Проектирование плана и продольного профиля трассы новой железной дороги: Методическое пособие, страница 10

При проектировании железных дорог различают группу ограничивающих, или наибольших, уклонов и ряд других специальных уклонов (или уклонов проектирования), используемых в тех или иных расчетах.

К ограничивающим относят: руководящий уклон i_р, уравновешенный уклон i_ур, уклон усиленной i_ус или кратной i_кр тяги и инерционный уклон i_j.

Величина руководящего уклона определяется из условия, что при движении грузового поезда расчетной массы по такому уклону достаточно большой протяженности на подъем с одиночной тягой его скорость становится постоянной и равной расчетной скорости для принятого типа локомотива. Расчетная, или минимальная расчетная, скорость движения поезда по перегону устанавливается для каждого типа локомотива конструктивно, исходя из наиболее эффективного использования его тяговых качеств.

Расчетная масса брутто состава грузового поезда Q, т, определяется из этого же условия равномерного движения поезда по руководящему подъему с расчетной скоростью, когда мощность и тяговые качества локомотива используются наилучшим образом [8]:

,                                       (3.1)

где     F_кр – расчетная сила тяги локомотива, Н, соответствующая расчетной скорости локомотива V_р, принимается в зависимости от типа локомотива;

 и  – основные удельные сопротивления движению локомотива (в режиме тяги) и состава вагонов, Н/кН, при скорости V_р;  и  зависят также от характеристики железнодорожного пути (звеньевой или бесстыковой), а , кроме того, – от типа вагонов и нагрузки на ось вагона (для грузовых вагонов).

Таким образом, руководящий уклон, масса состава вагонов и мощность локомотива тесно взаимосвязаны.

С увеличением i_р масса состава и, следовательно, провозная способность железной дороги уменьшается. Повышение провозной способности железной дороги в перспективе может потребовать значительных затрат. Для увеличения массы состава на линиях с крутыми руководящими уклонами можно применять несколько секций локомотивов, но при этом следует иметь в виду, что допустимые продольные усилия в поезде ограничены [7, п. 1.4.6].

Ограничения предупреждают разрыв сцепки при трогании поезда и движении на подъем, а также выжимание вагонов при подталкивании и электрическом торможении при помощи локомотивов. С другой стороны, использование более крутых уклонов дает, как правило, возможность уменьшить длину и строительную стоимость линии, а при значительном сокращении длины линии – снизить и расходы по ее эксплуатации.

Руководящий, как и все другие ограничивающие уклоны, должен выбираться на основании технико-экономических расчетов с учетом топографических условий местности, размера, характера и темпов роста перевозок на перспективу, во взаимосвязи с расчетной массой поездов, мощностью локомотивов и другими параметрами проектируемой дороги, а также с учетом параметров и оснащения примыкающих железнодорожных линий.

На новых железнодорожных линиях руководящий уклон в грузовом направлении не должен превышать [2]: 9 ‰ – на особо грузонапряженных и 12, 15, 20 и 30 ‰ – соответственно на линиях категорий I, II, III и IV. В трудных и особо трудных условиях на подъездных путях категории IV допускается применять i_р до 40 ‰. На новых скоростных линиях i_р не должен превышать 20 ‰. На международных магистральных линиях руководящий уклон следует принимать не более 12,5 ‰, что соответствует Европейскому соглашению о международных магистральных железнодорожных линиях, к которому наша страна присоединилась в 1986 году.

Уклон усиленной тяги (рис. 3.1, а) круче руководящего и преодолевается поездом с массой состава, которая рассчитывается по формуле (3.1), за счет дополнительных локомотивов. Как правило, такой уклон используется для преодоления поездом значительных сосредоточенных высотных препятствий, когда использование руководящего уклона приводит к существенному удлинению линии. Если основной и дополнительные локомотивы одинаковы, то такой уклон называется уклоном кратной тяги. Применение i_ус или i_кр позволяет сократить длину линии, уменьшить объемы работ, а возможно, и избежать сооружения дорогостоящего тоннеля. С другой стороны, организация работы дополнительных локомотивов требует соответствующих затрат на их приобретение и приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Уклон усиленной или кратной тяги можно определить по формуле, вытекающей из условия (3.1):