Железнодорожные линии сооружают для освоения новых районов и их природных богатств, разгрузки существующих грузонапряженных линий, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов. Новые линии могут существенно различаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерам и характеру перевозок. В зависимости от этих факторов технические требования и нормы, которыми руководствуются при разработке проектов железнодорожных линий, дифференцированы.

Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством при проектировании, предусматривают деление новых железных дорог колеи 1520 мм и подъездных путей на несколько категорий. От категории линии зависят наиболее важные параметры и технические условия ее проектирования, допустимая скорость движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии. Значения одного из основных показателей железных дорог — грузонапряженности — по категориям приведены в табл. 4.1.

В связи с многообразием климатических и сейсмических условий в России вся территория страны разделена на климатические и сейсмические зоны с различными условиями и стоимостью строительства железных дорог.

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продольным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода. Границы полосы отвода определяются С учетом пер-

спективы развития путей и обозначаются специальными указателями (межевыми знаками).

Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии (рис. 4.1) проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль (рис. 4.2) — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.

Рис. 4.1. План железнодорожной линии: А, Б — начальный и конечный пункты линии

Рис. 4.2. Элементы продольного профиля железнодорожной линии

Прямые участки характеризуются длиной и направлением. К основным параметрам кривой относятся угол поворота <р, зависящий от условий местности, радиус Я, обусловленный категорией линии, длина К кривой и тангенс Т — расстояние от начала или конца кривой до вершины угла поворота (рис. 4.3). Эти параметры кривых геометрически связаны. Исходя из заданного радиуса кривой Я и угла поворота <р легко определить значения Ти К:

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения (наибольшая скорость движения по кривой, км/ч, в зависимости от радиуса Я, м, может быть определена по формуле г>тах ~ 4,6у[И) и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети. Поэтому при проектировании новых железных дорог в зависимости от категории линии и местных условий выбирают радиусы кривых, указанные в табл. 4.2.

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые их сопрягают с прямыми участками с помощью переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от <» до радиуса Я круговой кривой (подробнее см. в гл. 7). Между смежными кривыми предусматривают прямолинейные вставки, имеющие минимальную длину 30… 150 м в зависимости от категории линии и направления изгиба кривых (в одну или разные стороны).

Рис. 4.3. Элементы круговой кривой:

НК — начало кривой; ВУ — вершина угла поворота; КК — конец кривой; Я — радиус; Ф — угол поворота; Т — тангенс кривой

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов его элементов и их длиной (рис. 4.4). Крутизна /, измеряемая в тысячных долях, представляет собой частное от деления разности А отметок конечных точек элемента профиля на его длину /, т. е. равна тангенсу угла наклона а элемента профиля к горизонту.

Из рис. 4.4 видно, что уклон создает дополнительное сопротивление движению поезда на подъеме:

IV, = <2 вша » <21ёа к 10

^-3

<?/, где <2 — вес поезда;.1 — крутизна уклона.

Рис. 4.4. Расчетная схема для определения крутизны уклона: а — угол наклона элемента профиля к горизонту; 1 — длина элемента профиля; А — разность отметок конечных точек элемента профиля; 0 — вес поезда;

От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее значение.

Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. Этот уклон, зависящий от категории линии и топографических условий, определяется технико-экономическими расчетами с учетом унификации весовых норм на новой и примыкающих существующих линиях.

В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.

Длина элементов продольного профиля должна составлять не менее половины длины обращающихся поездов, принятой на перспективу. При этом под поездом одновременно будет не более двух переломов профиля. Смежные элементы профиля обычно сопрягают в вертикальной плоскости кривыми радиусом 3…20 км в зависимости от категории железнодорожной линии.

Продольные профили выполняют с применением стандартных условных обозначений. По масштабу изображения и количеству содержащихся данных различают подробный и сокращенный продольные профили.

Подробный продольный профиль обычно используют при проектировании вторых путей, развития станций и других объектов, в частности, при определении объемов земляных работ. Этот профиль, имеющий горизонтальный масштаб 1:10 000 и вертикальный 1:1000, включает в себя собственно профиль (верхняя часть) и сетку (нижняя часть). На сетке продольного профиля указывают план линии, пикетаж, существующие отметки земли и проектные отметки, проектные уклоны, особенности местности и инженерно-геологическую характеристику.

На профиле также показывают условными обозначениями мосты, трубы и другие искусственные сооружения, оси станций, других раздельных пунктов и переездов.

Сокращенный продольный профиль составляют на основе подробного продольного профиля для характеристики и удобства рассмотрения основных элементов плана и всех линейных сооружений. Его используют главным образом машинисты локомотивов при ведении поездов для получения информации о предстоящих подъемах и спусках.

Сокращенный профиль в основном повторяет в сжатом виде наиболее важные данные подробного продольного профиля. Он имеет горизонтальный масштаб 1: 50000 и вертикальный 1:1000.

На нем указывают проектные отметки земляного полотна, километраж, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, положение входных стрелочных переводов, путевых зданий, переездов и искусственных сооружений, а также проектируемые объекты.