ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ 1 страница
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет транспорта»
Кафедра «Общетранспортные проблемы»
В. А. ЗАХАРОВ
ОБЩИЙ КУРС ТРАНСПОРТА
(для технических специальностей)
Учебно-методическое пособие
Гомель 2007
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет транспорта»
Кафедра «Общетранспортные проблемы»
В. А. ЗАХАРОВ
ОБЩИЙ КУРС ТРАНСПОРТА
(для технических специальностей)
Учебно-методическое пособие
Одобрено методическими комиссиями факультетов
УПП и ФБО
Гомель 2007
УДК 656.0 (075.8)
ББК 39
З – 38
Р е ц е н з е н т – заведующий кафедрой «Управление эксплуатационной работой» канд. техн. наук, доцент В.Г.Кузнецов (УО «БелГУТ»)
Захаров, В.А.
З38 Общий курс транспорта (для технических специальностей): учеб.-метод. пособие/ В.А.Захаров; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2007. – 91 с.
ISBN 985-468-092-4
Приводятся методические основы выполнения самостоятельных и расчетно-графических работ, исходные данные для них и примеры выполнения. Предназначено для выполнения самостоятельных и расчетно-графических работ.
УДК 656.0(075.8)
ББК 39
ISBN 985-468-092-4 © В. А. Захаров 2007
© УО «БелГУТ» , 2007
Введение
Данное пособие содержит задания для студентов электротехнических специальностей на выполнение расчетно-графических, самостоятельных и контрольных работ с методическими рекомендациями по их выполнению и конкретными примерами решения поставленных задач.
Тематика заданий следующая:
1Проектирование продольного и поперечного профилей железнодорожной магистрали.
2 Составление графиков движения поездов.
3 Построение картограмм пассажиропотоков на пригородных участках и расчет величины пассажирооборота.
4 Расчет технико-эксплуатационных показателей работы транспортного
предприятия.
5 Расчет рабочих парков и производительности транспортных средств.
Студенты безотрывной формы обучения выполняют в соответствии с учебно-методическими картами контрольные работы, задания на которые формируются на основе части вышеперечисленной тематики.
Перед началом выполнения первого задания студент должен выбрать из приложения А семизначный учебный шифр, используя для этого три последние цифры номера зачетной книжки. Если номер зачетной книжки превышает максимальный, имеющийся в таблице, студент должен уменьшить номер книжки на 500 и результат использовать для нахождения учебного шифра. Этот учебный шифр применяется для выбора исходных данных во всех заданиях. Порядок его использования для всех таблиц с исходными данными, кроме таблицы 3.1, следующий. Каждая цифра шифра соответствует определенной графе таблицы, а именно: первая слева − первой графе таблицы, следующая − второй и т. д. Самая последняя цифра шифра будет относиться к седьмой графе таблицы. Из графы таблицы выбирается строчка, по значению соответствующая цифре шифра. Допустим, имеем шифр 5261438. По нему из таблиц задания будут взяты: из первой графы − строка под номером 5, из второй − под номером 2, из третьей − под номером 6 и т. д. Например, из таблицы 2.1 по этому шифру получаем следующие исходные данные: насыпь высотой 4 м, первая категория железной дороги с двумя путями, радиус кривой − 2500 м, ширина резерва − 8 м, поперечный уклон местности 1/25 влево, грунт − песок мелкий.
В третьем задании при использовании таблицы 3.1 первые пять цифр шифра соотносят не с графами таблицы, а с элементами (перегонами) участка, и по значению первой цифры шифра берут данные столбцов 1−5 и присваивают их первому перегону, по значению второй цифры шифра − данные этих же столбцов второму перегону и т. д. По шестой и седьмой цифрам принимаются данные об отправлении пассажирских поездов со станций А и Е.
Задания № 1 и 2 выполняются на листах миллиметровой или чертежной бумаги формата A3 (420´297), задание № 3 – на специальном бланке. Все расчетно-графические работы брошюруются и в таком виде сдаются преподавателю после защиты. Форма листа обложки приведена в пособии [1].
Графическая часть должна иметь угловой штамп, форма которого приведена в приложении Б. В нем должно быть полное наименование работы, семизначный шифр студента, наименование учебной группы, фамилия автора работы и руководителя, подпись студента, дата исполнения, использованный масштаб и наименование дисциплины.
Расчетная часть при небольшом объеме может помещаться на одном листе с графической частью. В других случаях ее следует изложить на листах белой бумаги формата А4. Рабочая программа курса приведена в приложении В. Порядок работы с программой пересчета исходных данных приведен в приложении Г.
Задание №1
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
ТРАНСПОРТНОЙ МАГИСТРАЛИ
Исходные данные
Отметки земли, протяженность элементов профиля и наличие кривых на магистрали (таблица 1.1).
Требуется
Вычертить на миллиметровой бумаге продольный профиль железной
дороги, показав на нем отметки земли, проектные и рабочие отметки, начало и конец кривых и т. д.
Порядок выполнения работы
1 Основные нормативы продольного профиля
Нормы проектирования и строительства железных дорог колеи 1520 мм в Республике Беларусь установлены в качестве государственных строительных норм (БНБ 3.03.01−98) и представляют собой аутентичный текст межгосударственных строительных норм 3.03.01−95 «Железные дороги колеи 1520».
Таблица 1.1 − Отметки земли, длины элементов пути и параметры кривых
| Значение цифр шифра | Длина элемента, м | Параметры кривых | Порядковый номер цифры шифра | |||||||||||
| Отметки земли | ||||||||||||||
| 34,00 | ||||||||||||||
| У = 15º | 33,75 | 30,24 | 36,82 | 38,25 | 32,50 | 31,50 | 34,05 | |||||||
| Р = 1000 | 35,00 | 37,50 | 36,75 | 40,00 | 29,50 | 35,00 | 36,66 | |||||||
| 37,96 | 32,50 | 37,06 | 37,42 | 23,50 | 37,06 | 38,24 | ||||||||
| 32,60 | 30,50 | 38,25 | 35,00 | 22,50 | 32,60 | 30,50 | ||||||||
| 35,75 | ||||||||||||||
| 34,05 | 33,50 | 33,75 | 33,03 | 30,00 | 35,47 | 34,05 | ||||||||
| 35,75 | 31,50 | 35,00 | 37,16 | 26,40 | 34,05 | 36,66 | ||||||||
| 37,03 | 28,00 | 37,96 | 38,24 | 26,80 | 35,75 | 38,24 | ||||||||
| 37,06 | 27,00 | 34,05 | 35,60 | 26,82 | 33,75 | 30,50 | ||||||||
| 38,25 | ||||||||||||||
| 38,24 | 26,82 | 35,47 | 32,77 | 27,00 | 38,25 | 32,53 | ||||||||
| 37,16 | 26,80 | 32,60 | 32,50 | 27,50 | 37,96 | 35,60 | ||||||||
| 33,03 | 26,40 | 37,03 | 30,50 | 29,30 | 37,03 | 36,92 | ||||||||
| 30,00 | 23,75 | 38,24 | 39,25 | 28,25 | 37,74 | 31,00 | ||||||||
| 37,42 | ||||||||||||||
| 35,00 | 35,00 | 37,16 | 37,50 | 33,75 | 37,66 | 27,02 | ||||||||
| 27,52 | 35,75 | 33,03 | 30,30 | 37,06 | 32,53 | 33,27 | ||||||||
| 30,50 | 34,05 | 35,00 | 30,00 | 35,00 | 39,50 | 32,00 | ||||||||
| 32,50 | 37,06 | 37,42 | 32,50 | 37,03 | 37,92 | 32,90 | ||||||||
| 32,77 | ||||||||||||||
| 31,50 | 38,25 | 30,00 | 26,82 | 37,96 | 34,50 | 30,50 | ||||||||
| 23,50 | 37,96 | 32,77 | 27,50 | 35,47 | 28,02 | 27,00 | ||||||||
| 27,50 | 35,47 | 32,50 | 26,40 | 32,60 | 30,00 | 26,40 | ||||||||
| 27,00 | 37,06 | 27,52 | 27,00 | 34,05 | 33,00 | 27,50 | ||||||||
| 26,82 | ||||||||||||||
| 26,80 | 32,60 | 30,50 | 33,50 | 35,75 | 32,27 | 34,70 | ||||||||
| 26,40 | 33,03 | 33,00 | 34,00 | 37,42 | 33,40 | 34,05 | ||||||||
| 25,00 | 35,00 | 35,00 | 34,75 | 35,00 | 31,50 | 35,47 | ||||||||
| 22,50 | 32,50 | 30,40 | 38,31 | 30,50 | 25,90 | 37,03 | ||||||||
| 37,50 | ||||||||||||||
| 35,00 | 32,77 | 28,50 | 32,10 | 32,77 | 32,50 | 37,96 | ||||||||
| 32,60 | 30,50 | 26,00 | 36,00 | 32,50 | 33,50 | 32,60 | ||||||||
| 34,05 | 37,42 | 29,50 | 34,30 | 37,42 | 30,00 | 35,75 | ||||||||
| 37,08 | 37,16 | 26,40 | 35,22 | 38,24 | 34,82 | 33,75 | ||||||||
| 38,25 | ||||||||||||||
| 37,06 | 38,24 | 27,00 | 37,28 | 37,16 | 26,40 | 35,00 | ||||||||
| 36,47 | 40,00 | 26,80 | 37,31 | 33,03 | 27,00 | 37,06 | ||||||||
| 35,75 | 37,52 | 26,82 | 38,00 | 38,05 | 29,50 | 38,25 | ||||||||
| 37,96 | 40,00 | 28,25 | 35,00 | 33,30 | 29,75 | 38,05 | ||||||||
| 33,75 | ||||||||||||||
| 37,16 | 30,50 | 35,50 | 37,42 | 26,00 | 35,00 | 33,03 | ||||||||
| 40,00 | 34,50 | 37,46 | 40,00 | 28,50 | 37,96 | 37,16 | ||||||||
| 35,00 | 37,50 | 33,10 | 36,24 | 29,50 | 38,25 | 30,42 | ||||||||
| 30,50 | 31,50 | 35,25 | 37,16 | 34,00 | 37,06 | 35,00 | ||||||||
Продолжение таблицы 1.1
| Значение цифр шифра | Длина элемента, м | Параметры кривых | Порядковый номер цифры шифра | |||||||||
| Отметки земли | ||||||||||||
| 32,77 | ||||||||||||
| У = 100 | 32,50 | 32,50 | 34,55 | 33,03 | 26,82 | 37,08 | 30,50 | |||||
| Р = 1200 | 37,52 | 30,00 | 34,97 | 37,60 | 28,12 | 32,60 | 32,50 | |||||
| 37,42 | 33,50 | 37,53 | 30,50 | 26,40 | 35,47 | 32,77 | ||||||
| 33,03 | 27,00 | 37,56 | 32,77 | 25,90 | 35,47 | 37,42 | ||||||
Железные дороги разделяются на категории в зависимости от роли в общей транспортной сети и грузонапряженности (таблица 1.2).
Таблица 1.2 − Классификация железнодорожных линий
| Категория линии | Назначение железнодорожной линии | Расчетная годовая приведенная грузонапряженность (нетто в грузовом направлении на 10-й год эксплуатации, млн т∙км/км) |
| Скоростные | Железнодорожные магистральные линии для движения пассажирских поездов со скоростями 160–200 км/ч | – |
| Особо грузонапрженные | Железнодорожные магистральные линии для большого объема грузовых перевозок | Свыше 50 |
| I | Железнодорожные магистральные линии | 30–50 |
| II | Железнодорожные магистральные линии | 15–30 |
| III | Железнодорожные магистральные линии | 8–15 |
| IV | Железнодорожные линии | До 8 |
| – | Внутристанционные соединительные линии и подъездные пути | Независимо от грузонапряженности |
Продольный профиль транспортной магистрали – это развернутая проекция трассы линии на вертикальную плоскость. Элементами продольного профиля являются горизонтальные и наклонные отрезки пути. Крутизна наклона элемента характеризуется его уклоном, представляющим собой отношение разности высот точек по концам элемента h к горизонтальному расстоянию между ними L (рисунок 1.1), т. е.
. (1.1)
Поскольку в расчетах неудобно использовать числа с несколькими начальными нулями, полученное значение i умножается на 1000, обозначается значком ‰ и называется уклоном в тысячных. Например, на расстоянии L = = 1000 м разность высот составляет 5 м. Тогда уклон будет 5 ‰ (пять тысячных). В зависимости от направления движения уклоны разделяются на п о д ъ е м ы и с п у с к и. Горизонтальные элементы профиля называются п л о щ а д к а м и. При проектировании профиля крутизна уклонов отдельных элементов может быть разной, но не должна превышать величины руководящего уклона, принятого для данной линии.
Р у к о в о д я щ и м называется наибольший затяжной подъем на участке, по величине которого устанавливается норма массы состава поезда при одиночной тяге и расчетно-минимальной скорости движения. Этот подъем не может быть преодолен за счет накопленной кинетической энергии.
На новых железнодорожных линиях руководящий уклон в грузовом направлении не должен превышать 9 ‰ − на особо грузонапряженных линиях, 12 ‰ − на линиях I категории, 15 ‰ − на линиях II категории, 20 ‰ − на линиях III категории, 30 ‰ − на линиях IV категории. На новых скоростных магистралях руководящий уклон не должен превышать 20 ‰.
Важное значение при проектировании продольного профиля имеет алгебраическая разность смежных уклонов
. (1.2)
Определим для условий, представленных на рисунке 1.2, алгебраическую разность смежных уклонов. При этом уклон подъема принимается со знаком «+», а спуска – со знаком «−»:
; 
;
; 
;
.
 |
Длина элементов профиля, как правило, не должна быть менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, которая на Белорусской железной дороге равна 850 м. При такой длине алгебраическая разность сопрягаемых уклонов не должна превышать норм, указанных в таблице 1.3.
Смежные элементы продольного профиля, алгебраическая разность которых превышает указанную в таблице, следует сопрягать посредством разделительных площадок или элементов переходной крутизны длиной не менее, чем указанной в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Нормы алгебраической разности сопрягаемых уклонов и длин разделительных элементов
| Категория линии | Норма алгебраической разности сопрягаемых уклонов, ‰ | Норма длины разделительных элементов, м | |
| рекомендуемая | максимально допустимая | ||
| Скоростная | |||
| Особогрузонапряженная | |||
| I | |||
| II | |||
| III | |||
| IV |
Смежные прямолинейные элементы продольного профиля сопрягаются в вертикальной плоскости кривыми радиусом 20 км − на скоростных линиях, 15 км − на линиях I и II категорий, 10 км − на особо грузонапряженных линиях и линиях III категории, 5 км − на железных дорогах IV категории.
При проектировании продольного профиля учитывается также наличие в плане круговых и переходных кривых и их параметры: угол поворота (α), длина кривых (К и l), тангенс (Т) и радиус круговой кривой (R). На рисунке 1.3 показаны эти параметры. Для их определения используются следующие формулы:
; 
. (1.3)
Длину переходной кривой определяют по более сложной методике и поэтому студентам рекомендуется принимать ее в диапазоне от 40 до 100 м кратной 20 м.
2 Рекомендации по построению продольного профиля
железнодорожной линии
Построение продольного профиля производится на листе миллиметровой бумаги формата A3 в масштабе: для горизонтальных расстояний − 1:10000, для вертикальных − 1:200. Допускается с разрешения преподавателя по вертикали использование старого стандарта − 1:1000. Категорию железной дороги следует взять из таблицы 2.1 по третьей цифре шифра.
Точки перелома профиля и их проектные отметки студент выбирает самостоятельно из условия минимума объема земляных работ. Это условие будет выполнено, если трасса максимально приближена к поверхности земли и объемы вынутого и подсыпанного грунта примерно одинаковы (площади над трассой в выемках и под нею на насыпях примерно равны). При этом необходимо соблюдать следующие т р е б о в а н и я:
число элементов профиля должно быть не менее 4;
длина элемента не должна быть менее 425 м;
уклоны не должны быть круче руководящего;
не превышать норму алгебраической разности смежных уклонов;
не допускается проектировать перелом профиля в пределах переходной кривой;
в выемках длиной более 400 м продольный профиль следует проектировать уклонами одного направления либо выпуклого очертания. При этом крутизну уклонов следует принимать не менее 2 ‰. Недопустимо в выемках любой длины проектировать вогнутый профиль.
Пример построения продольного профиля транспортной магистрали приведен на рисунке 1.4. Начинать построение продольного профиля рекомендуется с разделения строки «Расстояния» на пикеты и километры. В этой строке кроме пикетажа отмечаются также точки земной поверхности из задания с показом расстояний до пикетов или до ближайших заданных точек земной поверхности на данном пикете. Ширину строки «Расстояния» принимают равной 10 мм.
Ниже данной строки пишут номера пикетов и изображают план линии в виде прямых и кривых участков. Последние показывают в виде скобок, внутри которых записывают угол поворота (У = α), радиус (Р = R), тангенс кривой (Т), длину круговой (К) и переходной (1) кривых. Длина скобки должна в масштабе соответствовать длине кривой (К), ширина равна 5 мм. Ниже плана линии показывают километровые знаки с указанием номеров. На изображение перечисленного ниже строки «расстояния» отводится 45 мм.
Выше строки «Расстояния» расположена строка с отметками земли, называемыми также «черными отметками» (15 мм), которые берутся из задания или рассчитываются. В число последних входят отметки пикетов, не отраженные в задании, а также будущие переломы профиля. По черным отметкам в верхней части рисунка наносятся в масштабе ординаты земли и попарно соединяются отрезками прямых линий.
Рисунок 1.4 – Пример построения продольного профиля железнодорожной линии
Полученное таким образом продольное сечение земной поверхности анализируется и выбирается вариант прокладки трассы на основе изложенных выше принципов и ограничений. Результатом является эскизная линия будущего продольного профиля железной дороги, состоящая из элементов (уклонов и площадок), каждый из которых представляет собой отрезок прямой. По конечным точкам этих отрезков находят разность высот
. (1.4)
Разность высот (м) относят к длине элемента Lк (м) и получают величину уклона, ‰ («+» – подъем, «–» – спуск):
. (1.5)
Полученное значение округляется до целого числа или одного знака после запятой и записывается в строку «Уклоны» над наклонной или горизонтальной линией. Ниже линии записывается длина элемента Lк. Если перелом профиля не совпадает с пикетом, то рядом с вертикальной линией в этой строке записывают расстояние до ближайшего пикета. Ширина строки 10 мм.
После выполнения этих расчетов по всей длине трассы эскизную линию рекомендуется убрать, так как после округления iк ранее принятые ординаты точек перелома изменятся. Их необходимо определить на основе расчетов, которые начинают с первого элемента. Ордината его начала записывается в строку «Отметки бровки земляного полотна», «красные отметки» и используется для расчета ординаты следующей точки перелома профиля (h − в м, L − в км):
. (1.6)
Ее записывают как «красную отметку», отмечая в масштабе на продольном профиле точку, которую соединяют с предыдущей. После прохода по всей трассе получают продольный профиль линии.
Следующим этапом является расчет ординат точек внутри каждого элемента профиля. Они должны быть указаны для каждого пикета, каждой отмеченной в задании точки земли. Завершающим этапом является расчет и нанесение на чертеж рабочих отметок, которые получают как разность «красных» и «черных» отметок. Рабочая отметка – это высота насыпи или глубина выемки по оси трассы. Она вычисляется относительно бровок земляного полотна. Записывают рабочие отметки над линией трассы для насыпей и под линией для выемок.
Красным цветом показывают в таблице план линии и все надписи под ним, проектные уклоны, отметки проектной бровки земляного полотна; на графике – саму линию продольного профиля, рабочие отметки, вертикальные линии, проведенные в местах перелома профиля.
Задание №2
Проектирование поперечного профиля
ЖеЛЕЗНОДОРОЖНОЙ магистрали
Исходные данные
Характеристики поперечного профиля железнодорожной магистрали (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Характеристики поперечного профиля железной дороги
| Цифра шифра | Вид профиля | Рабочая отметка, м | Категория линии и число путей | Радиус кривой, м | Ширина резерва или кавальера, м | Поперечный уклон местности | Род грунта |
| Насыпь | ОГ/2* | 1/20 вправо | Скальный слабовыветривающийся | ||||
| Насыпь | 1/2 | – | 1/20 влево | Скальный слабовыветривающийся | |||
| Выемка | 2/1 | 1/25 вправо | Скальный легковыветриващийся** | ||||
| Выемка | 3/1 | – | 1/25 влево | Глинистый | |||
| Насыпь | 4/1 | 1/10 влево | Щебенистый | ||||
| Насыпь | С/2* | – | 1/10 влево | Глинистый | |||
| Выемка | 1/2 | – | Глинистый | ||||
| Выемка | 2/2 | – | – | Песок гравелистый | |||
| Насыпь | 3/1 | 1/15 вправо | Песок мелкий | ||||
| Выемка | 4/1 | – | 1/15 влево | Щебенистый | |||
| * ОГ – особогрузонапряженная линия; С – скоростная линия. ** При сочетании «насыпь» и «скальный легковыветривающийся грунт» последний заменить на скальный слабовыветривающийся. |
Требуется