Трасса железнодорожного пути
ТРАССА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ - геометрическая линия в трехмерном пространстве, совпадающая в вертикальной плоскости с осью пути, а в горизонтальной — с уровнем бровки земляного полотна (новая ж.-д. линия) или головки рельса (существующая железная дорога). Проекцию трассы на горизонтальную плоскость называют планом линии (трассы), а развертку на вертикальную плоскость — проектной линией, или продольным профилем пути.
Общие сведения
Положение трассы определяют на начальных стадиях проектирования с последующим уточнением на локальных участках при разработке проектной документации. Определение положения трассы для новой ж. д. (трассирование линии) относится к наиболее важной и ответственной части проекта, так как решение этой задачи непосредственно влияет на протяженность дороги, размещение наиболее капиталоемких устройств, стоимость строительства и эксплуатационные характеристики. Трассирование начинают с выбора основного направления ж. д. в камеральных условиях (камеральное трассирование); при этом используется картографический материал и данные экономического обследования района проектирования. В дальнейшем результаты камерального трассирования уточняются в натурных условиях, переносятся на местность и геодезически закрепляются. В некоторых случаях трассу укладывают непосредственно на местности (полевое трассирование).
Выбор направления проектируемой железнодорожной станции
Выбор направления проектируемой ж. д. начинают с установления опорных пунктов, через которые надо уложить трассу. К этим пунктам относят станции примыкания к существующей ж.-д. сети, крупные промышленные и административно-культурные центры, грузообразующие и грузопоглощающие пункты. На участках между опорными пунктами положение трассы зависит от местных условий и во многом определяется имеющимися на пути ее прохождения природными (естественными) и техническими препятствиями. Препятствия подразделяются на высотные, требующие подъема линии на определенную высоту, и контурные (плановые), ограничивающие зону, куда трасса не должна заходить (населенные пункты, районы горных выработок, заповедники и пр.). Анализ препятствий позволяет установить фиксированные точки, через которые наиболее рационально проводить трассу (седла водораздела или перевалы на горных хребтах, места размещения мостового перехода, точки обхода заповедника и др.). Затем намечают возможные варианты направления ж. д., из которых по ряду показателей выбирают наиболее конкурентоспособные. При выборе направлений следует учитывать и предполагаемые технические характеристики проектируемой ж. д., зависящие от прогнозируемых размеров и характера перевозок, а также линий примыкания и особенностей района проектирования. Для оценки вариантов трассы используют следующие предварительные показатели: длину трассы, сумму преодолеваемых высот, средние уклоны наиболее сложных участков местности, характеристику наиболее капиталоемких сооружений (больших мостов, тоннелей и др.) или протяженность неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении мест (например, болот, лавиноопасных участков) и т. д.
Принципы укладки трассы
Принципы укладки трассы на участках между фиксированными точками и опорными пунктами во многом зависят от соотношения ограничивающего уклона (см. Продольный профиль железнодорожного пути), принятого для данного направления, и среднего уклона местности; по этому признаку различают вольные и напряженные ходы трассы. Для сопоставления используют уклон трассирования, равный ограничивающему уклону, уменьшенному на величину необходимого смягчения его на кривых участках пути. При среднем уклоне местности, меньшем уклона трассирования, имеет место вольный ход. Трасса в этом случае укладывается по прямому направлению или с минимальным развитием, необходимым для обхода местных препятствий. Углы поворота располагают напротив препятствий, а их величина, как правило, не должна превышать 15-20°. На участках вольного хода используют рекомендуемые нормами проектирования радиусы возможно большей величины (см. План трассы железнодорожного пути).
Если уклоны местности круче уклона трассирования или совпадают с ним, то имеет место напряженный ход трассы. На участках напряженного хода основная задача состоит в преодолении высотного препятствия с наименьшим развитием трассы, не превышающим его расчетного значения:
где АН — превышение между конечной и начальной точками участка, hнас, hвыем — высота насыпи и глубина выемки по концам участка; iтр — уклон трассирования.
При камеральном трассировании на участках напряженного хода для укладки трассы по направлению, в котором уклон проектной линии совпадает в профиле со средним уклоном местности, используют линию нулевых работ. Для ее прокладки необходимо определить величину заложения между горизонталями, соответствующую принятому ограничивающему (руководящему) уклону:
где Ah — сечение горизонталей; т — коэффициент, учитывающий масштаб и сечение горизонталей карты района проектирования; iр — руководящий уклон; iэ(кр) — эквивалентное сопротивление от кривых, принимаемое равным на этом этапе 0,5-1,5 %о в зависимости от сложности топографических условий местности. Линия нулевых работ на участках напряженного хода соответствует магистральному ходу трассы, по которому далее необходимо проложить план проектируемой ж. д. На участках вольного хода магистральному ходу соответствует прямая линия между фиксированными точками.
Естественные условия местности
Для обеспечения необходимого развития трассы используют естественные условия местности (лога, основные и боковые долины, косогоры и т. д.). В необходимых случаях, особенно в горных условиях, применяют сложные способы развития — петли, спирали, тупиковые заезды (зигзаги). Большое значение для прокладки трассы в различных топографических условиях имеют формы макрорельефа, в котором выполняют трассирование. По этому признаку различают долинные, водораздельные и поперечно-водораздельные ходы. При выборе вариантов трассы одним из критериев является степень воздействия проектируемой ж. д. на окружающую среду. Экологические проблемы, возникающие при прокладке пути, связаны с отводом земель под полосу ж. д., среди которых могут быть ценные сельскохозяйственные угодья, прохождением трассы вблизи заповедников, заказников, национальных парков, населенных пунктов и т. п. Дополнительные шумы, вибрация, вредные выбросы, неизбежные при эксплуатации ж. д., подлежат обязательному анализу в одном из разделов проекта. Их регламентация согласно нормативным требованиям может предопределить размещение трассы.
Учитывая многообразие факторов, влияющих на размещение трассы, и большое количество возможных вариантов ее прохождения, в проектной практике все более широкое применение находят новые информационные системы по автоматизации проектирования трассы, основанной на использовании различных моделей местности, методов оптимизации проектных решений и компьютерной техники. Наиболее благоприятна для автоматизированного проектирования укладка трассы в полосе местности по уже установленному варианту основного направления. При этом могут быть использованы геоинформационные системы. Наиболее важными показателями при сопоставлении вариантов трассы и их оценке являются: длина трассы, коэффициент развития (отношение длины к протяженности геодезической линии) и удельный вес напряженных и вольных ходов.