Анализ овладения перевозками. Проектирование реконструкции существующей железнодорожной линии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МПС Российской Федерации

Уральский государственный университет путей сообщения

Строительный факультет

Кафедра "Путь и железнодорожное строительство"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: "Изыскания и проектирование железных дорог"

на тему: "Анализ овладения перевозками. Проектирование реконструкции существующей железнодорожной линии"

Выполнил: ст. группы СЖД - 420 к.т.н.

Окишев И.А.

Проверил: доцент Каменцев В.В.

Екатеринбург - 2004

Содержание

Введение

1. Определение и содержательная постановка задачи анализа овладения перевозками

1.1 Мощность линии

1.2 Основные технические параметры проектирования

1.3 Техническое состояние линии

1.4 Схема овладения перевозками

1.5 Анализ овладения перевозками

1.6 Конкретная постановка задачи анализа овладения перевозками для практического решения

1.7 Сравнение вариантов схем овладения перевозками

1.7.1 Сравнение вариантов по строительным расходам

1.7.2 Сравнение вариантов по эксплуатационным расходам

1.8 Проектные решения по увеличению веса поезда на перегоне

2. Содержательная постановка задачи реконструкции трассы

2.1 Постановка задачи

2.2 Трасса как объект проектирования

2.3 Виды технических решений при реконструкции устройств и сооружений

2.4 Анализ параметров существующих устройств и сооружений трассы

3. Проектирование реконструкции продольного и поперечных профилей

3.1 Общие положения

3.2 Проектирование продольного профиля

3.3 Принцип проектирования поперечных профилей

4. Выправка кривой методом угловых диаграмм

4.1 Общие положения

4.2 Построение угловой диаграммы существующей сбитой кривой

5. Смещение оси пути на прямой

Литература

Введение

Каждая железнодорожная линия проектируется и строится для удовлетворения потребностей народного хозяйства в осуществлении на этой дороге грузовых и пассажирских перевозок. Ожидаемые параметры перевозок определяются на основании экономических изысканий и являются основными исходными данными для установления параметров проектирования всех устройств и сооружений железной дороги, ее технического оснащения и методов организации всей эксплуатационной работы. В связи с постоянным увеличением объемов производства в нашей стране размеры перевозок, выполняемые железными дорогами постоянно и непрерывно растут. В соответствии с этим потребную провозную способность и связанную с ней потребную пропускную способность следует рассматривать как непрерывно возрастающие функции времени. Для осуществления нормальной и бесперебойной перевозочной работы необходимо на всех этапах эксплуатации железной дороги обеспечить соответствие между потребной и возможной провозной способностями или между потребной и возможной пропускной способностями. При этом всегда требуется обеспечить превосходство возможной над потребной пропускной способностями или в крайнем случае их равенство.

Данный курсовой проект имеет цель научить оценивать провозную и пропускную способность существующей линии и запланировать меры по ее увеличению. В первой части проекта называемой "Анализ овладения перевозками" изучаются инженерные методы, позволяющие анализировать развитие железной дороги на расчетные годы и соответственно планировать деятельность, направленную на бесперебойность движения поездов и темпы роста перевозок. Вторая часть проекта называемая "Проект реконструкции участка железнодорожной линии" содержит решения и их инженерное обоснование для реконструкции существующего участка железнодорожной линии. реконструкция железнодорожная инженерный способность

1. Определение и содержательная постановка задачи анализа овладения перевозками

1.1 Мощность линии

Мощность линии - это максимальный объем грузов, который линия может перевезти за единицу времени при полном использовании мощности устройств и сооружений.

Главный показатель производительности и мощности устройств железной дороги ? ее провозная способность. Провозная способность в грузовом движении определяется двумя параметрами:

? массой грузовых поездов;

? пропускной способностью железной дороги по грузовому движению.

Ожидаемые размеры грузовых перевозок определяют потребную провозную способность. Определяется она на основании экономических изысканий.

Наличная провозная способность ? максимально возможная провозная способность линии при полном использовании мощности основных устройств, сооружений и их параметров.

Для обеспечения бесперебойной провозной работы необходимо на всех этапах эксплуатации железной дороги обеспечить соответствие между потребной и возможной провозной способностями, при которых на всех этапах работы дороги обеспечивалось условие: ,

где Г_В ? возможная провозная способность;

Г_П ? потребная провозная способность;

Общая формула мощности линии:

где ? Количество грузовых поездов, которые может пропустить линия по перегонам в сутки месяца максимальной грузонапряженности.

Возможную провозную способность можно определить следующей формулой:

где 365 ? количество дней в году;

Q_вн ? весовая норма грузового состава;

ц ? коэффициент перехода от веса нетто к весу брутто, равен 0.7;

? число грузовых поездов при параллельном обыкновенном графике их движения;

г_д ? коэффициент дополнительного запаса пропускной способности, принимается равным 0.85;

n_п ? число пассажирских поездов;

е_п ? коэффициент съема пассажирскими поездами грузовых;

n_сб ? число сборных поездов;

е_сб ? коэффициент съема сборными поездами;

г ? коэффициент внутригодичной неравномерности;

Мощность, с которой линия сдается в эксплуатацию называется расчетной мощностью.

Пропускная способность ? это способность линии пропускать максимальное количество поездов.

Частным случаем мощности линии является расчетная пропускная способность по грузовому движению при параллельном графике движения поездов, вычисляемая по формуле:

,

где 1440 ? количество минут в сутках;

t_тех ? время на выполнение технологических операции в "окно", принимается равным 60 мин;

б_н ? коэффициент надежности сооружений и устройств;

? период графика движения поездов, мин.

Комплексные параметры от которых зависит мощность линии:

? весовая норма;

? расчетная пропускная способность.

Весовая норма зависит от руководящего уклона, вида тяги, типа локомотива, от длин станционных путей и приемоотправочных путей.

Пропускная способность зависит от количества путей и норм размещения раздельных пунктов, от вида СЦБ и связи, от графика движения.

Выбирая значения каждого из перечисленных технических параметров, мы получаем вариант комплексных параметров.

1.2 Основные технические параметры проектирования

Основные технические параметры проектирования ? это параметры, характеризующие мощность линии.

В практике проектирования для расчетов используется расширенный состав ОТПП.

Выделяются три группы ОТПП:

1. Параметры постоянных устройств, которые определяют положение трассы на местности, требуют больших затрат при их изменении. К таковым относятся: руководящий уклон, число путей, нормы размещения раздельных пунктов, длины перегонов;

2. Параметры подвижного состава, характеризующие техническую оснащенность линии. Это: вид тяги, тип локомотива, путевое развитие линии, СЦБ, тип вагонов;

3. Параметры технологии, способов организации движения поездов. К ним относятся: тип графика, тип скрещения, станционные интервалы, межпоездные интервалы, коэффициент пакетности, число поездов в пакете.

Изменение параметров постоянных устройств в процессе эксплуатации линии сопряжено со значительными трудностями и значительными капитальными вложениями, которые могут сделать реконструкцию нецелесообразной.

Изменение технического оснащения хотя и требует дополнительных капитальных вложений, но как правило, в меньших размерах, а также и в изменении графиков движения.

Изменение технического оснащения и способов организации движения поездов можно делать с меньшими затратами и большей эффективностью путем предусмотрения этих изменений в проектных решениях, в выборе соответствующих ОТПП постоянных устройств.

Комплекс технических параметров постоянных устройств, технического оснащения и способов организации движения поездов определяет соответствующий уровень возможной провозной способности Г_в, который обеспечивает нормальную работу дороги при условии: .

К моменту Г_в=Г_п следует провести мероприятия, обеспечивающие новый уровень возможной провозной способности, что как правило, требует дополнительных капитальных вложений.

1.3 Техническое состояние линии

Техническое состояние линии - это комплекс определенных основных технических параметров проектирования, которому соответствует определенная мощность линии, определенные основные устройства и сооружения и их параметры, определенные единовременные капиталовложения k_j; определенные зависимости во времени, значение и структура ежегодных эксплуатационных затрат.

Изменение хотя бы одного из компонентов этого комплекса приводит к другой системе.

Анализ овладения размерами перевозок просчитывается на срок до 15 лет и на более отдаленные в перспективу годы.

1.4 Схема овладения перевозками

Последовательное изменение состояния во времени, или последовательный переход из одного состояния в другое, начинается с начального и завершается конечным, является схемой овладения перевозками.

Рисунок 1. Схема овладения перевозками

Задаваясь разными вариантами ОТПП и считая мощность на 2, 5, 10, 15 годы, получим вариант мощностей линии.

На данном рисунке показаны четыре возможных варианта схем овладения перевозками:

1. TC_k;

2. TC₀ ? TC_k;

3. TC₀ ? TC₁ ? TC_k;

4. TC₁ ? TC_k.

Таким образом, комбинируя между собой технические состояния, можно получить разные варианты поэтапного наращивания мощности линии.

1.5 Анализ овладения перевозками

Весь комплекс расчетов, связанных с назначением технических состояний и выявления оптимальной схемы овладения перевозками.

При проектировании новых линии анализ овладения перевозками осуществляется:

? для обоснования первоначальной технической мощности; одновременно выбирается оптимальная схема овладения перевозками;

? для выбора оптимальной схемы овладения перевозками при известном настоящем состоянии.

1.6 Конкретная постановка задачи анализа овладения перевозками для практического решения

Начальное техническое состояние линии:

1. Параметры постоянных устройств:

? руководящий уклон: i_р=15%;

? число главных путей: 1;

? раздельные пункты размещены по нормам ТУ 1953 г.

? длины перегонов: от 16.4 до 18.4 км;

? минимальная длина приемоотправочных путей: 850 м;

? ширина основной площадки земполотна: 5.8 м;

2. Параметры подвижного состава:

? вид тяги: тепловозная;

? локомотив: 2ТЭ 116;

? средневзвешенная квадратичная скорость: V_ср.кв.=52 км/ч;

? устройство СЦБ: ПАБ;

? вагоны: грузовые 4 осные с нагрузкой на ось 17.5 тс, длиной 15.0 м;

3. Параметры технологии, способов организации движения поездов:

? тип графика: параллельный обыкновенный;

? тип скрещения: остановочное.

На основании выполненных тяговых расчетов были установлены следующие комплексные параметры участка:

? весовая норма: Q_вн=3150 т;

? расчетное количество поездов параллельного обыкновенного графика.

Для определения пропускной и провозной способности линии вводим понятие "расчетный перегон". Как правило профиль такого перегона соответствует затяжному подъему руководящим уклоном.

Для определения параметров "расчетного перегона" требуется определить время хода поезда при заданном типе локомотива и весовой норме. Для этого проводим тяговые расчеты поезда весом 3150 т на всем протяжении участка в обоих направлениях и по кривой скорости находим время хода по перегону. Расчеты производим из условий, что остановка и троганье поезда происходит только на крайних раздельных пунктах.

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 1. Время хода поезда по прергонам

Перегон	t'x, мин	t''x, мин	(t'x+t''x), мин
Ст. А - р/п 1	20.53	14.20	34.73
п/р 1 - р/п 2	13.13	13.43	26.56
р/п 2 - р/п 3	15.58	13.93	29.51
р/п 3 - ст. Б	16.30	15.55	31.85
ст. Б - р/п 4	13.89	15.77	29.66
р/п 4 - р/п 5	12.88	19.03	31.91
р/п 5 - р/п 6	14.31	19.58	33.89

Для каждого перегона определяем период параллельного обыкновенного графика по формуле:

где ? расчетное время хода туда-обратно;

ф₁+ф₂=6 мин. ? станционные интервалы времени при ПАБ;

t_рзс=3 мин. ? время на разгон замедление и скрещение поездов.

Время на разгон и замедление учитываем на всех перегонах кроме крайних.

1. Ст. А ? р/п 1:

2. п/р 1 ? р/п 2:

3. р/п 2 ? р/п 3:

4. р/п 3 ? ст. Б:

5. ст. Б ? р/п 4:

6. р/п 4 ? р/п 5:

7. р/п 5 ? р/п 6:

Для каждого перегона определяем перегонную пропускную способность как:

где t_тех=60 мин ? время на выполнение технологических операций;

б_н=0.96 ? коэффициент надежности линии;

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

На основании выполненных расчетов видно, что на участке ограничивающими пропускную способность являются перегоны 4 и 5.

Для "расчетного перегона" пропускную способность определим по максимальному времени хода поезда по одному из перегонов, т.е.:

Период параллельного обыкновенного графика на "расчетном перегоне":

Расчетное число поездов:

Обозначив через L_рп длину расчетного перегона находим ее исходя из условия, что поезд на станционной площадке движется равномерно со скоростью 70 км/ч, а на подъеме с расчетно-минимальной скоростью 26.4 км/ч:

Определим наличную провозную способность на расчетные сроки.

Общая формула мощности:

.

где 365 ? количество дней в году;

Q_вн ? весовая норма грузового состава;

ц ? коэффициент перехода от веса нетто к весу брутто, равен 0.7;

б ? коэффициент перевода в среднюю весовую норму, 0.85;

Максимальное количество поездов, которое может пропустить линия при параллельном обыкновенном графике при заданных количествах пассажирских и сборных поездов:

где е_п=1.2 ? коэффициент съема пассажирскими поездами;

е_сб=1.5 ? тоже сборными;

г_дзпс ? коэффициент дополнительного запаса пропускной способности 0.85 при обыкновенном графике, 0.87 при безостановочном скрещении и втором главном пути;

? наличная пропускная способность, 30 пп/сут;

Подставив исходные данные в эту формулу получим пропускную способность на расчетные годы:

0 год:

5 год:

10 год:

15 год:

Провозная способность линии на расчетные сроки:

0 год: .

5 год: .

10 год: .

15 год: .

Построим зависимость Г_в=f(t).

Разработаем по 3 корректных варианта для тепловой и электрической тяги.

В качестве усиления мощности можно предусмотреть следующие мероприятия требующие значительных капиталовложении и затрат труда:

? пропуск поездов частично пакетным графиком ? ЧПГ;

? постройка двухпутных вставок ? ДВС;

? укладка второго главного пути ? 2 путь;

Эти мероприятия проведем для тепловозной и электрической тяги.

Расчеты проводим в табличной форме. Таблица.

При расчете таблицы учитываем, что:

? период частично-пакетного графика:

где б_п ? доля поездов в пакете, 0.7;

I ? межстанционный интервал, 8 мин;

? период графика безостановочного скрещения поездов: Т_пер=20 мин.

? период графика двупутной дороги: ,

где I ? интервал попутного следования.

На основании таблицы строим график провозной способности расчетного перегона, на нем разрабатываем два варианта увеличения пропускной и провозной способности для тепловозной и электрической тяги. Исходным считаем техническое состояние ТС₀, т.е. линия на тепловозной тяге локомотивом 2ТЭ 116, с полуавтоблокировкой и унифицированным весом грузового поезда 3150 т.

Таблица 2. Расчет пропускной и провозной способности линии по вариантам технических состояний линии

№, п/п	Условное обозначение ТСi	Параметры технических состояний	Расчет пропускной способности	Расчет провозной способности на расчетные сроки.
		Вид тяги	Тип локомотива	iр, %	lп, м	Qвн, т	Тип СЦБ	Вид графика движения	Период графика, Тпер, мин.	nн, пп/сут.	nн•гдзпс, пп/сут	Qвн•ц•б
														0	5	10	15	0	5	10	15
1	0	Т	2ТЭ 116	15	850	3150	ПАБ ЭЦ	Обыкн.	44.00	30	25.50	1874	0.622	21	17	15	11	13.06	10.57	9.33	6.84
2	ЧПГ	Т	2ТЭ 116	15	850	3150	АБ ЭЦ	Част.пак	34.20	39	33.15	1874	0.622	29	24	23	18	18.04	14.93	14.30	11.19
3	ДВС	Т	2ТЭ 116	15	850	3150	АБ ДЦ	Безост. Скр.	20.00	65	56.55	1874	0.622	50	45	43	37	31.10	27.99	26.74	23.01
4	2 путь	Т	2ТЭ 116	15	850	3150	АБ ДЦ	двухпутный	8.00	162	140.94	1874	0.622	133	127	124	116	82.71	78.98	77.12	72.14
5	0	Э	ВЛ-11 3 сек.	15	1050	3920	ПАБ ЭЦ	Обыкн.	28.50	46	39.10	2332	0.774	35	30	29	24	27.09	23.22	22.44	18.57
6	ЧПГ	Э	ВЛ-11 3 сек.	15	1050	3920	АБ ЭЦ	Част.пак	24.13	55	46.75	2332	0.774	42	38	36	32	32.51	29.41	27.86	24.77
7	ДВС	Э	ВЛ-11 3 сек.	15	1050	3920	АБ ДЦ	Безост. Скр.	20.00	65	56.55	2332	0.774	50	45	43	37	38.70	34.83	33.28	28.64
8	2 путь	Э	ВЛ-11 3 сек.	15	1050	3920	АБ ДЦ	двухпутный	8.00	162	140.94	2332	0.774	133	127	124	116	102.93	98.29	95.97	89.78
Примечание	0							Обыкн.		гдзпс=	0.85		епс=	1.2	есб=	1.5
	ЧПГ							Част.пак		гдзпс=	0.85		епс=	1.2	есб=	1.5
	ДВС							Безост. Скр.		гдзпс=	0.87		епс=	1.5	есб=	1.8
	2 путь							двухпутный		гдзпс=	0.87		епс=	2	есб=	1.8

Описание вариантов увеличения мощности:

I вариант: На третий год с начала эксплуатации предусматриваем перевод линии на безостановочное скрещение поездов, что увеличивает провозную способность приблизительно на 18 млн. т./год. Линию с этими параметрами эксплуатируем еще 5 лет, затем переводим линию на два пути на всем ее протяжении и еще через 7 лет двухпутную линию электрифицируем с применением в качестве тягового средства электровоз ВЛ-11 3 секции.

II вариант: Так же на третий год предусматриваем реконструкцию линии, но уже с переводом на электрическую тягу без изменения графика движения поездов, через 4.5 года линия подлежит реконструкции и новое техническое состояние ТС ₇ предусматривает устройство второго главного пути на всем протяжении линии.

В итоге к 15 году эксплуатации мы осваиваем все меры (за исключением специфических) по увеличению провозной и пропускной способности линии.

1.7 Сравнение вариантов схем овладения перевозками

1.7.1 Сравнение вариантов по строительным расходам

Так как категория вариантов схем овладения перевозок основная, то экономическая эффективность сравнительная. В качестве стоимостного критерия сравнения вариантов принимается сумма приведенных капитальных вложений и сумма ежегодных эксплуатационных затрат за срок сравнения затрат.

, тыс. руб.

где n ? количество этапов (мероприятий);

k_i ? единовременные капитальные вложения на мероприятия, тыс. руб.;

з_t ? коэффициент приведения затрат к одному году:

.

E_нп=0.08.

t ? срок осуществления мероприятия;

Э_t ? ежегодные эксплуатационные затраты, которые считаются для каждого этапа.

Единовременные капиталовложения вкладываются в срок осуществления мероприятия по усилению мощности линии.

Например, в варианте I таких вложений будет два:

1. ТС₀ ? ТС₂: устройство автоблокировки и диспетчерской централизации, отсыпка 60 % двухпутных вставок по длине линии.

2. ТС₂ ? ТС₃: досыпка оставшихся 40 % вставок и перевод линии на двухпутный график движения.

Эксплуатационные затраты с каждым годом растут при постоянном ТС_i и уменьшаются единовременные при капитальных вложениях и переходе на новое техническое состояние.

Приведенные строительные затраты считаются в год их осуществления.

Начальный срок расчета эксплуатационных затрат равен сроку осуществления мероприятия плюс 1 год.

Конечный срок ? начало осуществления следующего мероприятия.

Срок сравнения вариантов устанавливается t_с=15 лет.

Стоимость перехода от ТС_i к ТС_i+1 определяется по основным укрупненным показателям.

Для обоих вариантов учитывается одно начальное состояние: однопутная линия L=134.4 км, состоит из 8 перегонов ограниченными промежуточными станциями и одна по середине линии, количество приемоотправочных путей на станциях 2 на разъездах через один 1-2 пути, тепловозная тяга 2ТЭ 116, ПАБ с ЭЦ стрелок, однопутный обыкновенный график, l_по=850 м, рельсы Р-50, стрелочные переводы уложены на главном пути марки 1/11, Q_ун=3150 т, n_н=21 пп/сут.

Вариант 1: ТС₀?ТС₂?ТС₃.

1. Стоимость строительства двухпутных вставок для организации безостановочного скрещения поездов:

, тыс. руб.

где k_дв=550 тыс. руб./км ? стоимость строительства 1 км двупутных вставок;

L_дв=0.6?L_уч=0.6?134.4=80.64 км ? длина двупутных вставок;

K_дп ? стоимость дополнительных приемоотправочных путей, укладывается по одному на каждой промежуточной станции и на половине разъездов:

где k_дп=300 тыс. руб./км ? стоимость укладки одного километра приемоотправочных путей;

k_стр.п.=20 тыс. руб. ? стоимость укладки одного стрелочного перевода и его централизация;

n_дп=5 шт. ? общее число укладываемых на линии приемоотправочных путей;

Тогда: тыс. руб.

Стоимость устройства автоблокировки:

тыс. руб.

где k_аб=54.9 тыс. руб./км. ? стоимость устройства 1 км автоблокировки линии.

В конечном итоге:

тыс. руб.

2. Стоимость сооружения второго главного пути после устройства двухпутных вставок на 60 % длины линии:

, тыс. км.

где k^"_вп=600 тыс. руб./км. ? стоимость устройства 1 км второго пути;

тыс. руб.

Стоимость с учетом автоблокировки:

тыс. руб.

где K_аб=52.8 тыс. руб./км. ? стоимость 1 км автоблокировки для вторых главных путей.

Вариант 2: ТС₀?ТС₄?ТС₇.

1. Стоимость удлинения приемоотправочных путей:

, тыс. руб.

где k_уп=320 тыс. руб./км. ? стоимость одного км удлинения одного приемоотправочного пути и переустройства одного стрелочного перевода;

Дl_п-о=0.2 км ? величина удлинения одного приемоотправочного пути с 850 до 1050 м.

n_уп=9 шт. ? общее количество удлиняемых приемоотправочных путей на линии.

Тогда: тыс. руб.

Стоимость электрификации однопутного участка:

где k^I_эл=156 тыс. руб./км ? стоимость электрификации 1 км однопутного участка;

тыс. руб.

2. Перевод линии на двухпутный график движения на всем ее протяжении.

Стоимость строительства дополнительных приемоотправочных путей длиной 1050 м:

тыс. руб.

Строительство второго главного пути на всем протяжении линии:

тыс. руб.

где k^"_вп=550 тыс. руб./км. ? стоимость устройства 1 км второго пути;

Электрификация второго пути:

тыс. руб.

где k^II_эл=102 тыс. руб./км ? стоимость электрификации 1 км второго пути;

Перевод линии на автоблокировку:

тыс. руб.

Данные расчета сводим в таблицу, где рассчитываем приведенные затраты СОП.

Таблица 3. Расчет капиталовложений по вариантам СОП

Параметр ТС	tосущ	Стоимость устройства, тыс. руб.	?Ki		?Ki?зi
		Удлинение ПОП	Дополнительные ПОП	АБ ДЦ	Двупутн. вставки	2-ои главный путь	электрификация
Вариант 1: ТС 0?ТС 2?ТС 3.
ТС 0: 2ТЭ 116, 850 м, 3150 т, ПАБ ЭЦ
ТС 2: 2ТЭ 116, 850 м, 3150 т, АБ ЭЦ	3		6875	4427.14	44352			55654.14	0.79	43966.77
ТС 3: 2ТЭ 116, 850 м, 3150 т, АБ ДЦ	8					35094.53		35094.53	0.54	18951.04
							?	90748.67		62917.81
Вариант 2: ТС 0?ТС 4?ТС 7.
ТС 0: 2ТЭ 116, 850 м, 3150 т, ПАБ ЭЦ
ТС 4: ВЛ-11 3 секц., 1050м, 3920 т, ПАБ ЭЦ	3	576					20966.4	21542.4	0.79	17018.5
ТС 7: ВЛ-11 3 секц., 1050м, 3920 т, АБ ДЦ	7.5		8375	14757.12		73920	13708.8	110760.9	0.56	62026.11
							?	132303.3		79044.61



Рисунок 2

1.7.2 Сравнение вариантов по эксплуатационным расходам

Эксплуатационные расходы по вариантам складываются из расходов, зависящих от размеров движения и расходов связанных с содержанием постоянных путевых устройств.

Эксплуатационные расходы рассчитываем по укрупненным нормам.

где Э_дв ? расходы на движение поездов;

Э_рт ? расходы на разгон и торможение;

Э_пр ? расходы за простой поезда;

Э_пу ? расходы на содержание постоянных устройств;

Расходы связанные с пробегом поездов можно определить как:

Рассчитаем себестоимости пробега донного поезда для тепловой и электрической тяги:

где L=134.4 км ? длина линии;

Дh ? алгебраическая разность отметок начального и конечного пунктов;

?б=0 ? сумма углов поворота всех кривых на линии, град;

?h_вр ? сумма высот вредных спусков в данном направлении: 123.35 м ? туда, 287.6 м ? обратно;

?б_вр=0 ? сумма углов поворота кривых в пределах вредных спусков, град;

L_вр ? длина вредных спусков: 23.25 км ? туда, 34.8 км ? обратно;

C⁰_пк ? норма расходов на пробег поездом 1 км на площадке, 1.81 руб./км ? для тепловозной тяги, 2.24 руб./км ? для электрической;

А ? норма расходов на преодоление поездом 1 м высоты: 0.276 руб./м ? для тепловозной тяги, 0.288 ? для электрической;

Б ? норма дополнительных расходов на спуск поезда с торможением: 0.356 руб./м ? для тепловозной тяги и 0.395 руб./м ? для электрической;

В ? поправка к величине расходов на тормозных спусках, учитывающая часть кинетической энергии поезда, поглощаемую основным сопротивлением подвижного состава: 0.94 и 1.13 руб/км для тепловозной и электрической тяги соответственно.

Тогда для тепловозной тяги:

? туда:

? обратно:

Для электрической тяги:

? туда:

? обратно:

Количество приведенных поездов туда и обратно соответственно:

,

где м_пор ? принимаем равным для тепловозной тяги 0.6, а для электрической 0.8;

.

Принимая во внимание то, что: Q_пс=1000 т, а Q_гр=3150 т для тепловозной тяги и 3920 т для электрической, имеем:

.

.

Количество грузовых поездов можно определить как:

.

Далее рассчитываем расходы: Э_рт,Э_пр,Э_{пс. гр},Э_пу:

Расчеты проводим для срока эксплуатации линии при данном техническом состоянии и сводим в таблицу.

Таблица 4. Расчет ежегодных эксплуатационных затрат по вариантам технических состояний (ТС) на t_н и t_к

Характеристика ТС	tн=t'тех+1, tк=t"тех, год	Гt, Млн.т/год	nтгр/nобгр, пп/сут.	nтпр/nобгр, пп/сут	Эдв, зависящие от движения, тыс. руб/год.	Эпу, тыс. руб/год	Эт
					Эпроб	Эрт	Эпр	Эгр, пс	Эдв=?Э
					Стпр, руб/п.уч	Собрпр, руб/п.уч	Эпроб	kрт	kрт?Эпроб	kпр	kпр?Эпроб	kпс, гр	kпс, гр?Эпроб
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
ТС 0: 2ТЭ 116, 3150 т, 850 м, ПАБ	1 3	9,25 11	14/7 16/8	16/13 19/16	256	322	3010 3633	0,09 0,09	270 327	0,13 0,13	391 472	1,14	3431 4142	7104 8575	578	7682 9152	0,926 0,794	7113 7266
ТС 2: 2ТЭ 116, 3150 т, 850 м, ДЦ АБ, безост. скр.	4 8	12 25,25	18/9 40/20	21/18 45/37	256	322	4081 8609	0,11 0,13	449 1119	0,14 0,15	571 1291	1,14	4652 9814	9753 20832	578	10331 21410	0,735 0,540	7593 11568
ТС 3: 2ТЭ 116, 3150 т, 850 м, АБ ДЦ, 2-й гл.путь	9 15	34 76	50/25 111/60	55/45 119/96	256	322	10428 22415	0,1 0,1	1043 2241	0,07 0,07	730 1569	1,14	11887 25553	24088 51778	558	24666 52356	0,5 0,315	12339 16505
ТС 0: ВЛ-11 3 сек, 3920 т, 1050 м, ПАБ	1 3	9,25 11	11/6 13/7	13/12 15/14	314	385	3108 3767	0,09 0,09	280 339	0,13 0,13	404 490	1,14	3544 4294	7336 8890	753	8088 9643	0,926 0,794	7489 7654
ТС 4:ВЛ-11 3 сек, 3920 т, 1050 м, АБ ДЦ, безост. скр	4 7,5	12 22	14/7 26/13	17/16 30/28	314	385	4213 7371	0,11 0,13	463 958	0,14 0,15	590 1106	1,14	4803 8403	10070 17837	753	10823 18590	0,753 0,561	7955 10438
ТС 7:ВЛ-11 3 сек, 3920 т, 1050 м, АБ ДЦ, 2-й гл путь.	8,5 15	29 76	34/17 89/45	34/39 89/96	314	385	9352 23148	0,1 0,1	935 2315	0,07 0,07	655 1620	1,14	10662 26388	21604 53471	753	22357 54224	0,520 0,315	11623 17094

Рисунок 5. Диаграмма эксплуатационных расходов по I варианту



Рисунок 6. Диаграмма эксплуатационных расходов по I варианту

1.8 Проектные решения по увеличению веса поезда на перегоне

Весовой нормой поездов является технически и экономически обоснованный для данной линии или направления движения наибольший вес поезда, при котором обеспечивается наиболее рациональное использование как мощности локомотива, так и полезной длины приемоотправочных путей.

Весовая норма на участке линии определяется по результатам выполнения тяговых расчетов с целью определения веса поезда, соответствующего уклону и установления максимального веса поезда, который может пройти перегон в наитруднейшем направлении.

Вес грузового поезда при неустановившемся движении можно определить из формулы, рассмотренной в разделе "Тяговые расчеты":

,

где F_к ? сила тяги на ободе колеса локомотива;

i ? уклон элемента рельефа, %;

щ₀ ? основное удельное сопротивление движению локомотива и вагонного состава;

j ? инерционный коэффициент, определяемый по формуле:

P ? вес локомотива;

,

V_к ? скорость поезда в конце инерционного элемента;

V_н ? Скорость поезда в начале инерционного элемента;

S ? длина инерционного элемента.

Данная формула применима при использовании ручных методов построения кривых скорости и времени.

В курсовом проекте тяговые расчеты производим в пакете "Искра-ПТР" для каждого перегона всего участка. Вес поезда на каждом участке принимаем по таблице в зависимости от руководящего уклона перегона.

Кривые скорости строим на каждом перегоне в направлении туда и обратно для одного веса поезда, и то направление на котором скорость меньше при одинаковых весах поездов берем за расчетное. Приняв расчетное направление на нем строим кривые скорости для разных весов поезда, так, чтобы получить 3 точки и определить вес поезда, такой, чтобы в конце инерционного подъема его скорость была равна расчетно-минимальной для данного типа локомотива.

По результатам тяговых расчетов получены следующие инерционные элементы, направления, веса поезда и скорости в конце элемента:

? Ст. А ? р/п 1: 15%, км 8 пк 3?км 9 пк 0, туда, Q=4200 т;

? п/р 1 ? р/п 2: 9%, км 25 пк 7?км 26 пк 1+50, обратно, Q=5690 т;

? р/п 2 ? р/п 3: 8%, км 38 пк 6?км 39 пк 2, туда, Q=7650 т;

? р/п 3 ? ст. Б: 15%, км 53 пк 0?км 53 пк 4, обратно, Q=4200 т;

? ст. Б ? р/п 4: 8%, км 82 пк 5+50?км 85 пк 6+50, обратно, Q=4500 т;

? р/п 4 ? р/п 5: 13%, км 93 пк 1+50?км 94 пк 0, обратно, Q=3800 т;

? р/п 5 ? р/п 6: 14%, км 104 пк 3?км 105 пк 0, обратно, Q=3150 т.

На основании этих данных строим тонно-километровую диаграмму на которой показываем веса поездов в пределах инерциальных уклонов, положение инерциальных уклонов на каждом перегоне.

Итак, в качестве минимального унифицированного веса грузового поезда, принимаем вес поезда на перегоне р/п 5 ? р/п 6, Q=3150 т. Чтобы определиться с окончательны унифицированным весом поезда проверим возможность увеличения веса поезда путем отмены остановки на р/п 6.

По тонно-километровой диаграмме видно, что труднейшее направление на ограничивающем перегоне обратное, при этом инерционный уклон находится далеко от р/п 6, т.е. на перегоне перед инерционным элементом идет затяжной спуск, на котором происходит ограничение скорости состава по тормозам.

Из всего вышесказанного ясно, что такая мера как отмена остановки на р/п 6 желаемого эффекта не принесет, следует рассмотреть другие виды увеличения кинетической энергии поезда, таки как:

? кратная тяга;

? подталкивание;

Но эти мероприятия в данном курсовом проекте по плану не рассматриваются.

В конечном итоге принимаем весовую норму равной 3150 т.

2. Содержательная постановка задачи реконструкции трассы

Железные дороги, работая, как правило, с постоянно возрастающей нагрузкой, периодический нуждаются в усилении мощности. Это вызывает необходимость проведения реконструктивных мероприятий плана и профиля, а следовательно, и земляного полотна, ИССО и других постоянных устройств.

Реконструктивные мероприятия требуются и при введении высоких скоростей движения поездов, больших весовых норм поездов, переходе к более совершенным техническим средствам оснащения железной дороги.

Проектирование однопутных линии преследует, как правило, цели увеличения пропускной способности. Одновременно предусматривается реконструкция тех постоянных устройств железных дорог, которые по своему состоянию нуждаются в ремонте и модернизации.

Предусматривается приведение плана линии в правильное геометрическое положение. Отступления СТН-Ц в части плана линии ликвидируются в тех местах где это необходимо, технический возможно и экономический оправдано.

В данном курсовом проекте целесообразно планировать реконструкцию линии на 10 год эксплуатации железной дроги. Так как при грузонапряженности 49 млн. т /год (на 10 год), линия не справляется с перевозками. Следовательно, необходимо предусмотреть решения, которые при реконструкции однопутной линии облегчат строительство вторых путей в перспективе.

2.1 Постановка задачи

Исходные данные. Имеется однопутный участок железнодорожной линии, запроектированный по нормам ТУП-53, с шириной земляного полотна 5.8 м, на асбестовом балласте, деревянными шпалами, рельсами Р-50.

В связи с принятием новых норм проектирования СТН Ц-01-95 требуется:

? определиться с мероприятиями, направленными на приведение существующего пути к современным требованиям норм проектирования;

? определить параметры устройств и сооружений в соответствии с современными нормами;

? запроектировать оптимальные и экономический целесообразные мероприятия по реконструкции устройств, сооружений и пути.

2.2 Трасса как объект проектирования

Трасса ? это подсистема первого уровня, комплекс сложных строительных элементов, устройств и сооружений.

План трассы ? определяет координаты точек в пространстве, фиксирует колею в пространстве, верхнее строение, земляное полотно, искусственные сооружения, промежуточные, раздельные пункты.

Функционально трасса обеспечивает непрерывное безопасное физическое качение поезда по колее.

Функциональное назначение трассы обеспечивают структурные элементы первой группы:

? план;

? продольный профиль.

2.3 Виды технических решений при реконструкции устройств и сооружений

Для проектирования реконструкции применяют те же нормы, что и для новой линии.

Железная дорога, работая с постоянно возрастающей нагрузкой, периодически нуждается в усилении мощности. Это вызывает необходимость проведения реконструктивных мероприятий плана и профиля, а, следовательно, земляного полотна, искусственных сооружений и других постоянных устройств.

Наиболее эффективным способом увеличения мощности и улучшения всех показателей работы дороги является сооружение вторых путей. Строительство вторых путей приходится вести на железных дорогах постоянных по нормам т техническим условиям, существенно отличающихся от современных. Поэтому при строительстве второго пути возникает задача привести существующий путь в соответствии с современными требованиями в части плана и продольного профиля.

Так же при проектировании вторых путей следует учесть обеспечение наименьших помех для движения поездов по существующему пути в период сооружения второго пути и реконструкции существующего пути. В процессе строительства второго пути могут быть выполнены меры по лечению земляного полотна, улучшению водоотводов.

Так же нужно предусматривать реконструкцию плана и профиля (удлинять элементы, смягчать переломы, увеличивать подъемку и подрезку при изменении отметки головки рельса), изменять верхнее строение пути на более мощное, увеличивать длину станционных путей, т.е. удлинять станцию.

Предусматривается приведение плана линии в правильное геометрическое положение. Отступления от СТН Ц-01-95 в части плана линии ликвидируются в тех местах, где это необходимо, технический возможно и экономический обоснованно.

Технические параметры приведены в таблице 5.

Таблица 5. Существующие и проектные характеристики трассы

№, п/п.	Технические характеристики и параметры.	Существующие.	Перспектива.
1.	Нормативный документ.	ТУП-53	СТН Ц-01-95
2.	Категория по нормам проектирования.	II	I
3.	Размеры перевозок на 10 г. экспл. (брутто)		49
4.	Число главных путей	1	2
5.	Тип тяги	тепловозная	электрическая
6.	Тип локомотива	2ТЭ 116	ВЛ-11 3 сек.
7.	Руководящий уклон, %	15	15
8.	Весовая норма грузового поезда, т	3150	3920
9.	Длина ПОП.	850	1050
10.	Тип СЦБ	ПАБ
11.	Ширина земляного полотна, м.	5.8	11.7
12.	Род балласта	асбестовый	щебеночный
13.	Род шпал	деревянные	железобетонные
14.	Тип рельсов	Р-50	Р-65
15.	Допускаемые скорости поездов, км/ч: ? грузовых; ? пассажирских;	70 90	90 120

Вывод: Т.к. трасса представляет собой единое целое, с точки зрения функционирования ее устройств и сооружений ? это приводит к необходимости комплексных технических решений.

2.4 Анализ параметров существующих устройств и сооружений трассы

Категория реконструируемого участка железной дороги определяется на 10 год эксплуатации. Т.к. провозная способность Г ₁₀=49 млн. т/год, то по СТН Ц-01-95 категория дороги ?I.

При анализе плана лини было выявлено пять кривых, длины переходных кривых были установлены исходя из скоростной зоны по таблице 7 СТН Ц-01-95:

R₁=600 м l_{п 1}=120 м.

R₂=600 м l_{п 2}=110 м.

R₃=300 м l_{п 1}=100 м.

R₄=300 м l_{п 1}=100 м.

При анализе продольного профиля были сделаны следующие выводы:

? руководящий уклон для линии первой категории i_р=14%;

? наибольшая алгебраическая разность смежных элементов профиля Дi наименьшая длина разделительных площадок и элементов переходной крутизны l, при полезной длине приемоотправочных путей:

а) рекомендуемые при l_...