Трасса существующих железных дорог, особенно давней постройки, часто имеет недостатки, которые можно разделить на три группы: сложный план линии — кривые малых радиусов, короткие переходные кривые и вставки между смежными кривыми; крутые уклоны, вызывающие снижение скорости при торможении; неоправданно большое развитие линии.
При проектировании второго пути возможны многочисленные варианты улучшения трассы, обеспечивающие рациональную рассредоточенность затрат. Если существующий путь уложен с излишним развитием и имеет плохой план или другие недостатки, а трасса второго пути может быть существенно короче и лучше по показателям, то можно рассматривать следующие состояния:
1)существующая однопутная линия;
2) второй путь на спрямленной трассе и однопутном земляном полотне;
3) второй путь на спрямленной трассе и двухпутном земляном полотне;
4) двухпутная линия на общем земляном полотне по спрямленной трассе;
5) двухпутная линия на общем земляном полотне по старой трассе.
Важным в реализации высоких скоростей является отказ от смешанного движения, при котором на одних и тех же путях осуществляется грузовые и пассажирские перевозки. Сегодня существует следующая градация скоростей в пассажирском движении:
-до 140-160 км/час – движение поездов на обычных железных дорогах;
-до 200 км/час – скоростное движение на реконструированных линиях;
-свыше 200 км/час – высокоскоростное движение на специально построенных высокоскоростных магистралях.
Социально-экономический рост сопровождается повышением спроса на высокоскоростной транспорт, поскольку обеспечивает гражданам страны свободу перемещения с минимальными временными затратами.
Первым реализованным проектом организации высокоскоростного движения должен стать маршрут Москва - Санкт-Петербург. Почти 6 млд. Рублей выделено на проведение реконструкционных работ. Кроме того, уже заключен контракт с компанией Siemens на поставку высокоскоростных электропоездов VelaroRus. Три из восьми заказанных поездов будут курсировать по маршрутам Санкт-Петербург-Москва и Москва-Нижний Новгород.
В соответствии с данными приоритетами значительные вложения в рамках инвестиционной программы ГЖД в 2007 году будут сделаны в проект "Организация высокоскоростного пассажирского сообщения на направлении Нижний Новгород-Москва" и в развитие участков, входящих в направление "Кузбасс - Северо-Запад", которому РЖД придает стратегическое значение. В 2007 году в рамках "Программы развития скоростного и высокоскоростного движения на сети железных дорог ОАО "РЖД" на перспективу до 2020 года" инвестирует в реконструкцию участка Москва - Горький (Нижний Новгород) более 5 млрд. рублей. Ожидается, что к 2009 году время движения пассажирских поездов на участке Москва - Горький (Нижний Новгород) будет сокращено до 3 часов 30 минут. Организация скоростного движения на этом участке является частью программы ОАО "РЖД" по развитию скоростного движения на дорогах России. Капитальные вложения будут направлены на переустройство верхнего строения пути, реконструкцию контактной сети на станциях, модернизацию устройств автоблокировки и переустройство "кривых", приобретение нового подвижного состава. РЖД намерено использовать локомотивы фирмы Siemens.
Планируется, что на участке Нижний Новгород – Москва поезда будут двигаться со скоростью 160 км в час. Ожидается, что срок окупаемости проекта составит около 9,5 лет. По проекту, в 2007-2008 годах будет улучшена железнодорожная инфраструктура на трех основных участках: Петушки - Владимир, Владимир - Вязники, Вязники - Нижний Новгород. В перечень проводимых работ входит модернизация пути, замена стрелочных переводов, реконструкция искусственных сооружений, земляного полотна, контактной сети, устройств сигнализации, централизации и блокировки. Кроме того, планируется провести масштабные работы по реконструкции платформ и станций, оборудованию переездов и пешеходных переходов. Кроме того, в России в ближайшие годы будет приложено 1,5 тыс. км высокоскоростных железнодорожных магистралей. В частности прорабатываются два маршрута: Москва-Санкт-Петербург и Москва-Сочи.
По повышению веса.
Задачу увеличения пропускной и провозной способности предусматривается решать за счет максимального применения веса поезда до 6 тыс. т и длины до 71 условного вагона, а также за счет организации вождения поездов весом 7, 8, 9 тыс. т. С учетом этого в хозяйстве электрификации и электроснабжения ведется целенаправленная работа по оптимизации и усилению системы тягового электроснабжения.Существующая на сети железных дорог пропускная способность по устройствам электроснабжения обусловлена проектами электрификации участков железных дорог в период 1950-80 гг. с заданным весом поездов до 4,5 тыс. т. В 90-х годах заданиями на проектирование предусматривался пропуск поездов весом 5, 6 тыс. т, с интервалами более 15 мин. Работа по оптимизации и усилению системы тягового электроснабжения, проводимая на сети железных дорог на основе заданных по условиям движения межпоездных интервалов и технологии пропуска поездов, обеспечит повышение средней массы и длины грузовых поездов, позволит более эффективно использовать провозную способность, будет способствовать снижению эксплуатационных расходов.
Последнее 5-летие (2003-2007г.г.) характеризуется ростом интенсивности использования технических средств ОАО «РЖД». За этот период грузооборот железных дорог вырос на 25,3%, а пассажирооборот – на 9,6%. Средняя густота движения (тыс.т. брутто) на 1 км эксплуатационной длины железных дорог увеличилась на 22,5%. Среднесуточная производительность вагона выросла на 18,4%, а локомотива – на 9,2%. Средний вес грузового поезда увеличился на 170т брутто (4,7%), техническая скорость в грузовом движении на 2,1 км/час (4,4%), а в пассажирском – на 1,9 км/час (3,4%).
Принятыми мерами в последние годы достигнуто улучшение взаимодействия пути и подвижного состава – снизилась интенсивность приведенного бокового износа рельсов, возрос ресурс вагонных колес и бандажей колесных пар локомотивов, уменьшилось количество случаев схода порожних вагонов с рельсов.
При решении важнейших вопросов проблемы взаимодействия пути и подвижного состава при повышении веса и скоростей движения поездов считать необходимым достижение в ближайшей перспективе следующих основных результатов:
- увеличение межремонтного тоннажа верхнего строения пути – до 1 млрд. тонн;
- увеличение ресурса вагонных колёс – до 1,3 млн км;
- увеличение ресурса бандажей колёсных пар локомотивов – не менее чем до 1,0 млн км;
- повышение погонных нагрузок грузовых вагонов – до 10,5 т/м;
- повышение осевых нагрузок грузовых вагонов – до 27-30 т/ось на полигонах обращения тяжеловесных поездов;
- повышение массы грузовых поездов до 6,0-10,0 тыс.т при длине станционных путей 1050 м и до 12,0-18,0 тыс.т для соединённых поездов;
- увеличение маршрутной скорости на основных направлениях: пассажирских поездов до 70-90 км/ч, технической скорости ускоренных грузовых поездов – до 60 км/ч;
- снижение удельного расхода топлива и электроэнергии на тягу поездов – на 10-15%.
Сравнение вариантов различных проектных решений при проектировании реконструкции существующих железных дорог имеет ряд особенностей, связанных, главным образом, с организацией и проведением строительных и ремонтных работ на эксплуатируемых линиях. Основными из них являются необходимость предоставления "окон" в графике движения поездов для производства строительных работ, пропуск рабочих поездов с грузами для строительства, ограничения скорости движения при производстве работ. Все это приводит к существенному увеличению транспортных и народнохозяйственных затрат из-за ухудшения основных эксплуатационных показателей, а также вследствие осложнения работы смежных участков сети железных дорог, на которые может переключаться часть поездопотока с реконструируемого участка.
Дополнительные затраты, вызванные осуществлением реконструктивных работ на участке, определяются возрастанием эксплуатационных расходов АС и потребных капитальных вложений в подвижной состав с учетом стоимости грузовой массы АКПС из-за задержек и замедления пропуска поездов.
Методика определения этих затрат основана на установлении необходимого количества "окон", продолжительности задержек поездов и их денежной оценки в зависимости от технического оснащения линии и выполняемого в период реконструкции объема перевозок'.
В соответствии с этой методикой дополнительные эксплуатационные расходы, вызванные задержками поездов, тыс. руб/км,
Дополнительные капитальные вложения, связанные с увеличением потребности в вагонах и локомотивах, а также с замедлением доставки грузов, вызванным предоставлением "окон", тыс. руб/км,
Общая продолжительность задержек поездов на одно 2-часовое "окно" в зависимости от числа грузовых и пассажирских поездов на однопутных и двухпутных линиях при автоматической блокировке может быть определена по графику (рис, 7.2),
Для определения общих дополнительных расходов за весь период реконструкции ежегодные эксплуатационные расходы АС и капитальные вложения АКпс должны быть приведены к моменту окончания этого периода с учетом того, что дополнительный подвижной состав после завершения реконструкции высвобождается и будет использован для освоения растущих перевозок. В соответствии с этим суммарные дополнительные расходы на реконструкцию линии.
Дополнительные расходы на реконструкцию имеют место только в период ее осуществления, эти расходы являются по существу единовременными и должны добавляться к стоимости реконструктивного мероприятия. Тогда общая стоимость реконструкции (удлинение станционных путей, строительство вторых путей и двухпутных вставок, электрификация линий)
Результаты выполненных по изложенной методике расчетов показывают, что учет дополнительных расходов, зависящих от степени заполнения пропускной способности в период проведения реконструктивных работ, существенно влияет на сравнительную эффективность различных мероприятий по этапному увеличению пропускной и провозной способности железных дорог.
Проектирование плана второго пути, особенно при наличии на существующем пути значительного числа кривых, является "одним из наиболее сложных и трудоемких разделов проекта второго пути. Для обеспечения безопасности движения поездов план второго пути должен быть запроектирован так, чтобы его сооружение, а также движение рабочих поездов в период строительства не нарушали поездной работы по существующему пути. Проектом должна быть обеспечена также возможность выполнения последующей реконструкции существующего пути без переустройства вновь построенного второго пути и без нарушения условий нормальной эксплуатации последнего.
Исходными данными для проектирования второго пути являются:
- план существующего пути;
- продольный профиль;
- данные о принятой сторонности второго пути;
- данные об участках, на которых необходимо устройство раздельного земляного полотна или его размещение на уширенном междупутном расстоянии;
- схемы главных путей в пределах раздельных пунктов.
При проектировании плана второго пути ось существующего пути рассматривают как базисную линию. Положение оси второго пути определяется расстоянием от оси первого пути, называемым междупутьем, или междупутным расстоянием.
На особо сложных участках линии (при косогорности, наличии противодеформационных сооружений и т. п.) задачу расчета плана решают путем последовательных приближений — выполняют комплексное проектирование плана, продольного и поперечных профилей на основе взаимной увязки решений по каждому из этих элементов проекта.
Расчет обычно ведут в следующем порядке:
- параллельно и независимо от плана линии проектируют продольный профиль и поперечники из условия их наибольшей целесообразности;
- формируют решение, общее по этим элементам проекта, путем их взаимной корректировки и определяют требуемые и допустимые смещения оси пути в каждой расчетной точке;
- намечают решение по плану линии, по которому корректируют проектировку продольного и поперечных профилей.
Железные дороги, которые подвергаются реконструкции, выполняют большой объем работ. Своды Правил распространяют свое действие не только на новые жд, но и на реконструируемые, и на вторые пути.
При проектировании должны обеспечиваться требования плавности и безопасности движения поездов. Указанные требования влекут за собой переустройство капитальных сооружений, что вызывает значительные затраты, и поэтому для снижения затрат используются льготные нормативы, оговоренные заранее. ( Rв, l, d)
Ранее существовавшие технические условия, по которым построена существующая жд, отличаются от современных, и при реконструкции приходится изменять такие параметры как l,м(увеличивать) и ∆i(уменьшать).
Чтобы изменить очертания существующего продольного профиля и изменить проектное положение, необходимо поднять или опустить уровень головки рельса в нужных точках, путем изменения толщины балласта и положения бровки земляного полотна. Каждое изменение должно обеспечивать соответствие реконструкции поперечного профиля.
Исходные данные:
1)Разбитый пикетаж
2)Отметки СГР на пикетных и плюсовых точках
3)Поперечный профиль
Циклический принцип проектирования:
При реконструкции ж/д необходимо получить комплексное решение, которое помимо реконструкции продольного профиля, поперечного профиля и плана линии включает в себя реконструкцию ИССО и ВСП, в т.ч. и на раздельных пунктах. Предусматриваем при необходимости работы по удлинению полезной длины приёмоотправочных путей, развитие станций, введением новых систем автоблокировки, изменение уклонов на станции.
Все решения рассматриваются во взаимной увязке по поперечным профилям, например, изменение проектного положения в некоторой точке может повлечь к появлению такого пути. Иногда лучше отказаться от оптимального положения в пользу улучшения частного положения. Поэтому на сложных участках успешное решение возможно методом последовательного приближения, т.к. план и профиль взаимоувязанные и их увязка МОЖЕТ ПРОИЗВОДИТСЯ ПУТЁМ ЦИКЛИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ.
Сначала выбирается некоторый ведущий элемент проектирования и для него выбирается наилучшее решение. По этому решению составляются проекты для других элементов проектирования. Принятая для ведущих и других элементов проектирования может привести, что некоторые элементы окажутся в невыгодных условиях. Тогда целесообразно пересмотреть решение, чтобы она не вызывало нежелательных последствий приближения к наилучшему решению.
Если в качестве ведущего элемента применяется продольный профиль, то:
1. наносится проектная линия;
2. выбираются типы поперечных профилей;
3. определяется совмещение оси пути;
4. выбирается способ реконструкции плана;
5. анализируется решение в целом и при необходимости вносятся коррективы.
Проектирование сложных участков удобно вести с составлением сводного документа.
Элементами сводного графика явл.:
- график досыпок и подрезок по существующему пути;
- анализ досыпок и подрезок с определением междупутий с составлением объемлющей линии;
- анализ плана линии.
Для выбора наиболее целесообразного способа реконструкции строится график смещения.
Досыпка (+): ПГР>РГР>СГР , h=ПГР-СГР
Подрезка (-): ПГР< РГР , h=ПГР-РГР
При необходимости выполнения больших досыпок без смещения оси эксплуатируемого пути (например, перед мостами, при наличии подпорных стенок и др.) может быть применен такой поперечный профиль, при котором уширение земляного полотна выполняется в обе стороны с предварительной нарезкой уступов на существующем полотне (недренирующий грунт) для отвода воды с уклоном 0,02 в полевую сторону. При высоких насыпях и механизированном выполнении земляных работ величины присыпок могут быть значительными. Это решение вызывает также нарушение укреплений откосов земляного полотна и особенно нежелательно в местах расположения водопропускных сооружений (труб, лотков). Кроме этого, при отсыпке поперечного профиля такого очертания из обыкновенных грунтов потребуются значительные перерывы в движении поездов. Особенно сложно осуществлять подъемки в выемках, так как для уширения земляного полотна приходится производить засыпку кюветов и принимать меры против проникновения в них воды. Поэтому, если есть возможность, то необходимо пересмотреть проектирование продольного профиля в этом месте с целью уменьшения величины подъемки или даже замены ее на срезку земляного полотна. И если все-таки возникает необходимость создания такого поперечного профиля, то до уровня бровки существующее земляное полотно отсыпается из обыкновенных грунтов, а выше - из дренирующих. При последующем строительстве второго пути отсыпку верхней его части необходимо выполнять также из дренирующих грунтов. Принимаются такие решения обычно при высоте подъемки до 0,6 ч 1,0м.
При проектировании и реконструкции однопутной дороги или второго пути проектная линия представляет профиль с конструкционной высотой ВСП.
Для упрощения нанесения проектной головки рельса используют условные отметки РГР, которые могут определяться относительно отметок НБС.