2.1. План трассы, круговые и переходные кривые

Постройке железной дороги предшествует ее проектирование. Для принятия наилучшего решения при проектировании разраба­тывают и сравнивают несколько вариантов расположения в простран­стве продольной оси земляного полотна линии, т. е. трассы. Трасса может быть закреплена (обозначена) на местности или вычерчена на топографических картах или планах.

Железнодорожные линии бывают однопутные, двухпутные и мно­гопутные. Расположение каждого пути на местности определяется положением его оси. За ось пути принимают продольную линию, проходящую посередине между рельсовыми нитками колеи. Как показано на рис. 2.1. на однопутных линиях ось пути и трасса распо­ложены в одной вертикальной плоскости, а на двухпутных и много­путных линиях оси путей и трасса линии не совпадают.

Рис. 2.1 - Положение трассы линии А и осей путей а

 

Рис. 2.2 - План железнодорожной линии: С и Д — начальный и конечный пункты линий; 1, 2, 3, 4 — вершины углов поворота

 

Вид трассы линии сверху или, как принято говорить, проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом железно­дорожной линии. Вертикальный разрез земной поверхности и земля­ного полотна по трассе называется продольным профилем желез­нодорожной линии. План и продольный профиль являются важнейшими характеристиками, железнодорожных линий. Железная дорога, соединяющая два пункта, обычно проходит не по прямой. Это делают по ряду причин. Основной из них является необходи­мость обойти топографические препятствия (большие возвышен­ности, болота, глубокие долины, овраги и пр.), чтобы сократить расходы на постройку. Например, особые требования предъявлялись к проектированию трассы Байкало-Амурской магистрали, более половины которой расположено в зоне вечной мерзлоты и болот. Иногда линию отклоняют для того, чтобы приблизить железную дорогу к населенному пункту или, наоборот, обойти город; чтобы пересечь реку под прямым углом и по другим причинам. В местах, где изменено направление линии, укладывают кривые участки пути. Поэтому в плане железнодорожная линия состоит из прямых и кривых участков пути и, следовательно, элементами плана являются прямые и кривые (рис. 2.2).

План пути представляет собой проекцию трассы на горизонталь­ную плоскость, а продольный профиль пути — это вертикальный разрез по оси пути.

План и профиль определяют положение оси пути в пространстве. Элементами плана линии являются прямые и кривые участки. Кри­вые участки возникают при необходимости обхода препятствий, при­ближения линии к населенным пунктам, стремлении к удешевлению строительства. При повороте ее направление меняется под углом а, который образуется между начальным направлением линии и новым ее положением и называется углом поворота.

Различают круговые и переходные кривые. Круговая кривая — это часть окружности радиуса R.

Радиус кривой R берут стандартной длины в зависимости от ка­тегории линии и скорости движения поезда (таблица 2.2.).

Чистые круговые кривые применяются редко. В большинстве слу­чаев круговую кривую сопрягают с прямыми через переходные кри­вые. Радиус переходных кривых в точках примыкания к прямым бесконечно большой величины  и постепенно уменьшается до радиуса R круговой кривой.

Таблица 2.2. - Радиусы круговых кривых в плане.

 

На новых линиях кривые участки пути имеют стандартные радиусы кривизны от 4000 до 1200 м, в трудных условиях допускают­ся радиусы 600 и 500 м, а с разрешения Министерства путей сооб­щения — 250 и 200 м. Применение кривых малых радиусов позволяет сравнительно легко обойти топографические и другие препятствия, что особенно важно в горных и прочих трудных условиях. Благодаря этому сокращается объем земляных работ и, как правило, удешев­ляется стоимость сооружения линии. Однако чем меньше радиусы кривых, тем выше сопротивление движению, так как больше трение между колесами и направляющими их рельсами (достигает 20— 30 Н на 1 т массы поезда). На преодоление этого сопротивления расходуется дополнительное количество энергии и топлива, что приводит к увеличению расходов на перевозку грузов и пассажиров. На таких кривых быстрее изнашиваются рельсы и гребни колес подвижного состава. Кроме того, при движении на кривых участках действует центробежная сила, стремящаяся опрокинуть состав. Вели­чина центробежной силы тем больше, чем меньше радиус кривой и чем больше скорость движения.

Следовательно, кривые малых радиусов в эксплуатации создают дополнительные затруднения, поэтому их применяют только в особо трудных условиях. Для погашения центробежных сил и уменьшения бокового давления на рельсы наружной нити устройство кривых участков железнодорожного пути имеет некоторое отличие от устройства прямых участков. Содержание кривых участков пути требует больших затрат, чем содержание прямых участков.

Прямые участки пути сопрягают с кривыми с помощью переход­ных кривых, радиус которых постепенно уменьшают от бесконечно большого до радиуса данной кривой, c радиусы и длины переходных кривых представлены в таблице 2.3. Этим обеспечивают плавный переход подвижного состава с прямого участка пути на кривой.

Таблица 2.3 -  Длины и радиусы переходных кривых.

Примечания: 1.В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, длины переходных кривых на указанных линиях следует определять как для линий I категории.

2.    При двух значениях длин переходных кривых меньшие значения допускается применять в трудных условиях.

3.    Деление участков на зоны скоростей движения поездов следует производить в зависимости от конфигурации продольного профиля:

1-я зона скоростей - углубления продольного профиля и примыкающие к ним участки, а также другие участки, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях с максимальными или близкими к ним скоростями;

2-я зона скоростей - горизонтальные площадки и уклоны, на которых величина средневзвешенной квадратической скорости близка к средним значениям скоростей движения грузовых поездов;

3-я зона скоростей - возвышения продольного профиля и примыкающие к ним участки затяжных подъемов, проходимые грузовыми поездами в обоих направлениях со скоростями, близкими к расчетной скорости на руководящем подъеме.

Прямые вставки между начальными точками переходных кривых, а при их отсутствии -круговых кривых, следует принимать возможно большей длины, но не менее указанной в таблице 2.4.

При проектировании новых железнодорожных линий III-IV категорий, сооружаемых в особо трудных условиях, дополнительных главных путей и реконструкции существующих железнодорожных линий допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании предусматривать сопряжения обратных кривых с переходными кривыми без прямых вставок.

Таблица 2.4 - Длины вставок между кривыми.

Категория железнодорожной линии	Длина прямой вставки, м
	в нормальных условиях между		в трудных условиях между кривыми
	кривыми направлениями		направлениями
	в разные стороны	в одну сторону	в разные стороны	в одну сторону
Скоростные	150	150	100	100
Особогрузонапряженные	75	100	50	50
I и II	150	150	50	75
III	75	100	50	50
IV	50	50	30	30

Примечания: 1. В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, прямые вставки на указанных линиях следует принимать по нормам, предусмотренные для линий I категории.

2. На подъездных путях, обслуживаемых маневровым порядком, а в трудных условиях при поездном движении со скоростями не более 25 км/ч, а также на временных участках трассы, сооружаемых на период строительства, прямые вставки между переходными кривыми допускается не устраивать. При отсутствии переходных кривых прямые вставки допускается не устраивать, если не предусматривается возвышение наружного рельса.