2.6     ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУТЕВОГО РАЗВИТИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Оптимальная схема путевого развития станции в первую очередь определяется ее технологическим процессом и характером эксплуатационной работы, обеспечивающим четкое и быстрое выполне­ние транспортных процессов, и лишь во вторую очередь местными ус­ловиями, такими, как рельеф, застройка и т. д. При этом обязательно надо учитывать основные строительно-технические принципы и прежде всего обеспечить безопасность пассажиров и работающих на стан­ции железнодорожников. Безопасность должна быть достигнута со­ответствующей конструкцией элементов станции и согласованного с ней технологического процесса, даже если он во имя этого будет менее поточным.

При железнодорожном строительстве нельзя экономить в территории при расположении устройств, так как это приводит к технически несо­вершенному решению, которое может сказаться в дальнейшем на рабо­те станции. Само собой разумеется, что все подразделения, участвую­щие в проектировании железнодорожных сооружений и устройств с их программами и требованиями, должны при этом соблюдать принцип экономичности. Поэтому идеальные, так называемые классические, решения не всегда могут быть применены. Такое идеальное сооружение требует значительных капитальных вложений и расходов по содержа­нию. Очень часто поэтому нелегко привести в соответствие требования, удовлетворяющие оптимальным условиям эксплуатации с обязательным выполнением экономических показателей.

Изменение рода тяги и разделение перевозок между железнодорож­ным и автомобильным транспортом позволят в будущем упростить конструкции путевого развития и других сооружений и устройств. На­учные знания в применении расчетов, используемые для выбора опти­мального процесса эксплуатации, находятся сегодня на таком высоком уровне и так совершенны, что инженер-строитель и эксплуатационник могут найти удовлетворяющее обоих решение по проекту путевого раз­вития. Важно то, что по разработанным вариантам производится с на­учным подходом технико-экономическое сравнение, на основании кото­рого принимается обоснованное решение, что, как и где должно быть построено. Лучшим вариантом является тот, который дает наибольший экономический эффект при наименьших затратах. В результате этого сравнения в большинстве случаев принимаются простые экономичные решения, а не совершенные во всех отношениях проекты. Чрезмерные требования и запросы по техническому совершенству зачастую невоз­можно решить экономически выгодно.

Перспектива удлинения полезной длины путей и платформ по но­вым требованиям должна учитываться при всех работах по переустрой­ству. Технологический процесс работы станции с наибольшей поточно­стью и обеспечение безопасности пассажиров требуют также примене­ния на небольших станциях, особенно на двухпутных линиях, платформ островного типа с пассажирскими переходами в разных уровнях вместо низких промежуточных платформ. Учитывая при этом, что автоматиза­ция на многих небольших станциях сокращает местный обслуживаю­щий персонал, безопасные подходы к платформам на них особенно не­обходимы.

Проектирование путевого развития новой станции может осущест­вляться более свободно, с всесторонним обеспечением оптимальных ус­ловий эксплуатации, чем во многих случаях переустройства существу­ющих станций. Поэтому в случае коренного переустройства станций при электрификации и применении более совершенных устройств СЦБ (централизация релейной системы с пультом-табло) необходимо путе­вое развитие станций проектировать с учетом перспективы. Так, при­менение новых видов тяги повышает скорости движения. Поэтому во многих случаях требуется не только переустройство трассы главных путей, но и других станционных путей, подпадающих в зону размеще­ния сооружений и устройств электрификации. Мачты контактной сети, например, должны находиться в определенных местах, подлежащих; освобождению на существующих станциях и в отдельных парках.

Электрическая и тепловозная тяга имеет высокие начальные ускоре­ния. Это при определенных условиях позволяет компенсировать задерж­ки, возникшие, например, при враждебности маршрутов. Подобные пересечения не так страшны с точки зрения последствия задержек.

Строительство контактной сети относительно дорого, вследствие этого надо стремиться, чтобы путевое развитие станции было переу­строено до электрификации.

Это относится также и к применению новых, более дорогих устройств СЦБ и связи. Только таким образом можно осуществить пере­устройство станции с минимальными затратами, а в большинстве слу­чаев также и упростить отдельные сооружения.

Большой экономический эффект достигается при сокращении числа стрелочных переводов и меньшей протяженности укладываемых как главных, так и приемо-отправочных и второстепенных путей. Это пре­допределяет необходимость увязки требований всех служб и отказ от их чрезмерных отдельных пожеланий. Нормы проектирования устройств СЦБ и строительно-технические указания должны всегда учитываться, даже если они приводят к удорожанию сооружения (например, приме­нение новых расстояний между путями при введении нового габарита приближения строения 1-SM/DR).

Отдельные пути и маневровые устройства на небольшой станции должны быть расположены так, чтобы маневровая работа производи­лась с минимальными рейсами и временем на маневровые передвиже­ния при минимальных расходах топлива.

Решения эксплуатационных задач выполняются на основе объемов будущих перевозок. Эти задачи могут быть решены только тогда, когда для этого имеются необходимые устройства и путевое развитие. Поэтому для проектирования путевого развития с соблюдением эконо- амической целесообразности и достаточной емкости необходимо, кроме принципов, удовлетворяющих строительные нормы и надежные условия эксплуатации, определить общие транспортные и эксплуатационные за- зачи и значение станции. Для этого должны быть установлены пара­метры местных и транзитных перевозок и производные от них пара­метры района, где располагается станция. Эту загрузку станции необ­ходимо разделить на грузо- и пассажиропотоки. Транзитная загрузка станции выражается числом поездов, которое может быть неодинако­вым в обоих направлениях. Для местной загрузки определяющим яв­ляется объем и род перерабатываемых грузов по числу вагонов и коли­честву грузов, а также числу пассажиров, осуществляющих посадку, высадку или пересадку. Для узловых станций должен быть известен, кроме этого, объем сортировочной работы. В качестве единицы време­ни, на которую относятся все эти данные, целесообразно принять сутки. При этом надо учитывать, что все виды загрузки не распределя­ются равномерно в течение всего года, а подвержены определенным ко­лебаниям вследствие летних пассажирских перевозок, сезонных сель­скохозяйственных перевозок и т. п.

Для того чтобы правильно запланировать, т. е. запроектировать сооружения долговременными, необходимо определить перспективу при­роста численности населения, развития производственных предприятии и транспортные потребности тяготеющего района. Это называют еже- годной нормой прироста. Применяемый для этого плановый промежу­ток времени должен быть не слишком маленьким и не очень большим. В общем можно принимать этот период равным 15—20 годам.

Все эти предполагаемые загрузки не являются абсолютно точно установленными величинами в отличие от точно определяемых техничес­ких нагрузок, например моста. Эта неточность увеличивается при их определении приближенно, а не разработкой перспективного планиро­вания. Задачей социалистического планирования является поддержание пропорций между всем народным хозяйством и транспортом и своевре­менное предотвращение возникновения диспропорций [70].

Хачатуров [15] указывает в этой связи на планомерное, направлен­ное удовлетворение потребностей всего общества, развитие социалис­тического транспорта в Советском Союзе, которое противостоит скачко­образному развитию капиталистического транспорта с его непроизводи­тельными затратами и постоянной диспропорцией. В Советском Союзе доля прироста перевозочной работы в течение многих лет составляет ежегодно около 10%, таким образом, больше, чем в капиталистических странах. Реконструкция и введение современного технического обору­дования обеспечили для этого достаточную провозную способность.

Для станций, подлежащих развитию, необходимо составить гене­ральный план на расчетный период времени, т. е. разработать проект станции, которая соответствовала бы в конце планового периода ожи­даемым транспортным и эксплуатационным условиям. Основой для этого является план существующей станции и ее объем работы. Для отдельных промежуточных этапов по экономическим соображе­ниям надо предусматривать только соответствующее частичное расши­рение, очередь строительства.

Предпринимаемое в течение отдельных этапов развитие станций в виде укладки отдельных путей или группы путей, стрелочных перево­дов и соединений путей, платформ, расширения искусственных соору­жений и т. д. включается в общий комплекс органически связанных работ при соблюдении минимальных затрат на переустройство.

Немасштабный план путевого развития

Немасштабный план путевого развития является осно­вой проектной работы. Проектировщик сначала создает эскиз плана путей от руки, который он потом улучшает с помощью линейки. Формы изображения, принятые в общем для планов путевого развития, надо широко применять также и здесь, чтобы они были более выразительны и обозримы. Выделение цветом отдельных путей и парков раздельно по их специализации и т. д. повышает наглядность планов путевого раз­вития.

Немасштабный план путевого развития, следовательно, является схе­матичным рисунком, служащим для того, чтобы легче и быстрее найти основную схему путевого развития, а также установить ее и для от­дельных парков и путей. Главные пути, сооружения и устройства для пассажирского и грузового движения образуют основу, на которой на­носятся отдельные пути. Такой план для получения первых выводов о конструкции станции может быть построен только генерально и немас­штабно на данных плана местности, с очертанием прилегающей за­стройки и существующих путей, без увязки с масштабом длины и ши­рины. Отдельные устройства при этом могут располагаться по различным вариантам. Смогут ли эти устройства в действительности быть разме­щены по длине и ширине в предложенной схеме, проверяется с помощью масштабного детального чертежа. Немасштабные планы путевого развития также не дают представления о действительной, например, полезной длине с учетом изолирующих участков пути или длины для устройства путепроводных развязок. Окончательные сведе­ния об этом дает только масштабный план путевого развития.

Для точной и быстрой разработки немасштабных планов путевого развития проектировщик должен обладать определенным опытом и иметь представление о факторах, которые влияют на окончательный план путевого развития. Он должен знать, во-первых, строительно­технические нормы и принципы проектирования планов станций из унифицированных узлов со стрелочными переводами, во-вторых, основы выполнения эксплуатационных процессов, включая обеспечение безо­пасности движения.

Важно также, чтобы проектировщик проследил эксплуатационные процессы на плане путей, представив их в движении поездов и маршру­тов. Не всегда при этом с помощью соответствующего обозначения можно указать достаточно и наглядно специализацию путей и направ­ление следования.

Если станция лежит в кривой и главные пути при правильном выбо­ре радиусов и возвышения наружных рельсов позволяют сохранять ско­рость движения, достигнутую на участке, то для этого на главных путях должны укладываться криволинейные стрелочные переводы. Это следу­ет по возможности предусматривать также и на приемо-отправочных путях, если после ответвления от главных путей на них располагаются в дальнейшем стрелочные переводы. В таких случаях только масштаб­ный план путевого развития также не позволяет судить о возможности размещения стрелочных переводов в профиле. Исследование масштаб­ных планов и продольного профиля размещения стрелочных переводов позволяет принять окончательное решение.

Масштабный план путевого развития

На масштабном плане путевого развития значения длины и ширины могут быть выбраны в одинаковой размерности или для наглядности изображения значения длины принимаются в меньшем масштабе.

Последние называются искаженными планами путевого развития и применяются главным образом как схематические планы. При этом вследствие сильного сокращения по длине стрелочные улицы проходят

 

очень круто, что позволяет яснее различить расположение рельсовых соединений к путям. Вследствие различных масштабов по длине и ши­рине поворотные круги и веерные локомотивные депо изображаются эллипсами. Для станций или отдельных парков в кривых искажение от­носится не к сквозным осям X и У, а к расположению кривых.

В качестве проектного плана и основы для сравнения вариантов, выполнения геодезической съемки и осуществления строительства может служить только план, который имеет единые масштабы, т. е. в своем изображении одинаков по длине и ширине. Как правило, применяется масштаб 1:1000, для определенных обзорных целей— 1:2000, для сложных деталей (например, горловины станций со стесненным распо­ложением стрелочных переводов) — 1 : 500.

Во всех случаях точное изображение и конструирование является непременным условием. 1 мм на плане при масштабе 1 : 1000 соответст­вует 1 м в действительности. Натренированный глаз может, например, отличить на чертеже отклонения в расстояниях между путями до 0,5 мм.

Для того чтобы предотвратить неточности размещения пересечений стрелочных переводов пологих марок с осями путей, рекомендуется сначала брать точные значения расстояний из рис. 2. 40 и определять точки пересечения. Дальнейшие значения опубликованы в другой лите­ратуре [25, 54].

Короткие кривые изображаются с помощью лекал, длинные — с по­мощью штангенциркуля. Так как на лекалах точки начала касательных обозначены зачастую неточно или вообще не обозначены, рекомендуется

 

всегда вычислять точки касания на плане прямых участков пути к кри­вым. Определяющими при этом величинами являются точка пересече­ния Т обеих соединяющих друг с другом прямых (касательных), угол наклона и радиус R (рис. 2.41,а, б).

В случае расположения путей в разных уровнях разрабатывается особый план профиля для представления о прохождении уклонов от­дельных путей. Целесообразно располагать его под или над планом путевого развития с тем же масштабом по длине, но с увеличением в большинстве случаев в 10 раз по высоте. На него надо нанести значе­ния уклонов и длин элементов профиля, а также точные значения вы­соты перелома профиля путей так, чтобы для каждой точки пути, опус­тив перпендикуляр из плана путевого развития, можно было приблизи­тельно определить отметку головки рельсов (рис. 2.42).

Проектирование с помощью кальки

Элементы станции, например стрелочные горловины, конструкция которых затрудняется условиями местности, целесообразно вначале запроектировать на отдельном листе кальки и потом перенести на общий план так, чтобы они соединялись с ним как можно точнее. Проектирование с помощью кальки позволяет просто и быстро найти приемлемое решение.

 

Сравнение различных стрелочных горловин по числу стрелок и осуществлению движения по ним

Поезда следуют как по главным, так и по другим путям, специализированным для обгонов, приема и отправления. Для перехода поездов с путей перегонов на пути станций необходима система соединений стрелочных переводов. При этом система соединений стре­лочных переводов применяется либо с большей концентрацией стре­лочных переводов в простых стрелочных улицах, либо с устройством многократных стрелочных улиц. Могут быть и различные промежуточ­ные варианты.

Простые стрелочные улицы требуют небольших затрат на строитель­ство и содержание, однако в большой степени исключают возможность параллельных маршрутов. В такой схеме горловин станции в большин­стве случаев предусматриваются простые и двойные перекрестные стре­лочные переводы во избежание влияния при движении поездов. Отказ от применения на главных путях перекрестных стрелочных переводов требует их замены на одиночные обыкновенные переводы. Если простой перекрестный стрелочный перевод берется как две, а двойной пере­крестный стрелочный перевод как четыре единицы стрелочных перево­дов, то при замене перекрестных стрелочных переводов обыкновенными экономится определенное число стрелочных переводов. Сравнивая рас­ходы на приобретение и укладку, устанавливаем, что двойной пере­крестный стрелочный перевод обусловливает примерно в два раза боль­шие расходы, чем одиночный обыкновенный стрелочный перевод, и что замена его двумя обыкновенными стрелочными переводами, таким об­разом, не влечет за собой значительного снижения расходов (рис. 2.43). Кроме того, такая замена приводит к удлинению стрелочной зоны и в зависимости от маршрута следования—к вилянию поездов при дви­жении.

Многократные стрелочные улицы устраняют эксплуатационный недо­статок за счет исключения враждебных маршрутов и тем самым повы­шают эксплуатационную эффективность, т. е. позволяют осуществлять параллельные операции. Полное исключение враждебных маршрутов

 

 

при наличии их взаимного пересечения может быть устранено только с помощью дорогостоящих развязок.

Сопоставление строительных затрат при замене перекрестных стре­лочных переводов на обыкновенные с эксплуатационными преимущест­вами проектировщик выполняет прежде всего по стоимости предусмат­риваемых стрелочных переводов.

Рис. 2.43 показывает ориентировочное сравнение капиталовложений одного заменяемого перекрестного стрелочного перевода двумя обыкно­венными стрелочными переводами одинаковых марок. Это сопоставле­ние затрат относится только к сравнению вариантов при проектирова­нии, а не при переустройстве, например, в случаях смены верхнего строения пути с возникающими при этом земляными работами и др. В соответствии с этим стоимость приобретения и укладки СГП 49-500-1:9 равна около 59 ООО марок, в то время как замена этого стрелочного перевода двумя обыкновенным стрелочными переводами обходится приблизительно в 50 ООО марок. Если сравнивать значения длины путей двойного перекрестного стрелочного перевода ДПП 49-500-1:9 с двумя обыкновенными стрелочными переводами (рис. 2.44), то станет ясно, что разъединенная конструкция требует большей длины путей AL. На эту величину сокращается укладка путей при соединении с помощью одиночных стрелочных переводов по сравнению с примене­нием перекрестного стрелочного перевода. Соответствующая этому сум­ма расходов должна быть поэтому учтена при сопоставлении вариан­тов, как уменьшающая расходы (на рис. 2. 43 изображена заштрихован­ной крестообразно). Общая экономия расходов при замене двойного

перекрестного стрелочного перевода с радиусами 500 и 300 м составля­ет около 25%, с радиусом 190 м — около 20%-

При замене обыкновенных перекрестных стрелочных переводов экономия ниже (от 0 до 10%).

Однако замену перекрестных стрелочных переводов нельзя рассмат­ривать изолированно от путевого развития станции и, в частности, от полезной длины отдельных присоединяющихся путей, которая может измениться при замене перекрестных стрелочных переводов.

На рис. 2.45 показано уменьшение полезных длин путей 3, 4 и 5 в связи с заменой двойного перекрестного стрелочного перевода ДГП 5. При этом увеличивается длина соединительного пути 6. Если дополни­тельно заменяется ДГП 8 двумя обыкновенными стрелочными перево­дами 8 и 9, то полезная длина путей уменьшается на еще большую величину.

Если обыкновенные стрелочные переводы 6, 7 и 8 приняты маркв 1 : 12 вместо 1:9 с радиусом 500 м, то стрелочные переводы 7 и 6 при фиксированном положении стрелочного перевода 8 сдвигаются в на­правление перегона и на эту величину увеличивается длина путей 4 и 3.

Расходы на это удлинение путей превышают достигнутую экономию от замены перекрестных стрелочных переводов.

Несмотря на это, Государственные железные дороги ГДР заменяют перекрестные стрелочные переводы на приемо-отправочных и особенно на главных путях для улучшения плавности хода поезда и для умень­шения расходов по содержанию верхнего строения пути и подвижного состава. Двойной сердечник перекрестного стрелочного перевода или глухого пересечения с его разрывами колеи представляет собой, так сказать, «инородное тело» в сплошном сварном пути или сварной зоне стрелочных переводов, которое требуется устранить или по крайней ме­ре уменьшить по количеству.

Для подготовки движения с большими скоростями требуется также исправление путей. На путях «катящейся дороги» (главные пути), по которым должно осуществляться движение со скоростями до 160 и да­же до 200 км/ч, должны быть удалены не требующиеся стрелочные пе­реводы. К ним относятся также и обыкновенные стрелочные переводы,, так как их сборный сердечник отрицательно влияет на движение, хотя и в меньшей мере, чем двойной сердечник.

 

Если прежде считалось, что на станции обязательно должны укла­дываться двойные и даже в некоторых случаях тройные стрелочные улицы, чтобы во всех случаях обеспечивать максимальную эксплуата­ционную надежность для следования поездов и маневровых передвиже­ний, то теперь из экономических соображений в таких горловинах требу­ется сокращать количество стрелочных переводов и путей до минималь­но необходимого. Где же границы этого сокращения? Если проектиров- щик-станционник чрезмерно сокращает количество стрелочных перево­дов на существующих станциях и в проектах новых парков и путей, то эксплуатация этих сооружений может осуществляться только с боль­шими трудностями и с задержками поездов. Современная техника расчетов обоснованно определяет степень этих сокращений.

Государственные железные дороги ГДР опробовали такие сокраще­ния уже на многих линиях и установили, что, несмотря на первоначаль­ные возражения, их эксплуатационные условия не ухудшились [67].

2.6.2 СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

При проектировании станционных сооружений и уст­ройств, как вообще в каждом техническом решении, возможны многие варианты. Это относится как к новым станциям при расположении их на свободном месте, так и к переустройству уже существующих станций с развитием или без него. Различные варианты возникают при разра­ботке проекта, где необходимо учитывать действующие нормы и пра­вила проектирования. Для выбора определенного варианта существу­ют технические и экономические показатели, с помощью которых оп­тимально распределяются капитальные вложения [69].

Кроме того, на выбор оптимального варианта влияют и другие со­ображения неэкономического характера, трудно поддающиеся подсче­там. К ним относятся политические, военные, социальные требования.

Экономические факторы определяют:

а)  единовременные капитальные вложения, необходимые для соору­жения или реконструкции строительных сооружений в стоимостном вы­ражении (в марках) и для важных строительных материалов в коли­чественном выражении (например, количество стали);

б)  необходимую ежегодную себестоимость построенного сооружения после ввода его в эксплуатацию. Она в основном разделяется на стои­мость содержания и эксплуатации;

в) потребность в рабочей силе в результате строительства сооруже­ния. В современных условиях надо обязательно ориентироваться как в строительстве, так и в эксплуатации и содержании сооружений и устройств на минимальное применение рабочей силы;

г)  сроки строительства, сокращение которых имеет большое значе­ние для всего народного хозяйства (рис. 2. 46);

д)  развитие производства и производительности, благодаря чему ре­шается вопрос необходимого развития мощности и пропускной способ­ности строящегося сооружения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если срок службы больше, чем абсолютный срок окупаемости, то сооружение можно рассматривать как экономичное.

Понятие экономичности для строительных сооружений имеет два значения. Сначала может быть поставлен вопрос: должно ли быть по­строено определенное сооружение (например, станционное сооружение) в точно определенном, желаемом месте железнодорожной сети или в другом месте, которое должно быть определено сравнением вариантов (вопрос месторасположения) ? Если принято решение об осуществле­нии строительства в определенном месте и определенного размера, то далее может возникнуть вопрос об отдельном наиболее экономичном решении в строительно-техническом отношении. При этом получается большой объем расчетов, который ведет к применению новой вычисли­тельной техники.

Для оценки и приближенного расчета отдельных факторов, особен­но капитальных вложений, применяется метод системы показателей. Различают при этом, с одной стороны, натуральные или стоимостные показатели, которые дают соответствующие количества, например, стро­ительных затрат в натуральных единицах, как штуки, тонны, метры и т. п., или в ценах (марках). С другой стороны, существуют техниче­ские показатели (грузоподъемность, размер, рабочий объем цилиндра и т. п.), технико-экономические показатели (например, 250 тыс. марок/км строительства пути) и экономические показатели (рентабельность, срок окупаемости).

Для сооружений транспорта ориентировочное значение срока окупа­емости составляет 8—10 лет, для промышленных сооружений — в сред­нем 5 лет. Эти значения не утверждены законом, а представляют собой исходные и опытные данные, которые в обоснованных случаях вполне могут давать другие результаты.