Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет транспорта»
Кафедра «Общетранспортные проблемы»
В. А. ЗАХАРОВ
ОБЩИЙ КУРС ТРАНСПОРТА
(для технических специальностей)
Учебно-методическое пособие
Гомель 2007
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет транспорта»
Кафедра «Общетранспортные проблемы»
В. А. ЗАХАРОВ
ОБЩИЙ КУРС ТРАНСПОРТА
(для технических специальностей)
Учебно-методическое пособие
Одобрено методическими комиссиями факультетов
УПП и ФБО
Гомель 2007
УДК 656.0 (075.8)
ББК 39
З – 38
Р е ц е н з е н т – заведующий кафедрой «Управление эксплуатационной работой» канд. техн. наук, доцент В.Г.Кузнецов (УО «БелГУТ»)
Захаров, В.А.
З38 Общий курс транспорта (для технических специальностей): учеб.-метод. пособие/ В.А.Захаров; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2007. – 91 с.
ISBN 985-468-092-4
Приводятся методические основы выполнения самостоятельных и расчетно-графических работ, исходные данные для них и примеры выполнения. Предназначено для выполнения самостоятельных и расчетно-графических работ.
УДК 656.0(075.8)
ББК 39
ISBN 985-468-092-4 © В. А. Захаров 2007
© УО «БелГУТ», 2007
Введение
Данное пособие содержит задания для студентов электротехнических специальностей на выполнение расчетно-графических, самостоятельных и контрольных работ с методическими рекомендациями по их выполнению и конкретными примерами решения поставленных задач.
Тематика заданий следующая:
1Проектирование продольного и поперечного профилей железнодорожной магистрали.
2 Составление графиков движения поездов.
3 Построение картограмм пассажиропотоков на пригородных участках и расчет величины пассажирооборота.
4 Расчет технико-эксплуатационных показателей работы транспортного
предприятия.
5 Расчет рабочих парков и производительности транспортных средств.
Студенты безотрывной формы обучения выполняют в соответствии с учебно-методическими картами контрольные работы, задания на которые формируются на основе части вышеперечисленной тематики.
Перед началом выполнения первого задания студент должен выбрать из приложения А семизначный учебный шифр, используя для этого три последние цифры номера зачетной книжки. Если номер зачетной книжки превышает максимальный, имеющийся в таблице, студент должен уменьшить номер книжки на 500 и результат использовать для нахождения учебного шифра. Этот учебный шифр применяется для выбора исходных данных во всех заданиях. Порядок его использования для всех таблиц с исходными данными, кроме таблицы 3.1, следующий. Каждая цифра шифра соответствует определенной графе таблицы, а именно: первая слева − первой графе таблицы, следующая − второй и т. д. Самая последняя цифра шифра будет относиться к седьмой графе таблицы. Из графы таблицы выбирается строчка, по значению соответствующая цифре шифра. Допустим, имеем шифр 5261438. По нему из таблиц задания будут взяты: из первой графы − строка под номером 5, из второй − под номером 2, из третьей − под номером 6 и т. д. Например, из таблицы 2.1 по этому шифру получаем следующие исходные данные: насыпь высотой 4 м, первая категория железной дороги с двумя путями, радиус кривой − 2500 м, ширина резерва − 8 м, поперечный уклон местности 1/25 влево, грунт − песок мелкий.
В третьем задании при использовании таблицы 3.1 первые пять цифр шифра соотносят не с графами таблицы, а с элементами (перегонами) участка, и по значению первой цифры шифра берут данные столбцов 1−5 и присваивают их первому перегону, по значению второй цифры шифра − данные этих же столбцов второму перегону и т. д. По шестой и седьмой цифрам принимаются данные об отправлении пассажирских поездов со станций А и Е.
Задания № 1 и 2 выполняются на листах миллиметровой или чертежной бумаги формата A3 (420´297), задание № 3 – на специальном бланке. Все расчетно-графические работы брошюруются и в таком виде сдаются преподавателю после защиты. Форма листа обложки приведена в пособии [1].
Графическая часть должна иметь угловой штамп, форма которого приведена в приложении Б. В нем должно быть полное наименование работы, семизначный шифр студента, наименование учебной группы, фамилия автора работы и руководителя, подпись студента, дата исполнения, использованный масштаб и наименование дисциплины.
Расчетная часть при небольшом объеме может помещаться на одном листе с графической частью. В других случаях ее следует изложить на листах белой бумаги формата А4. Рабочая программа курса приведена в приложении В. Порядок работы с программой пересчета исходных данных приведен в приложении Г.
Задание №1
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
ТРАНСПОРТНОЙ МАГИСТРАЛИ
Исходные данные
Отметки земли, протяженность элементов профиля и наличие кривых на магистрали (таблица 1.1).
Требуется
Вычертить на миллиметровой бумаге продольный профиль железной
дороги, показав на нем отметки земли, проектные и рабочие отметки, начало и конец кривых и т. д.
Порядок выполнения работы
1 Основные нормативы продольного профиля
Нормы проектирования и строительства железных дорог колеи 1520 мм в Республике Беларусь установлены в качестве государственных строительных норм (БНБ 3.03.01−98) и представляют собой аутентичный текст межгосударственных строительных норм 3.03.01−95 «Железные дороги колеи 1520».
Таблица 1.1 − Отметки земли, длины элементов пути и параметры кривых
| Значение цифр шифра | Длина элемента, м | Параметры кривых | Порядковый номер цифры шифра | |||||||||||
| Отметки земли | ||||||||||||||
| 34,00 | ||||||||||||||
| У = 15º | 33,75 | 30,24 | 36,82 | 38,25 | 32,50 | 31,50 | 34,05 | |||||||
| Р = 1000 | 35,00 | 37,50 | 36,75 | 40,00 | 29,50 | 35,00 | 36,66 | |||||||
| 37,96 | 32,50 | 37,06 | 37,42 | 23,50 | 37,06 | 38,24 | ||||||||
| 32,60 | 30,50 | 38,25 | 35,00 | 22,50 | 32,60 | 30,50 | ||||||||
| 35,75 | ||||||||||||||
| 34,05 | 33,50 | 33,75 | 33,03 | 30,00 | 35,47 | 34,05 | ||||||||
| 35,75 | 31,50 | 35,00 | 37,16 | 26,40 | 34,05 | 36,66 | ||||||||
| 37,03 | 28,00 | 37,96 | 38,24 | 26,80 | 35,75 | 38,24 | ||||||||
| 37,06 | 27,00 | 34,05 | 35,60 | 26,82 | 33,75 | 30,50 | ||||||||
| 38,25 | ||||||||||||||
| 38,24 | 26,82 | 35,47 | 32,77 | 27,00 | 38,25 | 32,53 | ||||||||
| 37,16 | 26,80 | 32,60 | 32,50 | 27,50 | 37,96 | 35,60 | ||||||||
| 33,03 | 26,40 | 37,03 | 30,50 | 29,30 | 37,03 | 36,92 | ||||||||
| 30,00 | 23,75 | 38,24 | 39,25 | 28,25 | 37,74 | 31,00 | ||||||||
| 37,42 | ||||||||||||||
| 35,00 | 35,00 | 37,16 | 37,50 | 33,75 | 37,66 | 27,02 | ||||||||
| 27,52 | 35,75 | 33,03 | 30,30 | 37,06 | 32,53 | 33,27 | ||||||||
| 30,50 | 34,05 | 35,00 | 30,00 | 35,00 | 39,50 | 32,00 | ||||||||
| 32,50 | 37,06 | 37,42 | 32,50 | 37,03 | 37,92 | 32,90 | ||||||||
| 32,77 | ||||||||||||||
| 31,50 | 38,25 | 30,00 | 26,82 | 37,96 | 34,50 | 30,50 | ||||||||
| 23,50 | 37,96 | 32,77 | 27,50 | 35,47 | 28,02 | 27,00 | ||||||||
| 27,50 | 35,47 | 32,50 | 26,40 | 32,60 | 30,00 | 26,40 | ||||||||
| 27,00 | 37,06 | 27,52 | 27,00 | 34,05 | 33,00 | 27,50 | ||||||||
| 26,82 | ||||||||||||||
| 26,80 | 32,60 | 30,50 | 33,50 | 35,75 | 32,27 | 34,70 | ||||||||
| 26,40 | 33,03 | 33,00 | 34,00 | 37,42 | 33,40 | 34,05 | ||||||||
| 25,00 | 35,00 | 35,00 | 34,75 | 35,00 | 31,50 | 35,47 | ||||||||
| 22,50 | 32,50 | 30,40 | 38,31 | 30,50 | 25,90 | 37,03 | ||||||||
| 37,50 | ||||||||||||||
| 35,00 | 32,77 | 28,50 | 32,10 | 32,77 | 32,50 | 37,96 | ||||||||
| 32,60 | 30,50 | 26,00 | 36,00 | 32,50 | 33,50 | 32,60 | ||||||||
| 34,05 | 37,42 | 29,50 | 34,30 | 37,42 | 30,00 | 35,75 | ||||||||
| 37,08 | 37,16 | 26,40 | 35,22 | 38,24 | 34,82 | 33,75 | ||||||||
| 38,25 | ||||||||||||||
| 37,06 | 38,24 | 27,00 | 37,28 | 37,16 | 26,40 | 35,00 | ||||||||
| 36,47 | 40,00 | 26,80 | 37,31 | 33,03 | 27,00 | 37,06 | ||||||||
| 35,75 | 37,52 | 26,82 | 38,00 | 38,05 | 29,50 | 38,25 | ||||||||
| 37,96 | 40,00 | 28,25 | 35,00 | 33,30 | 29,75 | 38,05 | ||||||||
| 33,75 | ||||||||||||||
| 37,16 | 30,50 | 35,50 | 37,42 | 26,00 | 35,00 | 33,03 | ||||||||
| 40,00 | 34,50 | 37,46 | 40,00 | 28,50 | 37,96 | 37,16 | ||||||||
| 35,00 | 37,50 | 33,10 | 36,24 | 29,50 | 38,25 | 30,42 | ||||||||
| 30,50 | 31,50 | 35,25 | 37,16 | 34,00 | 37,06 | 35,00 | ||||||||
Продолжение таблицы 1.1
| Значение цифр шифра | Длина элемента, м | Параметры кривых | Порядковый номер цифры шифра | |||||||||
| Отметки земли | ||||||||||||
| 32,77 | ||||||||||||
| У = 100 | 32,50 | 32,50 | 34,55 | 33,03 | 26,82 | 37,08 | 30,50 | |||||
| Р = 1200 | 37,52 | 30,00 | 34,97 | 37,60 | 28,12 | 32,60 | 32,50 | |||||
| 37,42 | 33,50 | 37,53 | 30,50 | 26,40 | 35,47 | 32,77 | ||||||
| 33,03 | 27,00 | 37,56 | 32,77 | 25,90 | 35,47 | 37,42 | ||||||
Железные дороги разделяются на категории в зависимости от роли в общей транспортной сети и грузонапряженности (таблица 1.2).
Таблица 1.2 − Классификация железнодорожных линий
| Категория линии | Назначение железнодорожной линии | Расчетная годовая приведенная грузонапряженность (нетто в грузовом направлении на 10-й год эксплуатации, млн т∙км/км) |
| Скоростные | Железнодорожные магистральные линии для движения пассажирских поездов со скоростями 160–200 км/ч | – |
| Особо грузонапрженные | Железнодорожные магистральные линии для большого объема грузовых перевозок | Свыше 50 |
| I | Железнодорожные магистральные линии | 30–50 |
| II | Железнодорожные магистральные линии | 15–30 |
| III | Железнодорожные магистральные линии | 8–15 |
| IV | Железнодорожные линии | До 8 |
| – | Внутристанционные соединительные линии и подъездные пути | Независимо от грузонапряженности |
Продольный профиль транспортной магистрали – это развернутая проекция трассы линии на вертикальную плоскость. Элементами продольного профиля являются горизонтальные и наклонные отрезки пути. Крутизна наклона элемента характеризуется его уклоном, представляющим собой отношение разности высот точек по концам элемента h к горизонтальному расстоянию между ними L (рисунок 1.1), т. е.
. (1.1)
Поскольку в расчетах неудобно использовать числа с несколькими начальными нулями, полученное значение i умножается на 1000, обозначается значком ‰ и называется уклоном в тысячных. Например, на расстоянии L = = 1000 м разность высот составляет 5 м. Тогда уклон будет 5 ‰ (пять тысячных). В зависимости от направления движения уклоны разделяются на п о д ъ е м ы и с п у с к и. Горизонтальные элементы профиля называются п л о щ а д к а м и. При проектировании профиля крутизна уклонов отдельных элементов может быть разной, но не должна превышать величины руководящего уклона, принятого для данной линии.
Р у к о в о д я щ и м называется наибольший затяжной подъем на участке, по величине которого устанавливается норма массы состава поезда при одиночной тяге и расчетно-минимальной скорости движения. Этот подъем не может быть преодолен за счет накопленной кинетической энергии.
На новых железнодорожных линиях руководящий уклон в грузовом направлении не должен превышать 9 ‰ − на особо грузонапряженных линиях, 12 ‰ − на линиях I категории, 15 ‰ − на линиях II категории, 20 ‰ − на линиях III категории, 30 ‰ − на линиях IV категории. На новых скоростных магистралях руководящий уклон не должен превышать 20 ‰.
Важное значение при проектировании продольного профиля имеет алгебраическая разность смежных уклонов
. (1.2)
Определим для условий, представленных на рисунке 1.2, алгебраическую разность смежных уклонов. При этом уклон подъема принимается со знаком «+», а спуска – со знаком «−»:
; 
;
; 
;
.
 |
Длина элементов профиля, как правило, не должна быть менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, которая на Белорусской железной дороге равна 850 м. При такой длине алгебраическая разность сопрягаемых уклонов не должна превышать норм, указанных в таблице 1.3.
Смежные элементы продольного профиля, алгебраическая разность которых превышает указанную в таблице, следует сопрягать посредством разделительных площадок или элементов переходной крутизны длиной не менее, чем указанной в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Нормы алгебраической разности сопрягаемых уклонов и длин разделительных элементов
| Категория линии | Норма алгебраической разности сопрягаемых уклонов, ‰ | Норма длины разделительных элементов, м | |
| рекомендуемая | максимально допустимая | ||
| Скоростная | |||
| Особогрузонапряженная | |||
| I | |||
| II | |||
| III | |||
| IV |
Смежные прямолинейные элементы продольного профиля сопрягаются в вертикальной плоскости кривыми радиусом 20 км − на скоростных линиях, 15 км − на линиях I и II категорий, 10 км − на особо грузонапряженных линиях и линиях III категории, 5 км − на железных дорогах IV категории.
При проектировании продольного профиля учитывается также наличие в плане круговых и переходных кривых и их параметры: угол поворота (α), длина кривых (К и l), тангенс (Т) и радиус круговой кривой (R). На рисунке 1.3 показаны эти параметры. Для их определения используются следующие формулы:
; 
. (1.3)
Длину переходной кривой определяют по более сложной методике и поэтому студентам рекомендуется принимать ее в диапазоне от 40 до 100 м кратной 20 м.
2 Рекомендации по построению продольного профиля
железнодорожной линии
Построение продольного профиля производится на листе миллиметровой бумаги формата A3 в масштабе: для горизонтальных расстояний − 1:10000, для вертикальных − 1:200. Допускается с разрешения преподавателя по вертикали использование старого стандарта − 1:1000. Категорию железной дороги следует взять из таблицы 2.1 по третьей цифре шифра.
Точки перелома профиля и их проектные отметки студент выбирает самостоятельно из условия минимума объема земляных работ. Это условие будет выполнено, если трасса максимально приближена к поверхности земли и объемы вынутого и подсыпанного грунта примерно одинаковы (площади над трассой в выемках и под нею на насыпях примерно равны). При этом необходимо соблюдать следующие т р е б о в а н и я:
число элементов профиля должно быть не менее 4;
длина элемента не должна быть менее 425 м;
уклоны не должны быть круче руководящего;
не превышать норму алгебраической разности смежных уклонов;
не допускается проектировать перелом профиля в пределах переходной кривой;
в выемках длиной более 400 м продольный профиль следует проектировать уклонами одного направления либо выпуклого очертания. При этом крутизну уклонов следует принимать не менее 2 ‰. Недопустимо в выемках любой длины проектировать вогнутый профиль.
Пример построения продольного профиля транспортной магистрали приведен на рисунке 1.4. Начинать построение продольного профиля рекомендуется с разделения строки «Расстояния» на пикеты и километры. В этой строке кроме пикетажа отмечаются также точки земной поверхности из задания с показом расстояний до пикетов или до ближайших заданных точек земной поверхности на данном пикете. Ширину строки «Расстояния» принимают равной 10 мм.
Ниже данной строки пишут номера пикетов и изображают план линии в виде прямых и кривых участков. Последние показывают в виде скобок, внутри которых записывают угол поворота (У = α), радиус (Р = R), тангенс кривой (Т), длину круговой (К) и переходной (1) кривых. Длина скобки должна в масштабе соответствовать длине кривой (К), ширина равна 5 мм. Ниже плана линии показывают километровые знаки с указанием номеров. На изображение перечисленного ниже строки «расстояния» отводится 45 мм.
Выше строки «Расстояния» расположена строка с отметками земли, называемыми также «черными отметками» (15 мм), которые берутся из задания или рассчитываются. В число последних входят отметки пикетов, не отраженные в задании, а также будущие переломы профиля. По черным отметкам в верхней части рисунка наносятся в масштабе ординаты земли и попарно соединяются отрезками прямых линий.
Рисунок 1.4 – Пример построения продольного профиля железнодорожной линии
Полученное таким образом продольное сечение земной поверхности анализируется и выбирается вариант прокладки трассы на основе изложенных выше принципов и ограничений. Результатом является эскизная линия будущего продольного профиля железной дороги, состоящая из элементов (уклонов и площадок), каждый из которых представляет собой отрезок прямой. По конечным точкам этих отрезков находят разность высот
. (1.4)
Разность высот (м) относят к длине элемента L к (м) и получают величину уклона, ‰ («+» – подъем, «–» – спуск):
. (1.5)
Полученное значение округляется до целого числа или одного знака после запятой и записывается в строку «Уклоны» над наклонной или горизонтальной линией. Ниже линии записывается длина элемента L к. Если перелом профиля не совпадает с пикетом, то рядом с вертикальной линией в этой строке записывают расстояние до ближайшего пикета. Ширина строки 10 мм.
После выполнения этих расчетов по всей длине трассы эскизную линию рекомендуется убрать, так как после округления i к ранее принятые ординаты точек перелома изменятся. Их необходимо определить на основе расчетов, которые начинают с первого элемента. Ордината его начала записывается в строку «Отметки бровки земляного полотна», «красные отметки» и используется для расчета ординаты следующей точки перелома профиля (h − в м, L − в км):
. (1.6)
Ее записывают как «красную отметку», отмечая в масштабе на продольном профиле точку, которую соединяют с предыдущей. После прохода по всей трассе получают продольный профиль линии.
Следующим этапом является расчет ординат точек внутри каждого элемента профиля. Они должны быть указаны для каждого пикета, каждой отмеченной в задании точки земли. Завершающим этапом является расчет и нанесение на чертеж рабочих отметок, которые получают как разность «красных» и «черных» отметок. Рабочая отметка – это высота насыпи или глубина выемки по оси трассы. Она вычисляется относительно бровок земляного полотна. Записывают рабочие отметки над линией трассы для насыпей и под линией для выемок.
Красным цветом показывают в таблице план линии и все надписи под ним, проектные уклоны, отметки проектной бровки земляного полотна; на графике – саму линию продольного профиля, рабочие отметки, вертикальные линии, проведенные в местах перелома профиля.
Задание №2
Проектирование поперечного профиля
ЖеЛЕЗНОДОРОЖНОЙ магистрали
Исходные данные
Характеристики поперечного профиля железнодорожной магистрали (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Характеристики поперечного профиля железной дороги
| Цифра шифра | Вид профиля | Рабочая отметка, м | Категория линии и число путей | Радиус кривой, м | Ширина резерва или кавальера, м | Поперечный уклон местности | Род грунта |
| Насыпь | ОГ/2* | 1/20 вправо | Скальный слабовыветривающийся | ||||
| Насыпь | 1/2 | – | 1/20 влево | Скальный слабовыветривающийся | |||
| Выемка | 2/1 | 1/25 вправо | Скальный легковыветриващийся** | ||||
| Выемка | 3/1 | – | 1/25 влево | Глинистый | |||
| Насыпь | 4/1 | 1/10 влево | Щебенистый | ||||
| Насыпь | С/2* | – | 1/10 влево | Глинистый | |||
| Выемка | 1/2 | – | Глинистый | ||||
| Выемка | 2/2 | – | – | Песок гравелистый | |||
| Насыпь | 3/1 | 1/15 вправо | Песок мелкий | ||||
| Выемка | 4/1 | – | 1/15 влево | Щебенистый | |||
| * ОГ – особогрузонапряженная линия; С – скоростная линия. ** При сочетании «насыпь» и «скальный легковыветривающийся грунт» последний заменить на скальный слабовыветривающийся. |
Требуется
