Построение новой железнодорожной линии (работа 1)

Министерство Путей Сообщения

Российской Федерации

Петербургский Государственный Университет

путей сообщения

Кафедра «Изыскания и проектирование железных дорог»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование участка новой железной дороги с обоснованием возможных мероприятий по усилению её мощности

Выполнил

студент группы УПП-602 Мирянов Роман

Проверил преподаватель

А. Н. Поберезский

Санкт-Петербург

1998 год

Содержание.

1. Характеристика района проектирования.

3

2. Описание района проектирования.

5

3. Основные технические параметры проекта.

6

4. Нормы проектирования

7

4.1. Нормы проектирования плана линии.

7

4.2. Нормы проектирования продольного профиля линии.

7

5. Трассирование.

10

6. Основные технические показатели трассы.

11

7. Проектирование плана линии.

12

8. Разработка продольного профиля.

13

9. Размещение раздельных пунктов.

16

10. Определение объемов работ.

19

11. Определение строительной стоимости.

23

12. Определение эксплуатационных расходов.

24

13. Технико-экономическое сравнение вариантов.

27

14. Разработка графика овладения перевозками.

28

Литература.

34

1. Характеристика района проектирования.

Район проектируемой железной дороги находится на территории Ленинградской области. Ленинградская область расположена на северо-западе Европейской части Российской Федерации. Центром области является город Санкт-Петербург.

Климат области морской и переходный от морского к континентальному. Для рельефа характерны незначительные абсолютные высоты и небольшие колебания относительных высот. Плоские равнины местами то прорезаются глубокими речными долинами, то сменяется грядами холмов.

Область имеет густую речную сеть. У большинства рек весной происходит резкий высокий подъем уровня воды. В области преобладают подзолистые почвы, но широко и распространены и болотные.

Ленинградская область почти целиком расположена в подзоне южной тайги. Лесами занято примерно 48 % территории. Преобладают еловые леса; в районах с песчаными почвами распространены сосновые леса. Значительные площади занимают также еловые леса и ольшаники. Большая территория занята болотами, главным образом моховыми сфагновыми и торфяниками. Большие площади заняты лугами, преимущественно суходольными, наряду с которыми имеются и пойменные луга.

Население области составляет 2745 человек (без учета города Санкт-Петербурга).

Область имеет достаточно большой запас полезных ископаемых, активно добываются бокситы, фосфориты, горючие сланцы, а также торф.

Промышленность Ленинградской области тесно связана с Санкт-Петербургом и в значительной мере его потребности. Большая часть продукции промышленности используется для нужд города. Топливная промышленность представлена добычей торфа и горючих сланцев, которые используются на тепловых электростанциях. Кроме того, горючие сланцы используют в химической промышленности. Развита лесная и деревообрабатывающая промышленность. Целлюлозно-бумажная промышленность имеет общероссийское значение. В области ведется производство алюминия из добываемых здесь же бокситов. Широко распространено производство строительных материалов: кирпичная, известковая, цементная, стекольная, шиферная и другие. Пищевая, швейная, обувная и другие отрасли легкой промышленности созданы во всех районах и имеют преимущественно местное значение.

Сельское хозяйство в области имеет преимущественно овощекартофельное и молочно-животноводческое направление, ориентированное на обеспечение потребностей Санкт-Петербурга. Удельный вес зерновых культур не велик (не превышает 50 % посевной площади). Из-за суровых климатических условий область не может обеспечивать себя продовольствием, поэтому в область производится активный ввоз продовольственных товаров.

Транспортное обеспечение Ленинградской области занимает одно из первых мест в Российской Федерации, здесь широко представлены все виды транспорта. Очень большое значение имеет железнодорожный транспорт. Санкт-Петербург является крупным железнодорожным узлом, в котором сходятся направления из Москвы, Мурманска, Вологды, Белоруссии, стран Балтии, Финляндии. В Санкт-Петербурге расположен крупнейший в России портовый комплекс, осуществляющий прием и отправление морских экспортных грузов. В области планируется строительство еще нескольких крупных морских портов. Большое значение имеют речные пути сообщения, по которым осуществляются перевозки в Северо-западном регионе Российской Федерации. Область имеет густую сеть автомобильных дорог, как магистральных, так и местного значения.

2. Описание района проектирования.

В зоне проектирования находятся три населенных пункта – деревни Шалашинское, Степное и Лебяжье с числом жителей менее 500 человек каждый. Обслуживание этих населенных пунктов железной дорогой не требуется. Хотя станция А располагается в районе одного километра от деревни Шалашинское и пользование Шалшинцами услугами железной дороги не исключено.

Рельеф местности в районе проектирования является разнообразным и достаточно сложным для построения железной дороги. Максимальную высоту (140,0 м) имеет возвышенность, на которой расположен начальный пункт трассы, станция А. Минимальные отметки имеют точки, расположенные в долине реки (56,0 м). Начальный пункт трассы имеет отметку, превышающую отметки в зоне конца проектируемой трассы. Местность между начальным и конечным пунктом трассы образована склонами различной крутизны, встречаются многочисленные овраги.

Соотношение леса и безлесных мест в районе составляет примерно один к одному. Леса в большинстве своем лиственные. Грунты имеют геологические характеристики, благоприятные для строительства железной дороги. Почвы в основном песчаные. Обширных болот в районе не нашлось.

Район имеет не достаточно густую сеть автомобильных дорог местного значения. Направление трассы пересекает 2 автомобильные дороги.

3. Основные технические параметры.

Основные технические параметры проектируемой железнодорожной линии, принятые согласно заданию на курсовую работу, приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Номер

п/п

Наименование параметра

Единица измерения

Значение

1.

Категория железной дороги

-

II

2.

Объем перевозок на 10-й год эксплуатации

млн. т в год

23

3.

Тип линии

-

Однопутная

4.

Вид тяги

-

Тепловозная

5.

Тип локомотива

-

2ТЭ10

6.

Руководящий уклон

тысячные

12

7.

Полезная длина приемоотправочных путей

м

850

8.

Система СЦБ

-

Автоблокировка

9.

Схема расположения приемоотправочных путей

-

Поперечная

4. Нормы проектирования железной дороги.

4.1. Нормы проектирования плана линии.

Так как при проектировании данной трассы принята поперечная схема расположения приемоотправочных путей на станциях, то согласно [1], при полезной длине приемоотправочных путей 850 м, длина станционной площадки будет составлять:

1. для промежуточных станций 1450 м;

2. для разъездов 1250 м.

Радиусы кривых на перегонах разрешенные к использованию приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Радиусы кривых на перегонах.

Радиус, м

Рекомендуемые

4000

3000

2500

2000

Допускаемые в трудных условиях

1800

1500

Допускаемые в особо трудных условиях

1200

1000

800

Допускаемые по согласованию с МПС

700

600

500 *

400 *

* - при выполнении курсовой работы кривые радиусом 500 м и 400 м использоваться не должны.

4.2. 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 тысячных.

2. Перегон.

Максимальный уклон линии не должен превышать руководящего уклона:

i  i>p> = 12 0/>00>

Уклоны должны выражаться целыми числами (кроме уклонов на станционных площадках и смягченных руководящих уклонах в кривых).

Минимальная длина элемента профиля определяется по формуле, м:

L>min>  (2)

где L>п> – длина поезда, м; определяется по формуле:

L>п> = L>п-о> – 50 (3)

где L>п-о> – полезная длина приемоотправочных путей; L>п-о> = 850 м;

50 – запас полезной длины пути на неточность установки поезда в пределах пути.

L>п> = 850 – 50 = 800 м.

L>min>  = 400 м

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 i>рек> = 8 0/>00>;

допускаемые нормы i>доп> = 13 0/>00>.

При сопряжении элементов с алгебраической разностью уклонов более установленных норм, должны проектироваться разделительные площадки или элементы переходной крутизны, длина которых должна быть не меньше:

при рекомендуемых нормах L>рек>  200 м;

при допускаемых нормах L>доп>  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:

i>см> =i>р> –i>э(к) >(4)

где i>э(к)> – эквивалентный уклон от кривых, 0/>00>.

Эквивалентный уклон от кривых определяется по формулам (4) и (5):

если длина кривой меньше длины поезда

(4)

где  - угол поворота, , на участке смягчения:

L>п> – длина поезда, м.

если длина кривой больше длины поезда

(5)

где R – радиус кривой, м.

Сопрягающая кривая в вертикальной плоскости (устраивается при алгебраической разности сопрягаемых уклонов более 3 0/>00>) не должна находится в пределах переходной кривой в плане. Минимальное расстояние между переломом профиля (в котором устраивается сопрягающая кривая в вертикальной плоскости) и началом круговой кривой, определяется по формуле:

L = T>в> + (6)

где T>в> – тангенс сопрягающей кривой в вертикальной плоскости, м; определяется по формуле:

T>в> = 5i (7)

где i – алгебраическая разность сопрягаемых уклонов, 0/>00>;

L>ПК> – длина переходной кривой, м; условно можно принять

L>ПК> =100м.

При максимальной допускаемой разности сопрягаемых уклонов 12 0/>00> тангенс сопрягающей кривой в вертикальной плоскости составит:

T>в> = 512 = 60 м.

Тогда минимальное расстояние от перелома профиля до начала круговой кривой будет:

L = 60 += 110 м.

5. Трассирование.

При изучении района проектирования можно сделать вывод, что трасса пройдет по территории в принципе располагающей к проведению железнодорожной линии. Продольная ось начального пункта на воздушной прямой, соединяющей начальный и конечный пункты трассы, поэтому сразу после окончания станционной площадки поворот трассы отсутствует. Но далее, в районе десятого километра в направлении воздушной прямой необходим объезд крупного оврага в котором находиться устье безымянного ручья. Возникают два варианта проектного решения, которые и будут рассмотрены далее.

Первый вариант проектного решения предусматривает поворот трассы на 32 градуса правее направления воздушной прямой и далее проведения трассы по правому берегу ручья, по кратчайшему расстоянию до пункта назначения. Единственную трудность вызывает пересечение крупного ручья в районе 23-го километра, посредством эстакадного моста.

Второй вариант проектного решения предусматривает пересечение ручья с обходом по левому берегу. Возврат на воздушную прямую становиться нецелесообразным: это связано с необходимостью строительства искусственных сооружений для преодоления крупного оврага с поймой ручья. К тому же населенный пункт, располагающаяся на пути деревня Степное, с левой стороны имеет более пологий уклон местности. Далее, обогнув населенный пункт трасса проходит по кратчайшему расстоянию до пункта назначения.

Проведение трассы целиком по воздушной прямой вызывает затруднение в связи с расположением на ней склона, крутизна которого превышает руководящий уклон трассы, в связи с расположением населенного пункта, в связи с излишней необходимостью многократного пересечения автодроги и ручья.

Ситуация не отличается множеством возможных проектных решений и существующие два конкурирующих варианта, в принципе, единственно возможны.

6. Основные технические показатели трассы.

Основные технические показатели трассы по обоим протрассированным вариантам приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Наименование показателя

Условное обозначение

Единица измерения

Величина измерителя

Вариант 1

Вариант 2

Длина линии

L

км

17,2

17,2

Руководящий уклон

i>p>

0/>00>

12

12

Коэффициент развития линии

-

1,04

1,04

Процент использования руководящего уклона

% i>p>

%

0

0

Минимальный радиус кривой

R>min>

м

2000

1200

Протяженность кривых с минимальным радиусом

L>R(min)>

2,59

15,1

0,88

5,1

Средний радиус кривых

R>cp>

м

2000

1737,2

Сумма углов поворота всех кривых



град

74

105

Протяженность всех кривых

L>kp>

2,59

15,1

3,18

18,5

Сумма всех преодолеваемых высот в направлении «туда» и «обратно»

2,95

42,45

5,75

45,65

7. Проектирование плана линии.

Для определения возможности преодоления участков наряженного хода определяется величина расчетного горизонтального заложения уклона, см:

(1)

где h – сечение горизонталей, м;

m – масштаб карты;

105 – коэффициент размерности для перевода величины d в см;

i>p> – руководящий уклон, тыс.;

i>ср. э(к)> – средний эквивалентный уклон, учитывающий влияние от кривых, тыс.; принимается равным 0,5 тыс.

d = 1,7 см

В соответствии с принципами, изложенными в разделе «Трассирование», первый вариант проекта трассы выходит на воздушную прямую без поворотов Длина станционной площадки запроектирована по нормам (см. раздел 4) и с учетом запаса на развитие станции (200 м в обе стороны от станционной горловины вдоль пути).

Трасса следует по прямой почти до 9-го км. Здесь трасса поворачивает вправо, обхода впередилежащего оврага и выхода трассы на вольный ход для устройства площадки разъезда. Ось разъезда расположена на 11-м километре + 150 метров. После станционной площадки для выхода на кратчайшее расстояние до конечного пункта устраявается кривая.

Далее трасса идет вольным ходом до конечного пункта назначения. На 23 км + 925 метров находится ось разъезда.

Второй вариант проекта трассы делает поворот вправо на угол значительно меньший по сравнению с первым вариантом и следует до размещения раздельного пункта, ось которого располагается на 10 км + 675 метров. Далее вольным ходом до 18-го км. После 18-го км трасса делает поворот вправо для обхода населенного пункта, а затем выходит на кратчайшее расстояние до конечного пункта назначения. По ходу на 22 км (как раз там и располагается ось разъезда) размещается раздельный пункт. За небольшой возвышенностью начинается кривая левого поворота, конечная точка которой является границей сравнения вариантов (25 км).

8. Разработка продольного профиля.

При проектировании продольного профиля по первому варианту в начальном пункте трассы предусмотрена площадка протяженностью 1700 м для размещения раздельного пункта (станция А). При этом предусматривается высота насыпи, достаточная для размещения одной водопропускной трубы. Затем линия проектируется с уклонами, соответствующими средним уклонам местности. В проекте предусматривается профиль в виде насыпи высотой около 1,5 м, при этом при пересечении сухих логов высота насыпи составляет не менее трех метров.

В районе 11 км устраивается площадка для размещения раздельного пункта (раз. Б) длиной 2500 м. Далее трасса следует вниз по склону, уклон которого не превышает руководящий. Для преодоления большого сухого лога на 16 км проектируется насыпь высотой около 5-х метров. В районе 23 км из-за протекания ручья со значительным бассейном в этом районе необходим эстакадный мост. За мостом распологаестя горловина раздельного пункта (раз. В).

При проектировании второго варианта трассы соблюдались те же принципы, что и при проектировании первого варианта. В начале ответвления линии предусматривается площадка для размещения раздельного пункта. Затем трасса следует с уклонами в соответствии с уклоном местности. В основном проектируются насыпи, но в районе 13-го км предусматривается поворот для обхода населенного пункта с левой стороны и в районе 18-го км – обход. В районе 22 км раздельный пункт устраивается на уклоне +1 тысячная. На раздельном пункте линия пересекает глубокий лог с устройством насыпи высотой около 4,5 м.

Размещение искусственных сооружений.

Порядок размещения водопропускных сооружений:

    Определение места расположения водопропускного сооружения.

    Определение по карте площади бассейна в км2.

    Определение уклона главного лога по формуле.

4. По значениям величин, определенных в пунктах 1 и 2 используя номограмму [2, стр. 21], определяется максимальный расход ливневого стока (Псковская область относится к 4-му ливневому району и к IV климатическому району).

    По графикам водопропускной способности [2, стр. 38-50] устанавливается тип водопропускного сооружения.

Результаты размещения, расчета стока и выбора типов искусственных сооружений сведены в табл. 4.

Таблица 4.

Ведомость водопропускных сооружений.

Номер

сооружения

Местоположение оси сооружения

Площадь водосбора F, км2

Уклон главного лога J>л>, 0/>00>

Расчетный расход Q>р>, м3/с

Высота подпора h>п>, м

h>п> + 0,5, м

Высота насыпи по оси сооружения, м

Высота насыпи по конструкционным условиям, м

Тип сооружения

Размер сооружения

Стоимость сооружения, тыс. руб.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

5+00

0,35

8,00

3,5

1,6

2,1

2,5

2,43

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 1,0 м

9

2

37+50

1,37

10,00

5,0

1,8

2,3

3,65

2,45

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 1,25 м

13

Вариант I

3

86+00

4,00

6,60

12,0

2,4

2,9

3,60

2,99

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 2,0 м

17

4

102+00

14,6

5,10

40,0

2,1

2,6

3,80

3,12

Прямоуг. ж/б труба

2 отв. 4,0 м

50

5

118+50

2,25

5,57

11,0

2,3

2,8

3,20

2,99

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 2,0 м

16

6

158+00

7,25

5,00

14,0

2,3

2,8

4,90

3,02

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 2,5 м

25

7

170+50

0,25

6,00

2,0

1,2

1,7

3,15

2,43

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 1,0 м

10

8

186+00

0,25

5,30

2,0

1,2

1,7

3,15

2,43

Прямоуг.ж/б труба

Отв. 1,0 м

10

9

231+00

109,00

3,60

150,0

2,1

2,6

5,15

Эст.мост h=3м, n=49,3

37,2м

83

Итого

211

Вариант II

1

86+00

4,00

6,60

12,0

2,4

2,9

3,50

2,99

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 2,0 м

10

2

106+50

28,00

4,50

60,0

2,8

3,3

3,50

3,12

Прямоуг. ж/б труба

2 отв. 4,0 м

50

3

185+00

30,00

2,14

50,0

2,5

3,0

4,25

3,12

Прямоуг. ж/б труба

2 отв. 4,0 м

58

4

212+00

1,00

6,85

6,0

1,8

2,3

3,25

2,99

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 2,0 м

16

Таблица 4 (продолжение).

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

5

225+00

15,50

2,13

50,0

2,5

3,0

4,25

3,12

Прямоуг. ж/б труба

2 отв. 4,0 м

58

6

240+00

0,75

9,46

4,5

1,5

2,0

3,00

2,97

Прямоуг. ж/б труба

Отв. 1,5 м

14

Итого

218

9. Размещение раздельных пунктов.

Раздельные пункты на однопутных железных дорогах размещаются на расстоянии, время хода по которому равно расчетному времени хода пары поездов, соответствующему расчетной пропускной способности проектируемого участка, мин.:

(8)

где t>т >и t>o> – время хода поездов соответственно «туда» и «обратно»;

t>тех> – средний резерв времени на производство ремонтов пути; для однопутных железных дорог t>тех> = 60 мин;

>н> – коэффициент, учитывающий надежность работы железной дороги; при автоблокировке и тепловозной тяге >н> =0,88;

n>p > - расчетная пропускная способность линии на 10-й год эксплуатации, пар поездов в сутки;

 - интервал времени для скрещения поездов на раздельном пункте; при автоблокировке и тепловозной тяге 2 = 5 мин.;

t>р.з.> – время на разгон и замедление поезда; при тепловозной тяге

t>р.з.> = 4мин.

Расчетная пропускная способность n на 10-й год эксплуатации определяется по формуле:

n>p> = n>гр> + n>c>>б > >сб> + n>пс > >пс> (9)

где n>гр> – число пар грузовых поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

n>c>>б> – число пар сборных поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

>сб> – коэффициент съема грузовых поездов сборным поездом;

>сб> =1,15;

n>пс> – число пар пассажирских поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

>пс> – коэффициент съема грузовых поездов пассажирских поездом;

>пс> =1,15;

Число пар грузовых поездов n>гр> на 10-й год эксплуатации определяется следующим образом:

(10)

где Г – объем грузовых перевозок на 10-й год эксплуатации, млн. т в год;

Г = 23 млн. т в год;

 - коэффициент неравномерности перевозок в течение года; принимаем  =1,2;

Q>бр> – норма массы состава, принимается в зависимости от мощности локомотива и руководящего уклона; для локомотива 2ТЭ10 и руководящего уклона 9 0/>00 >Q>бр >= 3550 т;

 - коэффициент перевода массы поезда брутто в массу нетто;  = 0,67.

Расчеты по формулам (10), (9), (8):

n>p> = 32 + 3> > 1,15 + 3> > 1,20 = 33 пары поездов в сутки

мин.

Расчет фактического времени хода пары поездов по перегонам приведен в табл. 5.

Таблица 5.

Раздельный пункт и номер элемента

Уклон элемента, 0/>00>

Длина элемента, км

Время хода на 1 км, мин

Время хода по элементу, мин

Суммарное время хода по участку, мин

туда

обратно

туда и обратно

1

2

3

4

5

6

7

8

Вариант I

Ст. А

1

0

1

0,6

0,6

1,2

1,20

1,20

2

1

0,8

0,66

0,6

1,26

1,01

2,21

3

-5

0,9

0,6

1,19

1,79

1,61

3,82

4

-11

0,95

0,6

2,33

2,93

2,78

6,60

5

-3

1,6

0,6

0,89

1,49

2,38

8,98

6

-6

1

0,6

1,4

2

2,00

10,98

7

-9

1,55

0,6

1,83

2,43

3,77

14,75

8

-1

1,2

0,6

0,66

1,26

1,51

16,36

9

-5

1

0,6

1,19

1,79

1,79

18,15

10

2

0,5

0,77

0,6

1,37

0,69

18,84

11

0

0,65

0,6

0,6

1,2

0,77

19,61

Раз. Б

12

0

1,85

0,6

0,6

1,2

2,22

2,22

13

-6

2,8

0,6

1,4

2

5,60

7,82

14

1

1,95

0,66

0,6

1,26

2,46

10,28

15

-2

1,25

0,6

0,77

1,37

1,71

11,99

16

-3

2

0,6

0,89

1,49

2,98

14,87

17

-9

1

0,6

1,83

2,43

2,43

17,10

18

-8

0,4

0,6

1,74

2,34

0,94

18,04

19

0

1,5

0,6

0,6

1,2

1,80

19,64

Раз. В

Таблица 5 (продолжение).

1

2

3

4

5

6

7

8

Вариант II

1

0

0,45

0,6

0,6

1,2

0,54

15,29

2

-3

0,75

0,6

0,89

1,49

1,12

16,51

3

-7

1,05

0,6

1,54

2,14

2,25

18,86

4

0

0,625

0,6

0,6

1,2

0,75

19,61

Раз. Б

5

0

0,625

0,6

0,6

1,2

0,75

0,75

6

1

1

0,66

0,6

1,26

1,26

2,01

7

-1

1,1

0,6

0,66

1,26

1,39

3,40

8

-4

1

0,6

1,05

1,65

1,65

5,05

9

-5

3,25

0,6

1,19

1,79

6,82

11,87

10

-8

0,8

0,6

1,74

2,34

1,87

14,74

11

0

1,35

0,6

0,6

1,2

1,62

16,36

12

-5

0,9

0,6

1,19

1,79

1,61

17,97

13

1

1,3

0,66

0,6

1,26

1,64

19,61

Раз. В

10. Определение объемов работ.

Для определения объемов земляных работ при строительстве железной дороги оформляется ведомость объемов земляных работ на главном пути. Объем работ на 1 км пути в зависимости от средней рабочей отметки принимается согласно [2, стр. 21]. Ведомость приведена в табл. 6.

Таблица 6.

Ведомость объемов земляных работ по главному пути.

Местоположение участка по профилю

Протяженность, км

Средняя рабочая отметка, м

Объем работ на 1 км пути, тыс. м3/км

Объем работ на элементе, тыс. м3

Начало

Конец

Н

В

Н

В

Н

В

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Вариант I

0-50

0-25

0,68

1,00

8,70

5,92

0-25

0+00

0,05

1,25

11,10

0,56

0+00

5+00

0,50

2,00

19,70

9,85

5+00

10+00

0,50

1,75

16,60

8,30

10+00

18+00

0,80

0,90

7,78

6,22

18+00

20+00

0,20

0,80

6,86

1,37

20+00

27+00

0,70

1,60

14,92

10,44

27+00

31+50

0,45

2,43

25,38

11,42

31+50

36+50

0,50

2,20

22,34

11,17

36+50

37+50

0,10

2,80

30,74

3,07

37+50

42+00

0,45

2,25

23,00

10,35

42+00

52+50

1,05

1,50

13,80

14,49

52+50

62+50

1,00

1,65

15,48

15,48

62+50

66+50

0,40

1,85

17,84

7,14

66+50

73+00

0,65

2,13

21,42

13,92

73+00

78+00

0,50

1,18

10,43

5,22

Вариант 1.

78+00

82+50

0,45

0,80

6,86

3,09

82+50

86+00

0,35

2,28

23,40

8,19

86+00

90+00

0,40

2,40

24,98

9,99

90+00

100+00

1,00

1,70

16,04

16,04

100+00

102+50

0,25

2,95

32,96

8,24

102+50

105+00

0,25

2,45

25,64

6,41

105+00

118+50

1,35

2,20

22,34

30,16

118+50

124+00

0,55

1,70

16,04

8,82

124+00

130+00

0,60

0,70

5,98

3,59

130+00

139+00

0,90

1,25

11,10

9,99

139+00

147+00

0,80

1,40

12,72

10,18

147+00

151+00

0,40

2,80

30,74

12,30

151+00

158+00

0,70

4,50

60,30

42,21

158+00

168+00

1,00

3,40

40,18

40,18

Таблица 6 (продолжение)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

168+00

170+50

0,25

2,53

26,74

6,69

170+50

175+00

0,45

2,38

24,72

11,12

175+00

177+50

0,25

1,23

10,91

2,73

177+50

180+50

0,30

1,05

9,18

2,75

180+50

186+00

0,55

2,20

22,34

12,29

186+00

190+00

0,40

2,25

23,00

9,20

190+00

194+00

0,40

2,25

23,00

9,20

194+00

200+00

0,60

2,15

21,68

13,01

200+00

210+00

1,00

1,25

11,10

11,10

210+00

213+00

0,30

1,00

8,70

2,61

213+00

217+00

0,40

1,35

12,18

4,87

217+00

220+00

0,30

1,95

19,08

5,72

220+00

222+50

0,25

2,10

21,02

5,26

222+50

224+00

0,15

2,25

23,00

3,45

224+00

229+50

0,55

2,15

21,68

11,92

229+50

231+00

0,15

3,65

44,47

6,67

231+00

233+00

0,20

3,65

44,47

8,89

233+00

244+50

1,15

1,65

15,48

17,80

244+50

247+50

0,30

1,15

10,14

3,04

247+50

250+00

0,25

2,40

24,98

6,25

Итого

363,96

Всего

363,96

Средний покилометровый объем земляных работ

21,2

Вариант II

78+00

82+50

0,45

1,40

12,72

5,72

82+50

85+50

0,30

2,45

25,64

7,69

85+50

90+00

0,45

2,33

24,06

10,83

90+00

100+50

1,05

1,07

9,37

9,84

100+50

106+50

0,60

2,25

23,00

13,80

106+50

108+00

0,15

2,75

30,00

4,50

108+00

111+50

0,35

2,00

19,70

6,90

111+50

113+00

0,15

1,85

17,84

2,68

113+00

117+00

0,40

1,55

14,36

5,74

117+00

123+00

0,60

2,10

21,02

12,61

123+00

130+00

0,70

1,75

16,60

11,62

130+00

134+00

0,40

1,20

10,62

4,25

134+00

137+00

0,30

1,60

14,92

4,48

137+00

144+00

0,70

1,60

14,92

10,44

144+00

158+00

1,40

1,30

11,64

16,30

158+00

176+50

1,85

1,27

11,32

20,94

176+50

181+50

0,50

2,15

21,68

10,84

181+50

184+50

0,30

3,20

36,94

11,08

184+50

185+00

0,05

4,00

50,70

2,54

Таблица 6 (продолжение)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

185+00

187+50

0,25

3,25

37,75

9,44

187+50

190+00

0,25

2,75

30,00

7,50

190+00

198+00

0,80

2,25

23,00

18,40

198+00

207+00

0,90

1,00

8,70

7,83

207+00

212+00

0,50

2,00

19,70

9,85

212+00

222+50

1,05

2,78

28,96

30,41

222+50

225+00

0,25

3,23

37,43

9,36

225+00

227+50

0,25

3,67

44,83

11,21

227+50

228+50

0,10

2,35

24,32

2,43

228+50

230+00

0,15

1,85

17,84

2,68

230+00

231+50

0,15

1,25

11,10

1,67

231+50

237+50

0,60

1,10

9,66

5,80

237+50

240+00

0,25

2,25

23,00

5,75

240+00

243+50

0,35

2,15

21,68

7,59

243+50

245+00

0,15

1,65

15,48

2,32

245+00

250+00

0,50

3,00

33,70

16,85

Итого

321,89

Всего

321,89

Средний покилометровый объем земляных работ

18,71

Средний покилометровый объем земляных работ определяется следующим образом, тыс. м3/км:

(11)

где Q>з.р. > - общий объем земляных работ по главному пути, тыс. м3;

L> >- протяженность участка железной дороги, км.

На основании полученного среднего покилометрового объема земляных работ и принятой в задании 2-й категории норм проектирования, проектируемый участок железной дороги относится по варианту I и II ко 2-й категории трудности строительства [3, табл. 5].

Объем земляных работ, по сооружению станционных путей, помимо главного, определяется по формуле, тыс. м3:

Q>з.р.(р.п.) >= a  n  (12)

где a - ширина междупутья на раздельном пункте; при поперечной схеме расположения приемоотправочных путей a = 5,3 м;

n - количество путей на раздельном пункте (без учета главного); принимаем на промежуточной станции n = 4, на разъездах n = 2;

k - число выделенных массивов земляного полотна в пределах данного раздельного пункта;

h>cp.(i)> - средняя рабочая отметка в пределах i-го массива;

L>i> - протяженность i-го массива.

Общий объем земляных работ по сооружению земляного полотна железной дороги выражается формулой, тыс. м3:

Q>з.р. >= Q>з.р.(г.п.)>  k>1>  k>2 >+ Q>з.р.(р.п.)> (13)

где Q>з.р.(г.п.)> - объем земляных работ по главному пути, тыс. м3;

k>1> - поправка на увеличение объемов земляных работ, учитывающая микрорельеф местности; для 2-й категории трудности строительства k>1> =1,10;

k>2> - поправка на призматоидальность земляного полотна и его уширение в кривых; для 2-й категории трудности строительства k>2> =1,02;

Расчеты по формулам (12) и (13) для варианта I:

Q>з.р.(р.п.)> = 5,3  2  (1,25  2,13 ) + 5,3  2  (1,2  1,65 + 0,05 1,15) =

= 49,82 тыс. м3.

Q>з.р. >= 363,96  1,10  1,02 + 49,82 = 458,2 тыс. м3.

Расчеты по формулам (12) и (13) для варианта II:

Q>з.р.(р.п.)> = 5,3  2  (0,6  2,25 + 0,15  2,75 + 0,35  2,00 + 0,15  1,35) + 5,3  2  (0,87  2,78 + 0,25  3,43 + 0,12  3,68) = 68,0 тыс. м3.

Q>з.р. >= 321,89  1,10  1,02 + 28,25 = 429,16 тыс. м3.

    Определение строительной стоимости.

Результаты расчетов по определению стоимости строительства участка новой железной дороги для целей сравнения вариантов приведены в итоговой ведомости (табл. 7).

Таблица 7

Главы

Сметы

На­именование объек­тов ра­бот и затрат

Еди­ница изме­рения

Еди­ничная стои­мость, тыс. руб.

Показатели

Объем

Стоимость

I

Земляное полотно

тыс. м3

1,8

458,2

429,16

824,8

772,5

II

Искусственные сооружения:

- малые

шт.

-

7

6

211,0

218,0

III

Верхнее строение пути

Км

84,3

17,2

17,2

1450,0

1450,0

IV

Устройства СЦБ и связи

Км

25,8

17,2

17,2

443,8

443,8

V

Энергоснабжение

Км

5,0

17,2

17,2

86,0

86,0

VI

Производственные и жилые здания

Км

47,1

17,2

17,2

810,1

810,1

VII

Подготовка территории строительства

Км

6,2

17,2

17,2

106,6

106,6

-

Итого

-

-

-

-

3932,2

3887,0

VIII

Временные здания и сооружения

-

-

30%

30%

1179,7

1166,1

-

Итого

-

-

-

-

5111,9

5053,1

IX

Проектно-изыскательские работы

-

-

4%

4%

204,5

202,1

X

Содержание дирекции строительства

-

-

0,50%

0,50%

25,6

25,2

XI

Непредвиденные и прочие работы

-

-

25%

25%

1278,0

1263,3

-

Итого

-

-

-

-

6619,9

6543,7

XII

Накладные расходы

-

-

17%

17%

1125,4

1112,4

-

Итого

-

-

-

-

7745,3

7656,1

XIII

Плановые накопления

-

-

6%

6%

464,7

459,4

-

Всего

-

-

-

-

8210,0

8115,5

Стоимость с учетом районного коэффициента

8210,0

8115,5

Средняя стоимость 1-го километра

477,3

471,8

    Определение эксплуатационных расходов.

Годовые эксплутационные расходы железной дороги определяются следующим образом, тыс. руб.:

С = С>дв.> + С>п.у. >(14)

где С>дв.> - годовые расходы на движение поездов, тыс. руб.;

С>п.у. >- годовые расходы на содержание постоянных устройств железной дороги, тыс. руб.

Годовые расходы на движение поездов определяются, тыс. руб.:

С>дв. >= + (15)

где - расходы на движение одного поезда в направлении «туда» («обратно»), тыс. руб.;

- приведенное количество поездов в год в направлении «туда» («обратно»).

Приведенное количество поездов в год в направлении «туда» («обратно») определяется по формуле:

=+ 365  (>пс>  n>пс >+ >c>>б>  n>сб>) (16)

где - количество грузовых поездов в год в направлении «туда» («обратно»);

>пс> - коэффициент приведения пассажирских поездов к грузовым;

n>пс> - число пар пассажирских поездов в сутки;

>пс> - коэффициент приведения сборных поездов к грузовым; принимаем >пс> =1;

n>пс> - число пар сборных поездов в сутки.

Количество грузовых поездов год в направлении «туда» определяется:

(17)

где Г(т) - объем перевозок в направлении «туда», принимается равным объему перевозок на 10-й год эксплуатации из задания на курсовую работу, млн. т нетто в год;

>н/б> - коэффициент перехода от массы поезда брутто к массе поезда нетто; >н/б> = 0,67;

Q>cp> - средняя масса грузового поезда брутто, т; определяется по формуле:

Q>cp> = 0,85  Q (18)

где Q - норма массы поезда брутто для данного типа локомотива и значения руководящего уклона, т; Q = 3550 т.

Q>cp> = 0,85  3550 = 3018 т

поездов в год

Коэффициент приведения грузовых поездов к пассажирским равен:

>пс> = 0,20 + 1,75  (19)

где Q>п>>c> - средняя масса пассажирского поезда, т; Q>п>>c> = 1000 т.

>пс> = 0,20 + 1,75 

Количество грузовых поездов в направлении «обратно» определяется по формуле:

(20)

где Г(о) - объем перевозок в направлении «обратно», определяется как:

Г(о) = 0,82  Г(т) = 0,82  23 = 18.9 млн. т нетто в год. (21)

10705 поезд в год

Результат расчетам по формуле (16) имеет вид:

= 11375 + 365  (0,78  6 + 1  3) = 14178 поездов в год

=10705 + 365  (0,78  6 + 1  3) = 13508 поездов в год

Расходы на движение одного поезда определяются по формуле:

= С0  L + А  (Н + 0,012 ) + Б  (Н>с> -0,012  >с>) - В  L>c >(22)

где С0, А, Б, В - расчетные ставки пробега поездов; принимаются по [4, прил.6] в зависимости от типа локомотива и средней массы состава С0=1,80; А = 0,292; Б = 0,372; В = 0,94;

L - длина трассы, км;

Н - алгебраическая разность отметок конечной и начальной точек трассы, м;

 - сумма углов поворота всех кривых, град;

Н>с> - сумма преодолеваемых высот на вредных спусках, м;

>с> - сумма углов поворота кривых в пределах вредных спусков), град;

L>c> - длина участков вредного спуска, км.

Расходы на содержание постоянных устройств определяются, тыс. руб.:

С>П.У. = >L  (C>1> + C>2> + C>3> + C>4> + C>5>) (23)

где L – длина трассы, км;

C>1> – норма эксплуатационных расходов на содержание, амортизацию и охрану главных путей, тыс. руб. на 1 км в год; C>1> =4,97 тыс. руб.;

C>2> – норма эксплуатационных расходов на снего-, водо- и пескоборьбу, тыс. руб. на 1 км в год; C>2> =0,72 тыс. руб.;

C>3> – норма эксплуатационных расходов на содержание защитных лесонасаждений, тыс. руб. на 1 км в год; C>3> =0,17 тыс. руб.;

C>4> – норма эксплуатационных расходов на содержание устройств СЦБ, тыс. руб. на 1 км в год; C>4> =1,82 тыс. руб.;

C>5> – норма эксплуатационных расходов на содержание линейных устройств связи, тыс. руб. на 1 км в год; C>4> =0.31 тыс. руб.

Расчеты по формулам (22), (15), (23) и (14) для варианта I:

= 1,80  12,2 + 0,292  (- 39,50 + 0,012  74) + 0,372  (34 –

- 0,012  (26.1 + 37.6)) – 0,94  5.2 = 18.16 руб.

= 1,80  12,2 + 0,292  ( 39,50 + 0,012  74) = 33.75 руб.

С>дв. >= 18.16  14178 + 33,75  13508 = 713,36 тыс. руб.

С>п.у.> = 12,2  (4,97 + 0,72 +0 ,17 + 1,82 + 0,31) = 94,48 тыс. руб.

С = = 713,36 + 94,58 = 807,94 тыс. руб.

Расчеты по формулам (22), (15), (23) и (14) для варианта II:

= 1,80  12,2 + 0,292  (- 39,90 + 0,012  105) + 0,372  (38,5 –

- 0,012  (10,5 + 26,5)) – 0,94  7,0 = 18,25 руб.

= 1,80  12,2 + 0,292  (39,90 + 0,012  105) + 0,372  (1,8) -

– 0,94  0,3 = 34,36 руб.

С>дв. >= 18.25  14178 + 34,36  13508 = 722,88 тыс. руб.

С>п.у.> = 12,2  (4,97 + 0,72 +0 ,17 + 1,82 + 0,31) = 94,48 тыс. руб.

С = 722,88 + 94,48 = 817,36 тыс. руб.

    Технико-экономическое сравнение вариантов.

Основные объемно-строительные и экономические показатели обоих вариантов проектных решений железной дороги для их сравнения приведены в табл. 8.

Таблица 8.

Основные объемно-строительные и экономические

показатели.

Номер п/п

Наименование показателя

Единица измерения

Величина измерителя

Вариант 1

Вариант 2

Объемно-строительные

1.

Длина линии

км

17,2

17,2

2.

Объем земляных работ

Насыпи

тыс. м3

458,2

429,2

Выемки

тыс. м3

-

-

Общий

тыс. м3

458,2

429,2

на 1 км

тыс. м3/км

26,6

24,9

3.

Искусственные сооружения

Трубы

шт.

7

6

Экономические

1.

Стоимость строительства

Общая

тыс. руб.

8210,0

8115,5

на 1 км

тыс. руб./км

477,3

471,8

2.

Эксплуатационные расходы

тыс. руб.

807,94

817,36

3.

Приведенные затраты

тыс. руб.

16289,4

16289,1
Как следует из таблицы 8, вариант №1 требует капитальных вложений больше, чем вариант №2, но по варианту №1 достигается некоторая экономия эксплуатационных расходов. Определим срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в вариант №1 по сравнению с вариантом №2.

лет

Таким образом так ,как срок окупаемости дополнительных капитальных вложений первого варианта равен нормативному то можно считать что по экономиче ским показателям варианты примерно равноценны.

Исходя из основных технических показателей трассы по обоим протрассированным вариантам, приведеным в табл. 3, можно сделать вывод, что вариант №1 имеет приемущества по сравнению с вариантом №2; по сумме углов поворота трассы, протяженности кривых, среднему радиусу кривых и сумме преодолеваемых высот. Поэтому строительство железнодорожной линии целесообразно осуществлять по первому варианту.

  1. Разработка графика овладения перевозками.

Выбор схем усиления железнодорожной линии для овладения растущими объемами перевозок решается на основе построения и анализа графиков потребной и возможной пропускной способности. Для построения графика определяется возможная пропускная способность участка при различных уровнях технического оснащения.

    Возможная пропускная способность при параллельном

графике движения поездов.

Возможная пропускная способность определяется по формуле, пар поездов в сутки:

(24)

где t>техн >– технологические перерывы в работе участка в течение суток, мин; принимаем t>техн >= 60 мин;

>н> – коэффициент надежности работы; принимаем при тепловозной тяге >н> = 0,91, при электрической тяге >н> = 0,88;

Т>пер> – период графика, мин; определяется по формуле:

Т>пер> = t>т> + t>о> + 2  (25)

здесь t>т,о> – время хода поезда по участку в направлении «туда» («обратно»), мин;

2  - станционные интервалы, мин; принмаем 2  = 8 мин.

    Возможная пропускная способность при

частично пакетном графике движения.

Возможная пропускная способность определяется по формуле, пар поездов в сутки:

(26)

где >п> – коэффициент пакетности – отношение числа поездов в пакете к общему числу поездов, >п> = 0,4 – 0,6;

J’, J’’ – интервал попутного следования в четном и нечетном направлении соответственно, мин; принимаем J’ = 6 мин., J’’ = 10 мин.

    Возможная пропускная способность при

наличии на перегоне двухпутной вставки.

Возможная пропускная способность определяется по формуле, пар поездов в сутки:

(27)

где t’, t’’ – время хода поезда в четном и нечетном направлении соответственно.

    Возможная пропускная способность

двухпутных перегонов.

Возможная пропускная способность определяется по формуле:

(28)

где J – межпоездной интервал в пакете, мин; принимается J = 10 мин.

При переводе участка на электрическую тягу время хода поездов по перегону составляет 70 % от времени хода при тепловозной тяге.

Возможная перевозочная способность всей железнодорожной линии определяется следующим образом, млн. т в год:

Г>в> = г>в>  n>гр> (29)

где г>в> – возможная годовая перевозочная способность одной пары грузовых поездов в сутки, млн. т в год;

n>гр> – число пар грузовых поездов в сутки; определяется по формуле:

n>гр> = n – n>пс>  >пс> – n>сб>  >сб> (30)

здесь n>c>>б> – число пар сборных поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

>сб> – коэффициент съема грузовых поездов сборным поездом;

>сб> =1,15;

n>пс> – число пар пассажирских поездов в сутки на 10-й год эксплуатации;

>пс> – коэффициент съема грузовых поездов пассажирских поездом; >пс> =1,15;

Возможная годовая перевозочная способность одной пары грузовых поездов в сутки определяется как, млн. т в год:

(31)

где Q>H> – масса поезда нетто, т; равна:

Q>H> = (32)

здесь Q>бр> – масса поезда брутто, т; принимаем по [2, табл. 1];

 - коэффициент неравномерности перевозок в течение года; принимаем  = 1,2.

График овладения перевозками приведен на рис. 4. Расчетные данные для построения графика представлены в табл. 9.

Определение приведенных строительных расходов.

Приведенные строительные расходы определяются по формуле:

К>пр> = (33)

где A>tni> – капитальные затраты при переходе с одного состояния на другое в год t;

Таблица 9

Номер п/п

Тип локомотива

Система СЦБ

Тип графика движения

Т>пер>, мин

Q>п>, т

n, пар поездов в сут.

n> гр,> пар поездов в сут. по годам эксплуатации

г>в>, млн т в год

Г>в>, млн. т в год по годам эксплуатации

5

10

15

20

5

10

15

20

Тепловозная тяга.

1

ТЭ10

ПАБ

Параллельный пакетный

27,6

1102,5

45

37

35

34

31

0,34

12,5

11,7

11,3

10,5

2

2ТЭ10

ПАБ

Параллельный пакетный

27,6

2236,5

45

37

35

34

31

0,68

25,3

23,7

22,9

21,3

3.1.

2ТЭ10

АБ

Частично пакетный

25,3

2236,5

48

40

37

36

34

0,68

27,0

25,4

24,6

23,0

3.2.

2ТЭ10

АБ

Частично пакетный

24,1

2236,5

50

42

40

38

36

0,68

28,6

27,0

26,2

24,6

4

2ТЭ10

АБ

Двухпутные вставки

13,8

2236,5

88

80

77

76

74

0,68

54,2

52,6

51,8

50,2

5

2ТЭ10

АБ

Вторые пути

10,0

2236,5

121

113

111

110

107

0,68

77,0

75,4

74,6

73,0

Электрическая тяга

1

ТЭ10

ПАБ

Параллельный пакетный

27,6

1102,5

45

37

35

34

31

0,34

12,5

11,7

11,3

10,5

2

ВЛ80к

ПАБ

Параллельный пакетный

21,7

2173,5

58

49

47

46

44

0,66

32,7

31,2

30,4

28,8

3.1.

ВЛ80к

АБ

Частично пакетный

20,6

2173,5

59

51

48

47

45

0,66

33,6

32,0

31,2

29,7

3.2.

ВЛ80к

АБ

Частично пакетный

20,0

2173,5

61

52

50

49

47

0,66

34,7

33,1

32,3

30,8

4.

ВЛ80к

АБ

Двухпутные вставки

10,9

2173,5

112

104

101

100

98

0,66

68,5

67,0

66,2

64,6

5.

ВЛ80к

АБ

Вторые пути

10,0

2173,5

121

113

111

110

107

0,66

74,8

73,2

72,5

70,9

>tni> – коэффициент приведения, учитывающий эффективность отдаления затрат:

(34)

здесь E>t> – норматив для приведения разновременных затрат;

Э>t> – эксплуатационные расходы при данном техническом состоянии в течении времени t.

В данном проекте разработано 2 варианта освоения объемов перевозок в течении первых 20 лет эксплуатации линии (см. рис. 4):

Вариант 1:

    Тепловозная тяга, локомотив ТЭ10, полуавтоматическая блокировка;

    Тепловозная тяга, локомотив 2ТЭ10, полуавтоматическая блокировка;

    Тепловозная тяга, локомотив 2ТЭ10, автоблокировка, строительство двухпутных вставок;

    Тепловозная тяга, локомотив 2ТЭ10, автоблокировка, строительство вторых путей.

Вариант 2:

    Тепловозная тяга, локомотив ТЭ10, полуавтоматическая блокировка;

    Электрическая тяга, локомотив ВЛ80К, полуавтоматическая блокировка;

    Электрическая тяга, локомотив ВЛ80К, автоблокировка, строительство двухпутных вставок;

Приведенные строительные расходы определяются:

Вариант 1:

К>пр> = А>н> + Э>6> >6>+А>7> >7 >++ А>11>  >11 >+ + А>18>  >18> +

Вариант 2:

К>пр> = А>н> + Э>6> >6> + А>7> >7 >++ А>12>  >12 >+

Литература.

    Строительные нормы и правила: СНиП П-39-76. Часть 2. Нормы проектирования. Глава 39. Железные дороги колеи 1520 мм./ Госсторй СССР. –М.: Стройиздат, 1977. –69 с.

    Проектирование участка новой железнодорожной линии: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. / В. М. Петров, В. И. Грязнов, Н. С. Бушуев. – Л.: ЛИИЖТ, 1985. 62 с.

    Технико-экономическое сравнение вариантов трассы при проектировании новых железных дорог. / В. М. Петров, Н. С. Бушуев. – Л.: ЛИИЖТ, 1987. 59 с.

    Гавриленков В. А., Переселенков Н. К. Изыскание и проектирование желез­ных дорог. Учебное пособие. - М., 1987. 146 с.

    Технико-экономический выбор схем этапного усиления пропускной способности железных дорог: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. /Л. В. Прасов, Е. С. Свинцов. – Л.: ЛИИЖТ, 1984. 34 с.