ВВЕДЕНИЕ

         Проектирование железных дорог – это отрасль науки о транспорте, которая на основе изучения природных условий и задач, поставляемых планами экономического и социального развития, разрабатывает теоретические основы и практические методы инженерных изысканий и комплексного проектирования новых и реконструкции действующих железных дорог.

         Для того, чтобы та или иная железная дорога была включена в план строительства, необходимо выявить объем требующихся для этого затрат общественного труда, материальных и денежных средств, иметь проект линии и доказать экономическую эффективность сооружения данного объекта.

         Правильно, обоснованно и хорошо разработать проект новой железной дороги можно лишь при наличии достоверных материалов изысканий и данных о размерах планируемых грузовых и пассажирских перевозок, которые определяют необходимую мощность дороги. В свою очередь для определения размеров перевозок нужно иметь плановые данные о развитии промышленности, сельского хозяйства, транспорта.

         Проект железной дороги в общем случае должен устанавливать: технические и экономические преимущества обеспечения требуемых транспортных связей за счет сооружения новой железной дороги по сравнению с другими возможными видами транспорта, направление дороги и условия ее примыкания к существующим железным дорогам и линиям других видов транспорта, категорию проектируемой дороги и ее основные параметры.

         Для принятого направления проектируемой новой дороги проектом должно быть установлено размещение на линии всех необходимых сооружений и устройств, а также выбраны типы и размеры каждого сооружения.
Исходные данные

Вариант №

1.     Расчетная пропускная способность – 30 пар поездов в сутки при остановочном скрещении поездов на раздельных пунктах;

2.     Грузонапряженность, млн т км/км в год:     

АБ – 18,00 на 5-й год эксплуатации

          32,00 на  10-й год эксплуатации,

БА – 17,20 на 5-й год эксплуатации  

          28,00 на 10-й год эксплуатации;

3. Число пар пассажирских поездов – 2/3;

4. Локомотив ВЛ-85Р

5. В составе вагонов по количеству, %:

     4-х осных -   %,

     8-и осных -   %;

6. Грузоподъемность вагонов:

     4-х осных -   т,

     8-и осных -   т;

7. тара вагонов:

     4-х осных -     т,

     8-и осных -    т;

8. Коэффициент использования грузоподъемной силы вагонов -  0, 94;

9. Район проектирования – Свердловская область.                 
1.   
Описание района проектирования участка железной дороги.

Свердловская область. Образована 17 января 1934года. Площадь 194,8 тыс. км² . Население 4383 тыс. чел. Делится на 30 административных районов, имеет 44 города и 96 поселков городского типа. Центр – г. Екатеринбург.

Природа. Область расположена в основном на восточных склонах Среднего и частью Северного Урала и на прилегающих территориях Западно-Сибирской равнины (Зауралье); на юго-западе заходит на склоны Среднего Урала. Около ¹/₄  площади севера области занято горными хребтами Урала. На Северном Урале наиболее высокие вершины области – Конжаковский Камень (1569 м), Денежкин Камень (1492 м); Средний Урал сильно сглажен, более возвышены западные предгорья (средняя высота 300-500 м), части Уфимского плато и Сылвинского кряжа. До ¹/₃ территории севера области на северо-востоке и востоке составляют плоские участки Западно-Сибирской равнины (средняя высота менее 100-200 м). Север области одна из самых богатых полезными ископаемыми частей Урала (железные и медные руды, уголь, асбест, тальк, мрамор, золото, платина, драгоценные и поделочные камни). Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января на равнинах Зауралья от – 20⁰ С на севере до – 17⁰ С на юго-востоке  и – 15⁰С на Юге. Лето умеренно теплое; на юго-востоке жаркое. Средняя температура июля 16⁰С на севере и 19⁰С на юго-востоке. Сумма температур за период с температурами выше 10⁰С около 1900-2000⁰С на юге, продолжительность вегетационного периода до 130 суток. Осадков на равнинах Зауралья от 500 на севере до 350-400мм в год на юго – востоке, больше осадков на юго-западе и в горах (до 500-600 мм и более). Главные реки – Тавда с Пелымом, Сосьва с Лозьвой, Тура с Ницей и Пышмой, Исеть (на востоке), Чусовая и Уфа (на юго-западе). Потенциальные гидроэнергетические ресурсы 0,7 Гвт. Большая часть севера области лежит в лесной зоне; на юго-востоке и местами на юго-западе – лесостепь. В горах (особенно на севере) – высотная поясность.

Подзолистые почвы занимают 36,7 % площади, подзолисто- и торфяно-болотные и заболоченные почвы – 18,2 %, дерново-подзолистые – 14,8 %, серые лесные и дерново-луговые 12,9 %, черноземные и лугово-черноземные – 11,3 %. Покрыто лесом61% территории, в том числе хвойными – ²/₃. Запасы древесины в лесах гослесофонда 1,4 млрд.м³ (из них сосны и ели – 0,9 млрд.м³). Значительны торфяные залежи с запасами 3,6 млрд. Т. Воздушно-сухого торфа. Преобладает таежная фауна; из промысловых – белка, куница, заяц-беляк, лисица, лось, реаклиматизирован соболь; из птиц водятся глухарь, рябчик, белая куропатка, тетерев, утки.
2.   
Тяговые расчеты

Масса брутто вагона, т
q_бр = q_т + βq_рг                                                                                      (1)
Масса состава, приходящаяся на ось вагона, т/ось
q₀ = q_бр/т ,                                                                                            (2)

где т – число осей вагона.

Соотношение вагонов в составе по массе
α₄ = γ₄q_бр(4) / (γ₄q_бр(4) + γ₈q_бр(8))                                                             (3)
аналогично определяют α₈.

Проверка:∑α = 1.

Основное удельное сопротивление движению грузовых вагонов в кгс/т при  q₀ > 6 т/ось определяют по нижеприведенным формулам из ПТР (4).

На звеньевом пути:

а)  4-осные вагоны на роликовых подшипниках качения
w
^//₀₍₄₎ = 0,7 + (3 + 0,1v+0,0025v²)/q₀;                                                (4)
б) 8-осные вагоны на роликовых подшипниках
w
^//₀₍₈₎= 0,7 + (6 + 0,038 v
+ 0,0021v
²)/ q_0.                                                                 (5)
Основное удельное сопротивление движению состава
w^//₀ = α₄w
^//
₀₍₄₎
+α₈w^//₀₍₈₎                                                                        (6)
Основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги
w^/₀ = 1,9 +  0,01v + 0,0003v²                                                               (7)
Масса состава
Q = (F_к(р) – Р(w
^/
₀
+
i
_р)) / (w
^//
₀
+
i_р)  ,                                                       (8)
где i_р – продольная составляющая массы поезда (кгс/т), численно равная уклону.

Согласно ПТР (4), полученную массу состава округляют с точностью до 50т.

Число вагонов в составе

п₄ = (α₄Q) / q_бр(4) ;                      п₈ = (α₈Q) / q_бр(8)                                     (9)

Полученное дробное число вагонов п₄ и п₈ округляют до целого. Уточняют массу состава
Q_бр = q_бр(4)п₄ + q_бр(8)п₈                                                                           (10)
Расхождение между Q
и Q_бр допускается в пределах 50т.

Масса груза в составе (масса нетто)
Q
_нетто
= q_гр(4)β₄п₄ + q_гр(8)β₈п₈                                                                 (11)
Полезная потребная длина приемоотправочных путей
l
_П

= l₄ n₄ + l₈ n₈ + l
_л
+10 м,                                                                    (12)
где 10 м – на возможную неточность установки поезда.

Принимают большую ближайшую полезную длину приемоотправочных путей по СТНЦ 01-95 (850, 1050, 1250 м).

Масса грузового поезда
М = Р + Q_бр                                                                                              (13)
Таблица 2.1 – Основные характеристики локомотива ВЛ-80

Наименование	Обозначение ед. изм.	Характеристики
1. Расчетная масса локомотива 2. Расчетная сила тяги 3. Расчетно-минимальная скорость движения 4.Сила тяги при трогании поезда с места 5. Длина локомотива

Таблица 2.2 – Основные характеристики вагонов

Наименование	Обозначение ед. изм.	4-осные	8-осные
1. Расчетная масса груза в вагоне (полногрузность) 2. Коэффициент использования полногрузного вагона 3. Соотношение вагонов по количеству 4. Собственная масса вагона (тара) 5. Длина вагона

Тяговые расчеты

Масса брутто вагона, т

4-х осный вагон    q_бр = 24 + 0,94* 60 = 80,4т.

8-и осный вагон   q_бр = 43 + 0,94*120 = 155,8т.
Масса состава, приходящаяся на ось вагона, т/ось
4-х осный вагон    q₀ = 80,4 /4 = 20,1 т.
8-и осный вагон     q₀ = 155,8 / 8 = 19, 48 т.
Соотношение вагонов в составе по массе
4-х осный вагон   α₄ = 0,8 * 80,4 / (0,8*80,4+0,2*155,8)=0,67
8 –и осный вагон  α₈= 0,2*155,8 / (0,8*80,4+0,2*155,8)=0,33

 

Проверка: ∑α = 0,3+0,7=1

Основное удельное сопротивление движению грузовых вагонов в кгс/т при q₀>6 т/ось на звеньевом пути:

а) 4-осные вагоны на роликовых подшипниках
w
^//
₀₍₄₎
= 0,7 + (3+0,1*50+0,0025*2500) / 20,1 = 1,657 кН/Н
б) 8-осные вагоны на роликовых подшипниках
w^//₀₍₈₎ = 0,7 + (6+ 0,038*50+0,0021*50²)=1,375 кН/Н
Основное удельное сопротивление движению состава
w^//₀ = 0,67*1,408+0,33*1,375 = 1,307 кН/Н
Основное удельное сопротивление движению локомотива в режиме тяги
w^/₀= 1,9+0,01*50+0,0003*50²=3,15кН/Н
Масса состава
Q= (72000/9,8-288*(3,15+9,72)) / (3,15+9,72) = 6193,29=6150т
Число вагонов в составе
п₄ = 0,67*6150 / 80,4=51,26=51ваг.; п₈ = 0,33*6150 / 155,8=13,02=13 ваг

Уточняют массу состава
Q_бр = 80,4*51+155,8*13=6125,8т
Масса груза в составе (масса нетто)
Q_нетто = 60*0,94*51+120*0,94*13=4342,8т
Полезная потребная длина приемоотправочных путей
l_п = 14*51+20*13+45+10=1045м
Принимаем большую ближайшую полезную длину приемоотправочных путей по СТНЦ 01-95 (850, 1050, 1250м). Следовательно,  l
_п-0 = 1050м

Масса грузового поезда
М=288+6125,8=6413,8т.
3.    
Основные нормы проектирования

Таблица 3.1

Показатели	Варианты
1. Категория дороги	СТНЦ 01-95
2. Руководящий уклон, ‰	СТНЦ 01-95
3. Полезная длина приемоотправочных путей, м	СТНЦ 01-95
4. Алгебраическая разность сопрягаемых уклонов, % рекомендуемая максимально-допустимая	СТНЦ 01-95
5. Длина элементов переходной крутизны и разделительных площадок, м рекомендуемая максимально-допустимая	СТНЦ 01-95
6. Минимальная высота насыпи из условия снегонезаносимости, м	СТНЦ 01-95
7. Минимальный радиус кривых, не требующий технико-экономических обоснований, м	СТНЦ 01-95
8. Минимальные вставки между смежными переходными кривыми, направленными: в одну сторону, м в разные стороны, м	СТНЦ 01-95
9. Минимальное расстояние от перелома профиля до переходной кривой, м	СТНЦ 01-95
10. Ширина основной площадки земляного полотна, м	СТНЦ 01-95
11. Длина стационарных площадок в зависимости от схемы расположения приемоотправочных путей, м: станция	СТНЦ 01-95
12. Верхнее строение главного пути: тип рельсов тип шпал эпюра шпал, шт/км вид балласта толщина балластного слоя под шпалы, см/см	СТНЦ 01-95

4.    
Установление категории проектируемой железной дороги
Таблица 2 – Категории железных дорог

Категория железнодорожной линии	Назначение	Расчетная грузонапряженность на 10-й год эксплуатации
Скоростные линии	Железнодорожные магистральные линии для движения пассажирских поездов со скоростью 160-200 км/ч	-
Особогрузонапряженные линии	Железнодорожные магистральные линии для движения большого объема грузовых поездов	Более 50 млн. ткм
I	Железнодорожные магистральные линии	30-50млн. ткм
II	Железнодорожные магистральные линии	15-30 млн.ткм
III	Железнодорожные магистральные линии	8-15 млн. ткм
IV	Железнодорожные линии, соединительные, внутристанционные, подъездные ж.д. пути	До 8 млн. ткм.

В соответствии с данными таблицы и исходными данными категория проектируемой железнодорожной линии – I
категория.

12. Ведомость строительных затрат

Таблица 12

Наименование устройств	Стоимость ед.измер., тыс.руб.	Количество единиц измерения	Стоимость, тыс.руб.
1. Земляные работы, тыс.км: основные дополнительные 2. Подготовка территории строительства 3. Малые искусственные сооружения 4. Верхнее строение пути 5. Устройство связи и СЦБ 6. Производственные и служебные задания 7. Водоснабжение, канализация, теплофикация и газоснабжение 8. Прочие расходы
Итого: на 1 км:

Примечание: Расходные ставки даны в ценах 1978 года.

В переводе на 2010 года сумма примерно составит: К = ?????? тыс.руб
11
. Определение эксплуатационных расходов
         Эксплуатационные расходы при разработке расчетно-графической работы определяем по укрупненным измерениям движения на 10-й год эксплуатации.

         По расходу электрической энергии Е_э (кВтч) локомотивом определяем механическую работу (R_м,  ткм) локомотива.

         При электрической тяге
R_м = 0,323* Е_э  кВт

(11.1)

R_м = 0,323 * 2024.35 = 653,87 кВт
         Эксплуатационные расходы определяем по формуле:
Э = Э_дв + Э_п.у.  , руб/год,                                                                                    (11.2)
где  Э_дв – расходы, пропорциональные размерам движения;

       Э_п.у  - расходы на содержание постоянных устройств.

         Принимая расчетное число поездов п одинаковым в направлении туда и обратно, Э_дв  определим по формуле:
Э_дв = (R_м
р + qt_x/β)365*п_пр руб./ год,                                                               (11.3)
где    R_м – механическая работа локомотива на 1 пару поездов, т км;

         t_x – время хода поезда по участку туда и обратно, ч;

         p
и  q
– стоимость единицы механической работы и одного часа эксплуатации линии

         β – коэффициент участковой скорости;

         п_гр – приведенное число пар грузовых поездов в сутки.

         Коэффициент участковой скорости определяем по формуле:
Β = 1 – 0,009(п_гр + 2п_пас),                                                                                  (11.4)
где  R_м – механическая работа локомотива на 1 пару поездов, т км;

         t_x – время хода поезда по участку туда и обратно, ч;

         р и q
– стоимость единицы механической работы и одного часа эксплуатации линии

         β – коэффициент участковой скорости;

         п_пр – приведенное число пар грузовых поездов в сутки.

         Общее приведенное число пар грузовых поездов определяем по формуле:
п_пр =п_гр + ηп_пасс ,                                                                                                (11.5)
где п_гр = Г₁₀*γ*10⁶ / 365 * Q_нетто   пар поездов в сутки                                 (11.6)
где   Г_р – грузонапряженность в грузовом направлении в млн. т км / км в год на 10 – й год эксплуатации линии;

         γ – коэффициент неравномерности перевозок. Принимать γ = 1,15;

         Q_нетто – масса поезда нетто, т.
п_гр =
?????|?????=???? пар поездов в сутки
η = 0,1 + 1800/(Р +Q_бр)                                                                                     (11.7)
η= 0,01 + 1800 / 288 + 6125,8 = 0,29
п_пр = 42 + 0,29*3 = 42,87 = 43 пары прив. грузовых поездов
Коэффициент участковой скорости определяем по формуле (11.4):
β= 1 – 0,009(48 + 2*3)  = 0,514       
Э_дв = (653,87*0,05779 +4,7/0,514*0,633)*365*43 =683909,625 руб/год      
         Расходы по содержанию постоянных устройств определяются по формуле:
Э_пу = аL + bN _рп ,                                                                                               (11.8)
где     L – длина проектируемого участка, км;

         N_пр – число раздельных пунктов;

         a, b  -  расходные ставки (приложение 11, табл. 2).
Э_пу = 5330*25,3 = 134849 руб/год
         Эксплуатационные расходы определяем по формуле (11.2):
Э = 683909,625+134849=818758,625 руб/год , (расходн.е ставки 1984г.)

 

Э= 29475310,5 руб/год (расходные ставки 2006г)
Таблица 11.1 - ведомость подсчета расхода электрической энергии

№ элемента	Длина элемента, км	Туда Обратно t , ‰	Время хода, мин			∑ t Нарастающим итогом
			на1 км		на элемент
			туда обратно	туда + обратно
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

   

        
Заключение

         При заданных условиях я выполнил(а) построение варианта профиля предполагаемой линии и продольный профиль трассы с указанием длин элементов, их проектных отметок, плана прямых и кривых. Таким образом, я  спроектировал(а) новую железнодорожную линию I категории на глинистых и суглинистых почвах. Длина трассы составила 25,3 км. Трассы проложена с оптимальным руководящим уклоном 10‰. Рассчитанная длина приемо-отправочных путей составила 1050 м. Объем земляных работ по устройству земляного полотна составил 2530,974 тыс. м³. Время хода по перегону составило 38 минут, что меньше расчетного времени хода, равно41 мин.

         Также я определил(а) расчетный расход воды для каждого бассейна и выбрала соответствующий тип искусственного сооружения.

         Определила стоимость, которая составила 455022 тыс. руб.

         Эксплуатационные расходы составили 29475310,5 руб/год.