h – разность отметок рядом расположенных горизонталей;
m, n и m1, n1 – расстояния на плане от рассматриваемых точек до ближайших горизонталей соответственно с меньшими и большими отметками;
Н и Н1 – отметки ближайших к точкам к и В горизонталей с отметками меньше искомых.
Спуски и подъемы линии обобщенно называют уклонами, крутизну которых измеряют – в тысячных долях – частным от деления разности h отметок конечных точек элемента профиля на его длину l (расстояние между смежными точками переломов профиля) и обозначают десятичной дробью, например 0,008 или целым числом со специальным знаком, например, 8‰; это обозначает, что разность отметок (в м) двух рассматриваемых точек равна 8 при расстоянии между ними 1000 м. Для построения линии с заданным уклоном i из точки А по направлению к В (рис. 6) необходимо найти на плане расстояние l между смежными горизонталями при разности их отметок h
По найденному расстоянию l в принятом для плана горизонтальном масштабе устанавливают раствор ножек циркуля и из точки А с отметкой Н засекают ближайшую горизонталь с отметкой H + h; из полученной точки l засекают следующую горизонталь с отметкой H + 2h и так далее до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка В. Ломаная линия, соединяющая полученные точки А, 1, 2, 3, 4, В, и есть линия заданного уклона. Из любой точки она может быть направлена и в другую сторону, например от точки 3 так, как показано на рис. 6 (штриховая линия).
Рис. 6 – Линия заданного уклона на плане в горизонталях
Чтобы определить линии водораздела и водослива для проектирования водопропускных и водоотводных сооружений, на произвольном расстоянии друг от друга проводят линии наибольшего ската m (рис. 7), пересекающие горизонтали под прямыми углами. При соединении верхних точек перелома линий m получают линию водораздела n, а при соединении нижних – линию водослива к.
Рис. 7 – Линии водораздела и водослива
В процессе эксплуатации план и профиль пути проверяются в сроки, устанавливаемые начальником дороги; продольные профили сортировочных горок, полугорок, подгорочных и вытяжных путей на сортировочных, участковых и крупных грузовых станциях не реже одного раза в два года; профиль остальных путей – не реже одного раза в 10 лет. Обнаруженные нарушения проектного профиля устраняют.
Источник статьи: https://vse-lekcii.ru/zheleznodorozhnyj-transport/zheleznodorozhnyj-put-i-putevoe-hozyajstvo/prodolnyj-prophil-linij
Источник