CC BY
32
УДК 625.113 : 656.222.1
I. П. КОРЖЕНЕВИЧ, М. Б. КУРГАН, Н. П. ХМЕЛЕВСЬКА (ДПТ)
ВИЗНАЧЕННЯ ОБ'еМШ РОБ1Т ДЛЯ ЗНЯТТЯ ОБМЕЖЕНЬ ШВИДКОСТ1, ПОВ'ЯЗАНИХ З ПЛАНОМ Л1Н11
Найбшьша к1льк1сть обмежень пов'язане з параметрами i станом кривих дiлянок коли. Для складних дь лянок плану лши розроблена методика визначення вартосп перевлаштування кривих при введеннi швидшс-ного руху. Встановлено закон змши обсягiв робiт залежно вiд методiв перебудови криво!: розширення юну-ючого земляного полотна, присипка нового земляного полотна до юнуючого або винесення земляного полотна на нову трас.
Ключовi слова: обмеження швидкосп, перебудову плану, обсяги робгг, варпсть перебудови криво!
1. Iсторiя питання
Велика кшьюсть обмежень швидкосп на за-л1зницях Украши пов'язана з параметрами { станом плану зал1знично! коли. При цьому вплив стану плану затзнично! коли на швид-юсть визначаеться тим, до якого р1вня несправ-ност вщносяться вщхилення в стршах або в шдвищеннях у сусщшх точках коли. На наш погляд бшьш точно й правильно з точки зору безпеки руху по!зд1в було б визначати вплив стану кривих на швидюсть, спираючись на реа-льну картину вим1ряних значень кривизни { шдвищень, характеристики руху по!зд1в.
Доцшьно визначати непогашеш прискорен-ня анп, швидюсть зростання прискорень у, швидюсть тдйому колеса по вщводу шдви-щення зовшшньо! рейки ^ та коливання ею-пажу 9, виходячи з вим1ряних кол1евим1рюва-льним вагоном або шшими засобами (в тому числ1 вим1рюванням плану способом стрш, а шдвищень - за допомогою шаблону ЦУП) по-казниюв кривизни \ шдвищень в точках коли. Така технолопя реатзована в рамках програми RWPlan [1]. На рис.1 представлено вигляд гра-ф1ку допустимих швидкостей для вим1ряного стану плану коли.
Рис. 1. Графiки допустимих швидкостей для юнуючого стану плану: за показниками анп , у , /у, 9
Показники анп, у, , 9 дозволяють, ви- плану 1, вщповщно, з усунення обмеження ходячи з потр1бних швидкостей, бшьш точно швидкост1.
визначати потребу в роботах з виправлення Обмеження швидкост по плану шш! за па-
раметрами визначаються декшькома норматив-
© I. П. Корженевич, М. Б. Курган, Н. П. Хмелевська, 2012
ними документами, основними з яких е ЦП-0138 та ЦП- 0236, ЦП-0020 [2-4]. На допустимi швидкост впливають радiус та пiдвищення в кругових кривих, довжини перехiдних кривих та сполучення цих параметрiв на складних дi-лянках плану.
В ЦП-0236 методика визначення допусти-мих швидкостей руху по сполученням кривих викладена дуже стисло. Тому при наявносп складних сполучень кривих важко правильно визначити необхщний розрахунковий випадок, вiдповiднi критери та розрахунковi формули й отримати вiрний результат. Статистика тдтве-рджуе, що велика кiлькiсть сполучень кривих на залiзницях Украши у рядi випадкiв приводить до недоцшьного обмеження швидкостей руху або, навпаки, до !х завищення i, як насл> док, до погiршення безпеки та комфортабель-ностi руху по]дщв, швидкого розладу коли.
2. Мета роботи
Як показали дослщження, обмеження швид-костi руху поlздiв за радiусами кругових кривих виникае тшьки на третинi кривих. Набагато бшьше проблемних мiсць пов'язанi з недостат-ньою довжиною перехiдних кривих. Тому дуже важливим е розрахунок параметрiв плану лши з урахуванням вшх вимог i приведення його до геометрично правильного стану шд час вико-нання ремонтiв коли. Метою роботи е визна-
Економiя часу руху при в!
чення об'емiв робiт для зняття обмежень швид-костi, пов'язаних з планом лши.
3. Технолопя виконання розрахунк1в
Змiна параметрiв плану може вщбуватися в невеликих межах. Але в такому випадку й тд-вищення швидкостi буде вiдносно невеликим. Значного тдвищення швидкостi можна досягти при суттевих змiнах параметрiв кривих з вино-сом траси на нове земляне полотно. Таю роботи вимагають великих витрат ^ хоч зростання швидкост в окремо взятiй кривш начебто буде великим, виграш у чаш руху поlздiв буде вщно-сно невеликим i практично школи не окупиться.
В п. 4.8 ЦП-0236 передбачаеться застосу-вання однаково! обмежуючо! швидкостi на вщ-станi 5 км (в складних умовах 2 км для паса-жирських та 2,5 км - для вантажних поlздiв). Для визначення скорочення часу руху по1зда по д^нщ довжиною 4 км за умови збшьшенш швидкостi на кривш в середиш тако1 дiлянки були виконаш розрахунки при довжинi дп обмеження 2 км для пасажирських поlздiв i 2,5 км - для вантажних.
В табл. 1 наведена економiя часу руху (с) при вщмш обмеження швидкосп Уп i встанов-ленi ново1 швидкостi Уи для пасажирського по1зда. На рис. 2 приведене скорочення часу руху при змш швидкосп на 10 та 20 км/год.
Таблиця 1
пш обмеження швидкосп
Еконотя часу руху (Д/ ,с) при швидкосп V , км/год
км/год 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
20 156 238 290 327 354 375 392 406 418 428 436 443 449 454
30 82 134 171 198 219 236 250 262 272 280 287 293 298
40 52 89 116 137 154 168 180 190 198 205 211 216
50 37 64 85 102 116 128 138 146 153 159 164
60 27 48 65 79 91 101 109 116 122 127
70 21 38 52 64 74 82 89 95 100
80 17 31 43 53 61 68 74 79
90 14 26 36 44 51 57 62
100 12 22 30 37 43 48
110 10 18 25 31 36
120 8 15 21 26
130 7 13 18
140 6 11
150 5
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Швидисть обмеження, км/год
— с1У=10 —с1У=20
250
200
150
100
50
0
Рис. 2. Залежнють економи часу ввд початково! швидкосл обмеження
В табл. 2 показаш час руху та витрати електроенерги пасажирського по!зда при про!зд1 по дослщнш дшянщ з р1зними швидкостями. Для прикладу розглядався пасажирський по!зд ма-сою 1000 т з локомотивом ЧС7, який рухаеться по горизонтально площадщ.
Як випливае з табл. 2, суттевий ефект в час та у витратах електроенерги мае мюце тшьки при невеликих швидкостях. При зростанш швидкосл до 140 км/год й бшьше витрати електроенерги починають зростати.
Таблиця 2
Час руху та витрати електроенерги пасажирського поТзда при ввдмМ обмеження
Час руху г та витрати електроенерги А при
V , км/год швидкосл Ун
20 30 40 50 60 70 80 90
1 3 4 5 6 7 8 9
Г , с 544 388 306 254 217 190 169 152
А , кВт-год 119 107 94 80 68 57 47 39
Час руху * та витрати електроенерги А при
V , км/год швидкосл Ун
100 110 120 130 140 150 160
1 10 11 12 13 14 15 16
г, с 138 126 116 108 101 95 90
А , кВт-год 34 30 27 27 33 43 54
Для ощнки ефекту вщ зняття обмежень для вантажного руху був прийнятий по!зд масою 3500 т з локомотивом ВЛ10. В табл. 3 приведена економ1я часу руху при вщмш обмеження швидкосл Уи \ встановлеш ново! швидкосл Уъ для вантажного по!зда.
Рис. 3. Залежнють економи часу вщ початково! швидкосл обмеження
На рис. 3 приведене скорочення часу руху при змш1 швидкосл на 10 та на 20 км/год.
Таблиця 3
Економiя часу при вщмМ обмеження швидкосл
К. км/год Економш часу Аг ( с) при швидкосл Vн (км/год)
30 40 50 60 70 80
20 203 309 374 418 450 473
30 106 171 215 247 270
40 65 109 141 164
50 44 76 99
60 32 55
70 23
В табл. 4 наведено час руху та витрати електроенерги вантажного по!зда при про!зд1 по дослщнш дшянщ з р1зними швидкостями. Ана-л1з результалв показав, що для вантажного поезда для дано! дшянки зняття обмежень призво-дить до зменшення витрат електроенерги.
Таблиця 4 Час руху £ та витрати електроенерги А
вантажного попда
V , км/год 20 30 40 50 60 70 80
г, с 653 450 344 279 235 203 180
А , кВт-год 126 121 118 117 110 108 100
Об'еми { варлсть робгг для конкретних д1-лянок в залежносл вщ встановленого р1вня максимально! швидкосл були визначеш з викори-
станням програми RWPlan. Для попереднього анал1зу можливостей тдняття швидкосп за ра-хунок рихтування кривих виконаш наступш розрахунки. Розглядались крив! з рад1усами 600, 800 та 1000 м з перехщними кривими вщ 20 до 60 м та довжиною кругово! криво! 50, 500 та 1000 м.
В розрахунках були прийнят наступш нор-мативи: непогашене прискорення анп =0,7 м/с2; швидюсть зростання прискорень у =0,6 м/с3; швидюсть тдйому колеса по вщводу шдви-щення зовшшньо! рейки - у вщповщносп до таблиц! 4.1 ЦП-0236 (для швидкосп 160 км/год = 35 мм/с).
Для початкового стану цих кривих були ви-значен! максимальш швидкосп (^ах , км/год) пасажирських по!зд!в (табл. 5).
Таблиця 5 Швидкост руху пасажирського поТзда
Я , м 600 800 1000
Ь , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
V тах ' км/год 77 90 96 85 101 108 90 111 118
Для оц!нки ефективност! зб!льшення швидкосп в кривих д!лянках кол!! розглядалися ва-р!анти рихтування кривих на 60 мм (поточне утримання, середш ремонти), 100 мм (кашталь-ний ремонт), 200 та 300 мм (каттальний ремонт з рихтуванням в межах земляного полотна), 5 та 10 м (винос траси в межах смуги вщ-ведення). Також розглядалося збшьшення швидкост! до 160 км/год з шдрахунком величи-ни зм!щення ос! траси.
Таблиця 6
Змщення ос1 коли S та економ1я часу руху М при забезпеченш в кривих швидкосп 160 км/год
Я, м 600 800 1000
Ь , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
Д/, с 71 65 60 69 54 43 65 37 23
£ , м (К = 50) 2,2 3,5 5,0 1,1 1,7 2,4 0,6 0,9 1,2
£ , м (К = 500) 115 124 133 54 58 66 29 31 33
£ , м (К = 1000) 441 458 476 249 261 273 120 125 130
В табл. 6 приведен! значення змщення ос! S (м) та економ!я часу (Д/, с), як! потр1бш для того, щоб забезпечити на кривш з вщповщними параметрами швидк!сть руху 160 км/год.
Величини швидкостей (V, км/год) та
економп часу руху (Д/, с), яких можна досяг-нути при в!дпов!дних рихтуваннях наведен! в табл. 7-9 для рад!ус!в 600, 800 та 1000 м. Якщо рихтування криво! не давало ефекту, клгшнки в таблиц! не заповнювались.
Таблиця 7
Швидкост1 та економ1я часу руху при вщповщних рихтуваннях кривих рад1усом 600 м
Я, м 600
К, м 50 500 1000
Ь , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ =60 мм V км/год 90 94 98 91 96 98 91 95 99
Д/, с 16 9 8 17 12 8 17 11 9
£ =100 мм V км/год 92 96 99 94 98 99 94 97
Д/, с 19 12 9 21 14 9 21 13
£ =200 мм V км/год 97 99 101 98 99 98 98
Д/, с 25 16 12 26 16 26 14
£ =300 мм V км/год 102 102 103 99 99
Д/, с 31 19 14 27 16
£ =5 м V км/год 102 101 101 99
Д/, с 31 18 12 27
£ =10 м V км/год 105 104 104 100 100 100
Д/, с 34 22 15 29 17 10
Швидкосл та економiя часу руху при в1дпов1дних рихтуваннях кривих радiусом 800 м
Я , м 800
К , м 50 500 1000
Ь, м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ = 60 мм V км/год 104 108 109 104 108 111 104 108 111
Д, с 27 13 5 27 13 7 27 13 7
£ = 100 мм V км/год 107 110 111 108 110 107 111
Д, с 30 15 7 31 15 30 16
£ = 200 мм V км/год 114 114 114 111 111 111
Д, с 37 20 10 34 16 34
£ = 300 мм V км/год 120 118 116
Д, с 43 23 12
£ = 5 м V км/год 116 116 115 112 112 112
Д, с 39 22 11 35 18 8
£ = 10 м V км/год 121 120 120 113 113 113
Д, с 44 25 15 36 19 9
Таблиця 9
Швидкостi та економiя часу руху при ввдповвдних рихтуваннях кривих радiусом 1000 м
Я , м 1000
К, м 50 500 1000
Ь, м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ =60 V км/год 113 116 121 116 117 122 115 117 121
мм Д/, с 31 7 35 8 34 8
£ =100 V км/год 116 119 122 121 120 118 120 122
мм Д, с 35 10 39 11 36 11
£ =200 V км/год 125 125 126 122 122 122 122
мм Д/, с 43 15 3 40 12 40 12
£ =300 V км/год 133 130 130
мм Д/, с 49 19 6
£ =5 м V км/год 129 129 128 124 124 124
Д/, с 46 18 5 42 14 2
£ =10 м V км/год 136 135 134 125 125 125
Д/, с 52 23 9 43 15 2
Розрахунки достатньо переконливо показу-ють, що намагання на деяких залiзницях шд-вищувати швидюсть до 160 км/год при змщен-нi осi коли в межах смуги вщведення не дають шякого суттевого ефекту у порiвняннi з рихту-ванням коли в межах основно! площадки земляного полотна.
Дещо неочiкуваний результат розрахункiв полягае в тому, що виграш в чаш при рихту-ваннi коли в межах земляного полотна при великих значеннях радiусу е бшьшим, порiвняно з меншими радiусами.
Розрахунки достатньо наочно показують, що при проектуваннi ремонтiв коли можна до-сягнути суттевого виграшу в часi руху тiльки за рахунок виконання вимог ЦП-113 (пп. 2.3.22.3.4 виправлення кривих в планi з вщновлен-
ням проектних радiусiв), тобто встановлювати колiю при капремонт в проектне положення.
При рихтуванш коли на вiдстань бшьшу за 60 мм будуть виникати додатковi обсяги робiт, якi пов'язаш з роботами по контактнiй мереж та досипщ баласту. Такi додатковi обсяги достатньо просто визначаються при розрахунках перебудови плану лши в програмi RWPlan.
Слiд вщзначити, що в багатьох випадках при визначенш нових параметрiв плану тд б> льшу швидкiсть були отримаш рiшення, при яких зменшувався радiус але збiльшувалася довжина перехщно! криво!. Значення радiусiв кругових та довжин перехiдних кривих, якi були отримаш при розрахунках, наведет в табл. 10-12.
Проектш радiуси Ян та економiя часу руху М при ввдповвдних рихтуваннях Б (iснуюча крива радiусом 600 м)
Я , м 600
К, м 50 500 1000
Ь , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ =60 мм Ян , м 577 566 604 599 599 600 600 600 600
Д/, с 40 56 60 39 53 60 38 50 65
£ =100 мм Ян , м 603 587 619 598 598 600 599 600
Д/, с 41 57 60 49 60 70 47 57
£ =200 мм Ян , м 655 615 650 597 600 599 600
Д/, с 46 61 60 52 63 60 61
£ =300 мм Ян . м 685 647 681 600 600
Д/, с 56 64 60 65 63
£ =5 м Ян . м 647 631 631 600
Д/, с 72 63 70 63
£ =10 м Ян . м 694 678 678 615 615 615
Д/, с 72 72 70 63 63 65
Таблиця 11
Проектш радiуси Ян та економiя часу руху М при ввдповвдних рихтуваннях Б (iснуюча крива радiусом 800 м)
Я м 800
К , м 50 500 1000
Ь , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ =60 Ян > м 790 785 794 798 797 799 799 800 800
мм Д/, с 42 56 68 42 57 70 42 54 63
£ =100 Ян , м 818 793 797 796 797 799 800
мм Д/, с 46 61 75 54 64 51 64
£ =200 Ян > м 897 864 847 796 797 799
мм Д/, с 54 61 76 64 67 64
£ =300 Ян > м 1013 921 882
мм Д/, с 54 64 76
£ =5 м Ян > м 882 882 864 812 812 812
Д/, с 65 68 70 65 65 65
£ =10 м Ян > м 973 955 955 829 829 829
Д/, с 65 69 70 65 65 65
Проектш радiуси RH та економiя часу руху At при вщповщних рихтуваннях S (iснуюча крива радiусом 1000 м)
R м 1000
K , м 50 500 1000
L , м 20 40 60 20 40 60 20 40 60
£ = 60 мм RH > м 1022 1018 997 998 998 996 999 999 999
At, с 41 51 72 46 58 76 46 58 72
£ = 100 мм К > м 1092 1024 1033 993 995 999 999 999
At, с 40 60 69 62 69 95 68 76
£ = 200 мм Rн > м 1223 1106 1086 995 994 998 999
At, с 49 67 74 65 77 68 76
£= 300 мм К > м 1386 1206 1163
At, с 52 68 77
£= 5 м К > м 1128 1128 1108 1030 1030 1030
At, с 68 78 78 69 77 77
£= Rн > м 1271 1250 1229 1049 1049 1049
10 м At, с 67 79 79 69 78 78
Висновки
1. Проведений анатз кривих пiдтвердив не-обхiднiсть розробки методики щодо перебудо-ви кривих i визначення 1хньо1 вартостi при шд-вищеннi швидкостей.
2. При проектуваннi ремонтiв коли можна досягнути суттевого виграшу в чаш руху тшьки за рахунок укладання колii в межах земляного полотна в нове проектне положення.
3. Щцвищення швидкост до 160 км/год при змщенш осi коли в межах смуги вщведення не дають суттевого ефекту у порiвняннi з рихту-ванням колii в межах основно! площадки земляного полотна. Витрати на перебудову кривих в цьому випадку окупаються за межами нормативного термшу або взагат не окупаються.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИИ СПИСОК
1. [Електрон. ресурс]. - Режим доступу: http ://brailsys.com
2. 1нструкц1я по устрою та утриманню коли зал1з-ниць Украши. ЦП/0138 [Текст] / Е. I. Даншенко [та ш.]. - К. : Транспорт Украши, 2006 - 248 с.
3. Правила визначення тдвищення зовшшньо! рейки i встановлення допустимих швидкостей в кривих д1лянках коли. ЦП/0236 [Текст] / М. Б. Курган [та in] : Затв. : Наказ Укрзал1знищ ввд 14.12.2010 № 778-Ц. - К., 2010. - 52 с.
4. Державш буд1вельш норми Украши. Споруди транспорту. Зал1зниц1 колй' 1520 мм. (ДВН В.2.3-19-2008) [Текст]. - К. : Мн-во реп-онального розвитку та буд1вництва Украши, 2008. - 142 с.
5. Положення про проведення планово-запоб1жних ремонтно-колшних робгг на зал1зницях Укра!-ни. ЦП/0113 [Текст]. - К., 2004. - 32 с.
Надшшла до редколеги 11.01.2012.
Прийнята до друку 12.12.2012.
И. П. КОРЖЕНЕВИЧ, Н. Б. КУРГАН, Н. П. ХМЕЛЕВСКАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ ДЛЯ СНЯТИЯ ОГРАНИЧЕНИЙ СКОРОСТИ, СВЯЗАННЫХ С ПЛАНОМ ЛИНИИ
Наибольшее количество ограничений связано с параметрами и состоянием кривых участков пути. Для сложных участков плана линии разработана методика определения стоимости переустройства кривых при введении скоростного движения. Установлен закон изменения объемов работ в зависимости от методов переустройства кривой: расширение существующего земляного полотна, присыпка нового земляного полотна к существующему или вынос земляного полотна на новую трассу.
Ключевые слова: ограничение скорости, переустройство плана, объемы работ, стоимость переустройства кривой
I. P. KORZHENEVICH, M. B. KURGAN, N. P. KHMELEVS'KA
DETERMINATION OF THE WORK SCOPE FOR REMOVAL OF SPEED RESTRICTIONS RELATED TO THE TRACK PLAN
The greatest number of restrictions is related to the parameters and condition of curvilinear track sections. The technique for determination of cost of reorganization of curves at introduction of high-speed traffic for difficult sections of the track plan is developed. The law of work scope change depending on methods of the curve reorganization is established: expanding an existing track bed, adding a new track bed to existing one or shifting a track bed to a new route.
Keywords: speed restriction, plan reorganization, work scope, cost of curve reorganization
