Железнодорожный путь трасса план и профиль пути кратко

Обновлено: 05.07.2024

Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, расположенных в полосе отвода и предназначенных для осуществления движения поездов.

Содержание

Общие сведения

Железнодорожный путь (далее — путь) состоит из верхнего строения (рельсы, стрелочные переводы, подрельсовое основание со скреплениями и балластная призма) и нижнего строения (земляное полотно, водоотводные и искусственные сооружения). Для пропуска через железнодорожные пути автотранспортных средств устраиваются переезды и путепроводы соответственно в одном или разных уровнях, а для прохода пешеходов — пешеходные мосты и дорожки (тротуары), пешеходные тоннели. Для соблюдения машинистами локомотивов и других подвижных единиц требуемых скоростей движения, в том числе на участках производства путевых работ и в местах образовавшихся неисправностей пути, путь оборудуется электрическими рельсовыми цепями, связанными с работой сигнальных устройств, сигналами, сигнальными и путевыми знаками, устройствами путевого заграждения.

Путь метрополитена

Путь метрополитена состоит из нижнего и верхнего строений. Нижним строением пути в тоннеле служит бетонное основание или нижняя часть обделки тоннеля, а на наземных участках — земляное полотно, искусственные сооружения: мосты, эстакады, трубы, путепроводы, подпорные стены и другие сооружения, обеспечивающие прочность и устойчивость земляного полотна. К верхнему строению пути относятся рельсы, рельсовые скрепления (в том числе и противоугоны), шпалы, балласт или путевой бетон, стрелочные переводы, переводные брусья, контррельсы, уравнительные приборы.

Нижнее строение пути

Земляное полотно вместе с искусственными сооружениями служит непрерывной опорой для верхнего строения пути метрополитена на линиях проходящих на наземных участках, то есть на поверхности. Так как земная поверхность имеет неровности, то для устройства рельсового пути в пониженных местах сделаны насыпи, а в повышенных местах — выемки с необходимыми водоотводами и укрепительными сооружениями. В результате соответствующих работ с грунтом земную поверхность приводят в состояние, позволяющее уложить верхнее строение пути с требуемой пологостью уклонов и плавностью поворотов. В местах пересечения пути с городскими улицами, реками сооружены эстакады, мосты и трубы. В необходимых местах сделаны подпорные стены. Постоянная надёжная устойчивость, прочность и долговечность являются основными требованиями к земляному полотну.

Чтобы земляное полотно не получало больших и неравномерных остаточных деформаций под действием нагрузок и самых неблагоприятных атмосферных и других факторов, его сооружают из мало деформирующихся грунтов, которые надлежащим образом профилируют и уплотняют. В значительной степени устойчивость и прочность земляного полотна зависит от наличия и исправности водоотводных сооружений, устройством которых стремятся к всемерному уменьшению проникновения воды в земляное полотно. Для отвода поверхностных вод от земляного полотна устраивают водоотводные лотки, кюветы, нагорные и другие канавы; земляному полотну придают форму, обеспечивающую быстрый сток воды с него в водоотводы; в отдельных местах принимают меры по регулированию поверхностного стока, понижению уровня грунтовых вод. В тоннелях также недопустим застой воды, так как увлажнение путевого бетона и шпал вызывает загнивание древесины, опасное разрушение (коррозию) ответственных металлических деталей пути и другие нежелательные явления. Отвод воды из тоннеля осуществляется системой продольных и поперечных лотков и труб, насосного оборудования. Нижнее строение пути в тоннелях имеет различную конструкцию. В круглых тоннелях ранней постройки для укладки пути устраивалась площадка из бетона с малым содержанием цемента, т.е из тощего бетона; устроенная таким образом площадка получила название бетонного основания. В последнее время нижняя часть обделки круглых тоннелей делается плоской, что позволяет укладывать путь без предварительной подготовки его основания. В прямоугольных тоннелях основанием пути является нижняя плоская часть обделки.

Верхнее строение пути

Все элементы верхнего строения пути (ВСП) в целом образуют единую конструкцию, предназначенную для непосредственного восприятия воздействия колёс подвижного состава и передачи этого воздействия на нижнее строение пути. Рельсы и стрелочные переводы, кроме того, обеспечивают соответствующие направление движение подвижного состава. Все элементы верхнего строения пути взаимосвязаны, так как работа каждого элемента связана с состоянием и положением других элементов. На верхнее строение действуют следующие силы:

вертикальные силы от колёс подвижного состава;
боковые силы от колёс подвижного состава при повороте его в кривых и при вилянии (поперечном смещении в колее на прямых);
продольные силы от колёс вагонов, а также от торможения;
- продольные силы угона пути;
Верхнее строение пути наземных участков, кроме того, подвергается воздействию солнца, дождя, снега, ветра, мороза. В инженерных конструкциях, как правило, стремятся к тому, чтобы нагрузки на них вызывали только упругие деформации, то есть, чтобы после прекращения действия нагрузок конструкция возвращалась к прежнему виду и размерам. Особенностью верхнего строения пути является то, что основные элементы его работают с небольшой перегрузкой, вследствие чего в них медленно возникают остаточные деформации (в рельсах — механический износ и изменение кристаллической решётки металла; в [Шпала|шпалах]] — механический износ под подкладками и в зоне скреплений; в балластном слое — неравномерные осадки под шпалами в отдельных местах и общее погружение в балластном слое рельсо-шпальной решётки под воздействием поездов). Таким образом, верхнее строение пути работает в весьма сложных условиях, поэтому требует неослабного контроля за его состоянием, чёткой организации текущего содержания и своевременного ремонта пути.

На трамвае подрельсовые основания иногда относят к нижнему строению пути.

Новые железнодорожные линии сооружают для освоения новых районов и их природных богатств, для разгрузки существующих грузонапряжённых линий, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов.

Таблица 1 Категории железных дорог

Назначение железных дорог

Расчётная годовая приведённая грузонапряжённость нетто в грузовом направлении, млн* ткм/км

Железнодорожные магистральные линии для движения пассажирских поездов со скоростями от 160 до 200 км/ч

Железнодорожные магистральные линии для большого объёма грузовых перевозок

Железнодорожные магистральные линии

Железнодорожные линии Внутристанционные соединительные и подъездные пути

Независимо от грузонапряжённости

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна.

Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость (фронтальную) -продольным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведённая для размещения железнодорожного пути, других устройств железной дороги, а также железнодорожных посёлков и лесонасаждений, называется полосой отвода.

Границы полосы отвода обозначаются специальными межевыми знаками, в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 Указатель границы полосы отвода.

План и профиль определяют положение оси пути в пространстве.

Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии.

Идеальная трасса - это прямая в плане и пологий спуск в профиле (в грузовом направлении). Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населённым пунктам, обхода естественных препятствий (гор, озёр, болот и др. ) неровностей земной поверхности, стремления экономии строительства линии.

План железнодорожной линии проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, в соответствии с рисунком 2.

Профиль проектируется в виде горизонтальных участков-площадок и наклонных уклонов, в соответствии с рисунком 3.

Рисунок 3 Элементы продольного профиля железнодорожной линии.

Прямые участки характеризуются - их длинной и направлением.

Основными параметрами кривой являются: угол поворота φ, зависящий от условий местности, радиус R, обусловленный категорией линии, К - длина кривой, Т - длина тангенсов - от начала или конца кривой до вершины угла поворота.

Исходя из заданного радиуса кривой R и угла поворота φ легко определить значения тангенса Т и длины кривой К, в соответствии с рисунком 4.

Рисунок 4 Элементы круговой кривой: НК - начало кривой; ВУ -вершина угла поворота; КК - конец кривой; R - радиус; φ - угол поворота; Т - тангенс кривой.

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения, повышенный боковой износ рельсов и колёс подвижного состава, удлинение линии, повышают сопротивление движению и ухудшают видимость, что затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует ставить дополнительно сигналистов для обеспечения безопасности при производстве работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. (Наибольшая скорость движения в кривой в зависимости от радиуса R может быть приближенно определена по формуле W _max = 4, 6 √R, км/ч).

Различают круговые и переходные кривые. Круговая кривая - это часть окружности радиуса R.

При проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий радиусы кривых принимают в размерах указанных в таблице 2.

Таблица 2 Радиусы круговых кривых в плане

Категория железнодорожных линии, подъездных путей

Радиусы кривых R в плане, м

В трудных условиях

В особо трудных условиях

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые они сопрягаются с прямыми участками с помощью переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от ∞ до радиуса круговой кривой R. Между смежными кривыми предусматриваются прямые вставки минимальной величины от 30 до 150 м в зависимости от категории линии и направления кривых (в одну или разные стороны).

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов элементов и их длиной. Крутизна измеряется в тысячных долях, десятичной дробью, и получается как частное от деления разности отметок конечных точек, элемента профиля h на его длину l, т. е равна тангенсу угла наклона элемента профиля к горизонту а, в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5 Расчётная схема для определения крутизны уклона: а - угол наклона элемента профиля к горизонту;

l - длина элемента профиля; h - разность отметок конечных точек элемента профиля; Q - вес поезда; Qi и Wi - составляющие Q.

Крутизна линии АБ составила 0, 009 или - целым числом со знаком 9‰ (промиллей).

Крутизна уклона создаёт движению поезда дополнительное сопротивление на подъёме:

Wi= Q • sin а = Q • tga - Qi • 10 -3 ,

где Q - масса поезда, i - число тысячных подъёма - крутизна уклона.

Станции, разъезды и обгонные пункты, как правило, должны располагаться на горизонтальной площадке, в отдельных случаях допускается расположение их на уклонах не круче 0, 0015, а в трудных условиях - не круче 0, 0025.

Для предотвращения самопроизвольного ухода вагонов или составов (без локомотива) за пределы полезной длины путей на станциях, разъездах и обгонных пунктах продольный профиль приёмо-отправочных путей, на которых предусматривается отцепка локомотивов от вагонов и производство маневровых операций, должен проектироваться вогнутого (ямообразного) очертания с одинаковыми отметками высот по концам полезной длины путей. В необходимых случаях предусматривается соответственно устройство предохранительных тупиков, охранных стрелок, сбрасывающих башмаков, сбрасывающих остряков, сбрасывающих стрелок, а также применение стационарных устройств для укрепления вагонов.

План и профиль главных и станционных путей, а также железнодорожных подъездных путей, принадлежащих железной дороге, должны подвергаться периодической инструментальной проверке службой пути железных дорог с привлечением проектных институтов и др., по соответствующей технической документации.

Отметка - это высота точки над уровнем Балтийского моря. Отметки земли выписывают на продольном профиле на всех пикетах и характерных точках перелома земной поверхности. (отсчёт от Репера) Репер- геодезический знак пункта с известной абсолютной высотой -металлический диск с выступом (или с отверстием - марка), закреплённый в стенках долговременных сооружений, или бетонный монолит, заложенный в грунт.

Разности между проектными отметками и отметками земли называют рабочими отметками и представляют собой глубину выемок или высоту насыпи.

Переход элемента профиля одной крутизны к элементу другой называется переломом профиля. При резком переломе профиля увеличивается давление на путь от проходящих поездов или создаётся опасная разгрузка отдельных колёс подвижного состава.

Смежные элементы профиля обычно сопрягаются в вертикальной плоскости радиусом, в м:

20000 - на скоростных линиях;

15000 - на линиях I и II категориях;

10000 - на особогрузонапряжённых линиях III категории;

5000 - на железных дорогах IV категории.

При усилении существующих железных дорог в трудных условиях допускается уменьшать радиусы вертикальных кривых соответственно до 15; 10; 5; 3 тысяч метров.

Вертикальные кривые следует размещать вне переходных кривых, а также вне пролётных строений мостов и путепроводов с безбалластной проезжей частью.

Длина элементов продольного профиля должна быть, как правило, не менее половины длины обращающихся поездов, при этом под поездом будет одновременно не более двух переломов профиля.

В верхней части отмечают собственно профиль, т. е в вертикальном масштабе откладывают отметки точек земли. Смежные концы отложенных отрезков соединяют. Полученная ломаная линия и будет профилем местности по оси трассы. На профиль наносят проектную линию, представляющую собой профиль бровки земляного полотна железной дороги.

Высоту насыпи указывают на продольном профиле над проектной линией, а глубину выемок под ней. На профиле показывают также условными обозначениями мосты, трубы и другие искусственные сооружения, оси станции и других раздельных пунктов, оси переездов.

От крутизны подъёма зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся к возможно меньшей крутизне уклонов.

Основным параметром железнодорожной линии является её руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъём, по величине которого устанавливается норма массы поезда при одиночной тяге и расчётной минимальной скорости движения.

Этот уклон зависит от категории линии, топографических условий и устанавливается технико-экономическими расчётами с учётом унификации весовых норм на новой и примыкающих существующих линиях.

Руководящий уклон на новых железнодорожных линиях не должен превышать:

20‰ - в грузовом направлении;

9‰ - на особогрузонапряжённых линиях;

12‰ - на линиях I категории;

15‰ - на линиях II категории;

20‰ - на линиях III категории;

30‰ - на линиях IV категориях.

В сложных топографических условиях допускается применять более крутые руководящие уклоны. При усиленной (двойной, тройной) тяге допускаемый (круче руководящего) уклон может быть 40‰.

Например, если руководящий уклон линии - 15‰, то уклон при двух локомотивах должен быть не более 29‰, при трёх локомотивах -40‰.

Продольные профили строят используя данные технических изысканий и геодезических съёмок. Продольные профили оформляются с применением установленных условных обозначений по стандартной форме. По масштабу изображения и количеству содержащихся данных различают подробный и сокращённый продольные профили.

Подробный продольный профиль используют для проектирования -определения объёмов земляных работ, проектирования вторых путей, развития станций и др. Этот профиль имеет горизонтальный масштаб 1: 10000 (100м в 1см) и вертикальный 1: 1000 (10 м в 1 см) и состоит из собственно профиля (верхняя часть) и сетки (нижняя часть), в соответствии с рисунком 6.

Рисунок 6 Продольный профиль железнодорожной линии.

На сетке продольного профиля (нижняя часть) указывают: километры, план линии (трассы), пикетаж, расстояние в м., существующие отметки земли (чёрные отметки) по оси будущей линии, проектный уклон (по диагонали сверху уклон ‰, по горизонтали снизу расстояние в м. ), отметка проектной бровки земляного полотна (красные отметки), тип поперечных профилей (насыпь, выемка), ситуация местности и инженерно-геологическую характеристику (грунт).

Сокращённый продольный профиль составляется на основе подробного продольного профиля в масштабе горизонтальный 1: 50000 и вертикальный -1: 1000. Сокращённый профиль повторяет в сжатом виде главнейшие данные продольного профиля. На нём наносят проектный профиль земляного полотна, план линии, километры, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, положение входных стрелочных переводов, путевых зданий, переездов и искусственных сооружений.

Он предназначен главным образом для машинистов локомотивов с целью ориентации их при ведении поездов о предстоящих подъёмах и спусках.

Схематический продольный профиль составляют по карте или плану с горизонталями в стадии предварительного камерального трассирования для сравнения вариантов проектируемой линии. За горизонтальный масштаб принимают масштаб карты, за вертикальный -1: 000.

Утрированный продольный профиль - составляют при проектировании усиленного капитального ремонта пути, вторых путей. Горизонтальный масштаб 1: 10000, вертикальный - 1: 100 (в 10 раз крупнее).

Сжатый продольный профиль - составляют в произвольных масштабах. Он служит для иллюстрации на небольшом чертеже профиля линии большой протяжённости.

Используемая литература: Воронков А.И.
Общий курс железных дорог. Тексты лекций:
Учебное пособие - Оренбург: Сам ГУ ПС, 2009.

План и продольный профиль характеризуют трассу железной дороги
Трассой железной дороги называется продольная ось железнодорожного пути на уровне бровок оснований площадки земляного полотна.
План трассы – это проекция ее на горизонтальную плоскость.
Продольный профиль пути – проекция трассы железной дороги на вертикальную плоскость. На существующих линиях продольный профиль пути определяется уровнем головки рельса. Он состоит их горизонтальных участков (площадок) и уклонов. Площадки и уклоны различной крутизны называют элементами профиля. При значительной разности уклонов смежных элементов (более 2-3%) они сопрягаются кривой.

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

Влияние продольного профиля пути на строительную стоимость железной дороги обусловлено высотой насыпей и глубиной выемок, определяющих объемы земляных работ и необходимость возведения искусственных сооружений. От очертания продольного профиля пути зависят эксплуатационные расходы, поскольку продольный профиль пути влияет на скорости поездов, расход электроэнергии (топлива), а также расходы по содержанию пути, так как высота, глубина и протяженность насыпей, выемок определяют расходы на борьбу со снежными заносами. При реконструкции существующих ж.д. и строительстве вторых путей на однопутных ж.д. при проектировании продольного профиля пути стремятся максимально сохранить существующее земляное полотно и обеспечить минимум срезок и досыпок балласта.

Трасса железнодорожного пути - геометрическая линия в трехмерном пространстве, совпадающая в вертикальной плоскости с осью пути, а в горизонтальной - с уровнем бровки земляного полотна (новая ж.-д. линия) или головки рельса (существующая железная дорога). Проекцию трассы на горизонтальную плоскость называют планом линии (трассы), а развертку на вертикальную плоскость - проектной линией, или продольным профилем пути.

План трассы железнодорожного пути (план линии) - проекция трассы на горизонтальную плоскость. Состоит из трех элементов: прямых участков, круговых кривых и переходных кривых. Основные показатели плана линии включают: долю кривых в общей протяженности трассы, угол поворота, приходящийся на один километр длины линии, средний и минимальный радиусы кривых. Кроме того, важным показателем для содержания ж.-д. пути является протяженность (удельный вес) кривых различных радиусов - с величиной до 600 м, от 600 до 1200 м и более 1200 м.

Ж.-д. путь широкой колеи прокладывается на высокоскоростных линиях прямыми и криволинейными участками с радиусом К = 3000-4000 м; на обычных магистральных ж. д. - криволинейными с R>600 м; в горных условиях, как правило, с R=250-300 м. Между круговой кривой и прямой устраивают переходные кривые, где радиус постепенно меняется от R круговой кривой до бесконечности.

Читайте также: