Проектирование участка железной дороги от станции Михнево Костромской области до направления «Б» на заданной карте

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Исходные данные

2. Описание района проектирования

3. Анализ возможных направлений и основных параметров проектируемой линии

4. Трассирование вариантов

5. Размещение раздельных пунктов

6. Размещение водопропускных сооружений, выбор их типов и отверстий

7. Определение объемов работ и строительной стоимости вариантов

8. Определение эксплуатационных расходов по вариантам

9. Сравнение вариантов проектируемой линии Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте на основе исходных данных запроектированы два возможных варианта новой железнодорожной линии от станции Михнево Костромской области до направления «Б» на заданной карте. Каждый из этих вариантов включает в себя по одному мостовому переходу через реку Песочная, а также необходимое по расчету количество малых водопропускных сооружений. В данном курсовом проекте не рассматривается индивидуальные проектные решения для больших мостов. Характеристики мостов приняты приближенными и в последствии могут изменяться. Для каждого варианта трассы (Восточного и Западного) выполнены схематические продольные профили с расположением водопропускных сооружений. В процессе расчета определены стоимостные показатели вариантов трассы, такие как общая стоимость строительства и суммарные эксплуатационные расходы. Целью проектирования двух вариантов являлся поиск оптимального соотношения этих показателей. В результате варианты «Восточный» и «Западный» получились конкурентоспособными, что позволило выбрать из них наилучший вариант.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Район проектируемой дороги — Костромская область, ст. Михиево Проектирование ведется по учебной карте масштаба 1:25 000 с сечением горизонталей 5 м.

Начальный пункт — участковая станция А, конечный пункт — направление Б.

Размеры потребных перевозок на расчетные годы эксплуатации:

Линия проектируется однопутной, колеи 1520 мм.

Вид тяги — тепловозная, тип локомотива — 2ТЭ10 В.

Масса пассажирских поездов — 800 т.

Средняя погонная нагрузка — 5 т/пог.м.

Расчетная пропускная способность 18 п.п./сутки.

Расчетная толщина снежного покрова — 60 см.

Грунты — суглинок.

2. ОПИСАНИЕ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ Географическое положение. Костромская область расположена на северо-востоке Европейской части России. Протяжённость с севера на юг — 260 км, с запада на восток — 420 км. Граничит: на севере — с Вологодской областью, на юге — с Ивановской и Нижегородской областями, на западе — с Ярославской, на востоке — с Кировской областью. Площадь: 60,2 тыс. кмІ.

Климат — умеренно континентальный с холодными зимами и теплым летом. Средняя температура января ?12 °C, июля +18 °C. Среднегодовая влажность 79%, осадков около 600 мм в год (максимум — летом).

Рельеф. Область находится в пределах моренно-холмистой, местами заболоченной равнины. На западе — Костромская низменность, в центральной части — Галичско-Чухломская возвышенность (высота до 292 м). Вдоль нижнего течения р. Унжа — Унженская низменность. На севере — возвышенность Северные Увалы.

3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ На выбор направления трассы влияют экономические и природные условия. К первым относятся: значение проектируемой железнодорожной линии, положение экономических центров в районе проектирования, размеры и характер предстоящих перевозок; ко вторым — топографические, инженерно-геологические, мерзлотные, сейсмические, гидрографические и другие природные условия района проектируемой дороги.

Экономические условия определяют опорные пункты трассы, т. е. те экономические центры района, через которые должна пройти проектируемая дорога.

Природные факторы определяют фиксированные точки трассы, т. е. такие точки на местности, через которые целесообразно провести трассу по природным условиям.

Варианты направления проектируемой линии оцениваются по ряду показателей: длине линии, сумме преодолеваемых высот в каждом направлении, средней крутизне уклонов местности на характерных участках хода между фиксированными точками, числу пересекаемых трассой больших водотоков, протяженность геологических неблагоприятных мест, и заведомо нецелесообразные направления отклоняются.

В данном проекте приняты два варианта трассы с руководящими уклонами 8 и 10 ‰.

Определение категории проектируемой линии Категория новой железнодорожной линии определяется по расчетной годовой приведенной грузонапряженности нетто в грузовом направлении на 10-й год эксплуатации в соответствии с п. 3 табл.1 СТН Ц-01−95.

где

— приведенная потребная грузонапряженность на 10-й год эксплуатации, млн. ткм / км в год;

— потребная грузонапряженность в грузовом движении на 10-й год эксплуатации, млн. ткм / км в год;

— потребная грузонапряженность в пассажирском движении на 10-й год эксплуатации, млн. ткм / км в год;

где

— число пар пассажирских поездов в сутки на 10-й год эксплуатации, пар поездов/сутки;

— масса пассажирского поезда, т.

млн.т./год Приведенная грузонапряженность для проектируемой железной дороги на 10-й год эксплуатации составляет 25,57 млн. тонн в год, что соответствует II категории линии.

Определение длины приемо-отправочных путей

м Для 1-го варианта трассы: ip=8 ‰; Qвн=4900 т. для локомотива 2ТЭ10 В Для 2-го варианта трассы: ip=10 ‰; Qвн=3950 т. для локомотива 2ТЭ10 В Нормы проектирования плана и профиля В соответствии с п. 4 табл.3,5,7 СТНЦ-01−95 для линии 2 категории приняты следующие нормативные значения элементов плана:

1 вариант (Восточный)

— наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля:

рекомендуемая — 5 ‰; допускаемая — 10 ‰. ;

— наименьшая длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны: рекомендуемая — 250 м.; допускаемая — 200 м.;

— радиусы кривых в плане: рекомендуемые — 4000−2000 м.; допускаемые — 1500, 800, 400 м.;

— длина прямой вставки: в нормальных условиях — 150 м.; в трудных условиях — 75 м. .

2 вариант (Западный)

— наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля:

рекомендуемая — 8 ‰; допускаемая — 13 ‰. ;

— наименьшая длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны: рекомендуемая — 200 м.; допускаемая — 200 м.;

— радиусы кривых в плане: рекомендуемые — 4000−2000 м.; допускаемые — 1500, 800, 400 м.;

— длина прямой вставки: в нормальных условиях — 150 м.; в трудных условиях — 75 м.

4. ТРАССИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ Проектирование плана и профиля новой линии начинается с трассирования. Главная задача трассирования — это укладка плана трассы с минимальным отклонением от кратчайшего направления и с максимальным использованием руководящего уклона.

Различают два вида трассировочных ходов:

— напряженный ход, если

— вольный ход, если ,

где: — средний естественный уклон местности, ‰;

— уклон трассирования, ‰.

Порядок трассирования на участках вольного и напряженного ходов различен. На вольном ходу делается попытка уложить максимально спрямленную трассу в плане. На напряжённом ходу для укладки плана трассы применяется способ укладки линии «нулевых работ», при этом шаг трассирования определяется:

см, где: — сечение горизонталей, м;

— количество миллиметров в 1 км в масштабе карты;

— руководящий уклон, ‰;

— дополнительное сопротивление от кривых (принято 0,5 ‰);

Для 1-го варианта мм ;

Для 2-го варианта мм ;

Совокупность участков вольного и напряженного ходов представляют из себя магистральный ход — основу для плана линии.

План трассы наносится, ориентируясь на магистральный ход. Выявляются направления трассы, определяются положения вершин углов поворота трассы и расстояния между ними, измеряются углы поворота и назначаются радиусы круговых кривых.

Рассчитываются основные параметры плана.

Длина кривой:

м, где

R — радиус круговой кривой, м;

бугол поворота кривой.

Тангенс кривой:

м.

На плане каждый вариант трассы разбивается на пикеты. После чего вычерчивается продольный профиль.

На основе продольного профиля железнодорожной линии рассчитана протяженность вольных ходов (участки с уклонами элементов продольного профиля меньше руководящего уклона), протяженность вредных спусков (участки с уклонами элементов продольного профиля 2,5‰ и круче при высоте спуска более 10−15 м.), а также сумма преодолеваемых высот. Эти данные представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1

Показатели трассы, плана и профиля вариантов

5. РАЗМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ Размещение раздельных пунктов производится в соответствии с требованиями СНиП П-39−76. С учетом обеспечения пропускной способности np расчетное время хода пары поездов по перегону без учета остановки определяется по формуле:

где

мин

2ф — станционный интервал, который принимается равным 5 минутам при автоматической блокировке и электрической централизации стрелок;

tрз — поправка на разгон и замедление зависит от массы поезда и других факторов, принимаем равным 3 мин.

tтехн — резерв на технологические окна и плановые работы, равный 60 мин.

Фактическое время хода поезда по перегону определено табличным методом, используя последовательное суммирование времени хода по элементам. Расчет фактического времени хода для наиболее длинного варианта трассы (Восточный вариант) приведен в таблице 5.1.

Так как время хода пары поездов = 35,3 мин. к концу протрассированного варианта (8 ‰) оказалась меньше расчетного tp = 64,3 мин, то площадка разъезда будет запроектирована за пределами рассматриваемого участка трассы.

6. РАЗМЕЩЕНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ВЫБОР ИХ ТИПОВ И ОТВЕРСТИЙ Принцип назначения типов и конструкций искусственных сооружений обусловлен местными топографическими, гидрологическими, инженерно-геологическими и климатическими условиями.

Земляное полотно железной дороги, пересекая русла водотоков и склоны водосборов, подвергается воздействию поверхностных вод. Если не принять необходимых мер, то может произойти размыв насыпей или затопление выемок. Для защиты железнодорожного полотна от воздействия поверхностных вод проектируются водоотводы: продольный и поперечный.

Поперечный водоотвод проектируется на пересечениях водотоков для пропуска воды, притекающей к железной дороге по руслам постоянных и временных водотоков, с помощью водопропускных сооружений — мостов и труб. На каждом пересечении постоянного или временного водотока с железной дорогой должно быть предусмотрено водопропускное сооружение.

К малым водопропускным сооружениям относятся трубы, мосты длиной до 25 м, лотки, дюкеры, акведуки, фильтрующие насыпи. Наиболее распространенным типом малого водопропускного сооружения являются трубы: круглые железобетонные, круглые из гофрированного металла, прямоугольные железобетонные.

Большие мосты проектируются по индивидуальным проектам.

Задача проектирования водопропускных сооружений включает в себя три этапа:

* размещение водопропускных сооружений;

* определение гидрологических характеристик водотока;

* выбор параметров водопропускных сооружений.

При камеральном трассировании места размещения водопропускных сооружений устанавливаются при сопоставлении продольного профиля с подробным планом трассы. На продольном профиле места размещения водопропускных сооружений определяются понижениями местности, где имеются водотоки.

Территория, с которой атмосферные осадки стекают к водопропускному сооружению, называется водосбором или бассейном сооружения. Водосбор располагается с верховой стороны от трассы и ограничен по периметру осью трассы, боковыми и главными водоразделами. Линия, соединяющая наиболее пониженные точки водосбора, называется логом или руслом. Боковые поверхности, ограниченные водоразделом и руслом — склоны водосбора. Основными геометрическими характеристиками водосборов являются:

* площадь водосбора, км2;

* длина главного лога, км;

* уклон главного лога, ‰.

В данном курсовом проекте способ подбора отверстий малых водопропускных сооружений основывается на следующих положениях:

— расчет выполняется применительно к доминирующему виду стока только на расход воды наименьшей вероятности превышения;

— в случае преобладания расходов ливневого стока отверстия подбираются с учетом аккумуляции;

— производится ограниченное число проверок сохранности водопропускного сооружения:

1) в случае допущения аккумуляции воды расход, пропускаемый сооружением, должен быть не менее одной трети расхода притока;

2) бровка основной площадки земляного полотна в пределах возможной ширины разлива воды должна возвышаться над уровнем подпертой воды не менее чем на 0,5 м;

3) высота насыпи в месте размещения сооружения должна удовлетворять конструктивным требованиям.

Исходные данные: Костромская область — 5-й ливневый район, 3 группа климатических районов. Площади водосборов определены по карте.

Расходы воды определены с использованием номограммы расходов ливневого стока. Подбор труб выполнен с помощью графиков водопропускной способности.

Расчеты сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Ведомость малых водопропускных сооружений

Расчёт минимальной высоты мостового перехода:

Приближенно длина моста вычислена по формуле:

Согласно таблицам П4.2 и П4.3 методических указаний приняты металлические типовые пролетные строения с расчетными пролетами:

1 вариант: 33,6 м (езда поверху) х 160 м (езда понизу) х 66 м (езда поверху);

2 вариант: 55 м (езда поверху) х 160 м (езда понизу) х 66 м (езда поверху).

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ И СТРОИТЕЛЬНОЙ СТОИМОСТИ ВАРИАНТОВ Вариант 1 (Восточный). Руководящий уклон 8‰

Стоимость земляных работ

где

Qз.р. — суммарный объем земляных работ, тыс. м3; Qз. р = 464,7 тыс. м3 (определен с помощью программы «Prof»);

аз.р. — средняя стоимость разработки 1 м³ земляных работ, руб.

Для определения стоимости 1 м³ земляного полотна вычислен покилометровый объем земляных работ:

По вычисленному значению определена категория трудности строительства 3

>

Стоимость искусственных сооружений Стоимость труб определена в таблице 6.1

Средняя высота моста

м где ;

Суммарная стоимость искусственных сооружений Стоимость верхнего строения пути где квсп — стоимость 1 км верхнего строения пути, тыс.р.: кв.с.п =103,32 для прямого участка пути и кривых радиусом более 1200 м при эпюре шпал 1840 шт/км.; кв.с.п =109,56 — для кривых радиусом менее 1200 м при эпюре шпал 2000 шт/км.;

L — длина линии, км: L = 13,7 км.

Стоимость линейных устройств определена по формуле:

Клин = (кпт + кэн + кэи)· L, где кпт — стоимость подготовки территории строительства, кпт = 20,9 тыс. руб.

кэн — стоимость устройств энергетического хозяйства, кэн = 28,2 тыс. руб.

кэи — стоимость эксплуатационного инвентаря и инструмента, отнесенная на 1 км длины линии, кэи = 1,3 тыс. руб.

Клин = (20,9 + 55,8 + 28,2 + 1,3) · 13,7 = 690,5 тыс. руб.

Стоимость объектов жилищного строительства Кж = кж · L,

Кж = 156 · 13,7 = 2137,2 тыс. руб.

где кж — стоимость объектов жилищно-гражданского назначения, отнесенная на 1 км длины линии, кж = 156 тыс. руб при грузонапряженности нетто в грузовом направлении на 5-й год эксплуатации 12,5 млн.т./год.

Общая строительная стоимость линии К = б · (Кз.р. + Кис. + Кв.с.п + Клин) + Кж К = 1,4 · (1115+1104,2+1426,5+690,5)+2137,2 = 8,2 млн руб.

Вариант 2 (Западный). Руководящий уклон 10‰

Стоимость земляных работ

Qз.р = 458,5 тыс. м3 (определен с помощью программы «Prof»);

Стоимость искусственных сооружений Стоимость труб определена в таблице 6.1

Средняя высота моста

м где ;

Суммарная стоимость искусственных сооружений Стоимость верхнего строения пути кв.с.п =103,32 тыс. руб. для прямого участка пути и кривых радиусом более 1200 м при эпюре шпал 1840 шт/км.; кв.с.п =109,56 тыс. руб.- для кривых радиусом менее 1200 м при эпюре шпал 2000 шт/км.;

L = 13,1 км.

Стоимость линейных устройств определена по формуле:

Клин = (кпт + кэн + кэи)· L, где Клин = (20,9 + 55,8 + 28,2 + 1,3) · 13,1 = 660,2 тыс. руб.

кпт — стоимость подготовки территории строительства, кпт = 20,9 тыс. руб.

кэн — стоимость устройств энергетического хозяйства, кэн = 28,2 тыс. руб.

кэи — стоимость эксплуатационного инвентаря и инструмента, отнесенная на 1 км длины линии, кэи = 1,3 тыс. руб.

Стоимость объектов жилищного строительства Кж = кж · L,

Кж = 156 · 13,1 = 2043,6 тыс. руб.

где кж — стоимость объектов жилищно-гражданского назначения, отнесенная на 1 км длины линии, кж = 156 тыс. руб при грузонапряженности нетто в грузовом направлении на 5-й год эксплуатации 12,5 млн.т./год.

Общая строительная стоимость линии К = б · (Кз.р. + Кис. + Кв.с.п + Клин) + Кж К = 1,4 · (1100+1171,4+1362,4+660,2)+2043,6 = 8,05 млн руб.

Таблица 7.1

Строительная стоимость вариантов трассы (в млн.руб.)

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ ПО ВАРИАНТАМ Вариант 1 (Восточный). Руководящий уклон 8 ‰

Определение количества поездов б — коэффициент перехода от весовой нормы к средней массе состава б = 0,8

з — коэффициент тары з = 0,65

Средняя масса состава:

Число грузовых поездов в направлении «туда»:

Число грузовых поездов в направлении «обратно» с учетом порожних вагонов:

Коэффициент приведения эксплуатационных расходов на пассажирский поезд к грузовому:

Приведенное число поездов в направлении «туда» и «обратно»:

Определение расходов по пробегу одного поезда Расчет выполнен в групповой системе. В качестве измерителя принято количество поездо-км. С использованием таблиц определены затраты по движению поезда на каждом элементе продольного профиля. Результаты представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2

Эксплуатационные расходы по пробегу поездов (Восточный вариант)

Определение годовых эксплуатационных расходов по пробегу поездов Эксплуатационные расходы по содержанию постоянных устройств где сi — стоимость i-го устройства, пропорционального длине линии, тыс. руб. на 1 км Таблица 8.4

Нормы эксплуатационных расходов по содержанию постоянных устройств

Общие эксплуатационные расходы Вариант 2 (Западный). Руководящий уклон 10 ‰

Определение количества поездов Число грузовых поездов в направлении «туда»:

Число грузовых поездов в направлении «обратно» с учетом порожних вагонов:

Коэффициент приведения эксплуатационных расходов на пассажирский поезд к грузовому:

Приведенное число поездов в направлении «туда» и «обратно»:

Определение расходов по пробегу одного поезда Таблица 8.2.1

Эксплуатационные расходы по пробегу поездов (Западный вариант)

Определение годовых эксплуатационных расходов по пробегу поездов

Эксплуатационные расходы по содержанию постоянных устройств Общие эксплуатационные расходы Таблица 8.5

Эксплуатационные показатели вариантов трассы

9. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ Сравнение по сроку окупаемости.

К1, К2 — строительные стоимости вариантов, млн.руб.;

С1, С2 — эксплуатационные расходы вариантов, млн.руб./год.

Так как срок окупаемости дополнительных капиталовложений в пользу более дорогого варианта менее нормативного срока (10 лет), то к строительству принят 1-й более дорогой вариант трассы (Восточный).

Сравнение по затратам.

Так как затраты в первом варианте получились меньше, то к дальнейшему рассмотрению принят 1-й вариант трассы (Восточный).

проектирование железный дорога

1. Проектирование участка железной дороги: Методические указания к курсовому проектированию/ Под редакцией И. И. Кантора. — М: МИИТ, 2005. Бучкин В. А., Кантор И. И., Копыленко В.А.

2. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог». «Определение эксплуатационных расходов и капиталовложений в подвижной состав при проектировании железной дороги». /Москва-1985

3. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог». «Определение строительной стоимости при проектировании железных дорог"/ Москва-1986

4. Копыленко В. А. «Гидравлические характеристики малых водопропускных сооружений» /Москва — 1985

5. Изыскания и проектирование железных дорог. Учебник. Изд. «Транспорт». И. В. Турбин / 1989

6. СТН Ц-01−95

7. Учебные лекции по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог».