52

Введение

Курсовой проект «Проектирование участка новой железной дороги» выполняется параллельно с изучением теоретического курса дисциплины «Изыскания и проектирование железных дорог» и имеет целью развития у студентов умения практического решения ряда проектных задач, овладения технологиями проектирования и процедурами принятия решений, которые соответствуют современным методам и представлениям.

В соответствии с назначением проекта в нем решаются следующие вопросы:

1. определение расчетной массы состава поезда, определение длины поезда и назначение длины приемо-отправочных путей, проверка массы поезда по условию трогания с места;

2. выявление всех возможных вариантов направлений трассы между заданными конечными пунктами и выбор по основным техническим показателям двух, наиболее конкурентоспособных;

3. трассирование двух отобранных вариантов с проектированием схематических продольных профилей и размещением раздельных пунктов;

4. размещение малых искусственных сооружений, определение расчетного расхода воды, выбор типов сооружений и их отверстий;

5. подсчет строительной стоимости и эксплуатационных расходов по запроектированным вариантам;

6. определение капитальных вложений в локомотивный и вагонный парк;

7. расчет выручки от перевозки грузов и пассажиров;

8. расчет чистой текущей стоимости инвестиционного проекта;

9. технико-экономическое сравнение вариантов;

10. улучшение трассы и проектирование подробного профиля.

Трассирование вариантов производится одинаковыми руководящими уклонами. Для трассирования задается участок длиной 15-20 км, чтобы имелась возможность разместить кроме начального, еще один раздельный пункт.

Задание предусматривает укладку трассы на участках напряженного и вольного хода в рельефе, обуславливающем применение кривых разных радиусов и различные условия размещения раздельных пунктов.

В данном курсовом проекте все расчеты будут приведены для бесстыкового пути.

1 Определение массы и длины поезда

Для проектируемых железных дорог масса брутто состава поезда Q (в тоннах) определяется из условия установившегося равномерного движения поезда по руководящему подъему с расчетной скоростью. Формула для расчета массы брутто состава, выведенная из этого условия, имеет вид:

Q = , (1.1)

где F_к (р) – сила тяги при расчетной скорости, кН;

Р – расчетная масса локомотива, т;

w ₀ ^/ – основное удельное сопротивление локомотива, Н/кН;

w ₀ ^{/ /} – основное удельное сопротивление вагонов, Н/кН;

i _р – руководящий уклон проектируемой линии, ‰;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Для определения массы состава поезда w ₀ ^/ и w ₀ ^{/ /} рассчитываются при расчетной скорости электровоза V_P.

Основное удельное сопротивление движению локомотива:

в режиме тяги w ₀ ^/ = a₀ + a₁v + a₂v²;

в режиме холостого хода w _х = b₀ + b₁v + b₂v². (1.2)

Коэффициенты а₀, а₁, а_2, b_0, b₁,b₂ приведены в таблице 2.2 [1].

Расчеты средневзвешенного основного удельного сопротивления движению вагонного состава выполняется в следующем порядке.

1.Определяем массу брутто вагонов как сумму массы тары вагона q_т и грузоподъемность q_гр, умноженной на коэффициент полногрузности β (задается по заданию на проект):

q_бр = q_т + β∙q_гр, (1.3)

Значение q_т и q_гр приведены в таблице 2.3 [1]

2. Находим массу, приходящуюся на ось вагона, т/ось:

q₀ = q_бр/m, (1.4)

где m – число осей вагона.

3. Основное удельное сопротивление движению вагона определяется по формуле:

, (1.5)

Значение коэффициентов a, b, c и d приведены в таблице 2.4.

4. Долю вагонов i-й категории в составе по массе определяем по формуле:

(1.6)

Количество вагонов i-й категории γ_i в составе (в %) задается заданием на курсовой (дипломный) проект.

Проверка правильности вычисления α_i:

5. Определяют удельное средневзвешенное сопротивление вагонного состава,

включающего К категорий вагонов:

(1.7)

где ω_0(i) – основное удельное сопротивление данной группы вагонов, Н/кН;

α_i – доля массы состава, приходящаяся на данную группу вагонов.

Рассчитаем массу поезда по вышеизложенным формулам:

1. Определяем массу брутто вагонов по формуле 1.3

q_бр4 = 22+63*0,9=78,7 т

q_бр8 = 43,8+125*0,9=156,3 т

2. Находим массу, приходящуюся на ось вагона по формуле 1.4:

q₀₄ =78,7/4=19,675т

q₀₈ =156,3/8=19,538т

3. Основное удельное сопротивление движению вагона определяется по формуле1.5:

4. Долю вагонов i-й категории в составе по массе определяем по формуле 1.6:

Проверка

5. Определяют удельное средневзвешенное сопротивление вагонного состава по формуле 1.7:

6.Основное удельное сопротивление движению локомотива определим по формуле 1.2:

w ₀ ^/ = 1,9 + 0,008*43,5 + 0,00025*43,5²=2,721Н/кН

7. Масса поезда определяется по формуле 1.1:

_Q =

Расчет длины поезда.

Если в задании на курсовой проект задана расчетная длина приемо-отправочных путей l_по на станциях и разъездах, следует проверить возможность размещения полученного состава и локомотива в пределах этой расчетной длины. Длину поезда определяем по формуле:

(1.8)

где К – число групп однотипных вагонов в составе;

l _i – длина вагонов данной группы, м;

N _i – число вагонов данной группы в составе;

L _лок. – длина локомотива, м;

10 м – запас на установку поезда в пределах длины станционных путей.

Проверка удовлетворяется при условии L_п ≤ l_по.

Число вагонов каждой группы в составе определяем по формуле:

(1.9)

где Q – масса брутто состава, т;

α_i – доля массы состава, приходящаяся на данную группу вагонов;

q_брi – масса брутто вагона данной группы, т.

При этом расчете число вагонов N_i получается дробным, чего, не может быть в поезде, поэтому необходимо округлять полученные значения вагонов до ближайших целых значений. После округления числа вагонов снова находим массу поезда брутто:

(1.10)

Полученное значение Q_факт не должно отличаться от теоретического больше, чем на +50 т.

В зависимости от результатов расчета по формуле (1.8) принимаем длину приемоотправочных путей – 850 м или 1050 м (если L_п ≤ 1050). Если длина поезда L_п > 1050 м принимается полезная длина приемо-отправочных путей – 2·850 = 1700 м или 2·1050 = 2100 м.

Рассчитаем число вагонов по формуле 1.9:

Принимаем число четырехосных вагонов равных 45.

Принимаем число восьмиосных вагонов равных 8.

Определим длину поезда по формуле 1.8:

Принимаем длину приемоотправочных путей, равной 850м.

Определим фактическую массу состава по формуле 1.10:

Проверка |4791,9-4786,61|=5,29т Условие выполняется.

2 Описание местности, определение возможных вариантов трассирования, выбор одного варианта для детального трассирования

2.1 Описание местности проектирования

Кемеровская область расположена на юго-востоке Западной Сибири. Площадь области — 95,7 тыс. кв. км, что составляет 4% территории Западной Сибири и 0,56% территории Российской Федерации

На территории Кузбасса сосредоточено 67 % запасов углей России. Среди разведанных запасов половина приходится на коксующиеся угли. Регион добывает 57% российского угля, в том числе 75,5% – коксующегося. Ресурсы природного газа метана оцениваются в 13 триллионов куб.метров. По их запасам Кузнецкий бассейн занимает второе место после Уренгойского. Кроме того, есть золото, серебро, железная руда, цинк, свинец, медь. Перспективны для разработки месторождения марганцевых руд, ильменитового концентрата, редкоземельных руд, формовочных глин. Добыча топливно-энергетических полезных ископаемых (угля) Кузбасса является многоотраслевым комплексом, включающим в себя 105 угледобывающих предприятий и 32 обогатительные фабрики и установки.

Природные условия (особенности рельефа).

Центральная часть Кемеровской области расположена в Кузнецкой котловине, которая с трех сторон охвачена горами: с запада - Салаирским кряжем, с юга – Абаканским хребтом, с востока – Кузнецким Алатау. Горный рельеф характерен для двух третей территории Кузбасса.

Кузнецкий Алатау – самая большая горная система области. Общая протяженность главного хребта составляет более 500 км. Самая высокая  вершина – Амзас-таскыл (Верхний зуб) - 2178 метров над уровнем моря. По главному хребту и некоторым отрогам – вечные снежники на северных склонах, участки горной тундры и альпийской растительности, сохранились обширные темнохвойные и лиственные леса.

Салаирский кряж – древние горы. Протяженность их с юга на север около 300 км, ширина 15-40 км. Кряж сильно сглажен, средняя высота около 400 м над уровнем моря.

На территории региона представлены горно-таежный, лесостепной и степной ландшафты.

Рельеф Кузнецкой котловины в основном равнинный.

Климат Кемеровской области резко континентальный. Зима холодная и продолжительная, лето короткое и теплое.

Среднегодовая температура воздуха колеблется от – 1,4 С   до + 1,0 С .

Среднемесячная температура составляет в январе от - 18 С до -22 С, а в июле от + 17 С до + 22 С.

Наиболее высоких значений температура воздуха в Кемеровской области достигает летом + 38С, а самые низкие зимой доходят на юге области до – 54⁰С, на севере до – 57⁰С. Количество осадков от 300 до 500 мм в год, в горных районах – до 900 мм в год.