Определение основных исходных данных для проекта сортировочной горки

Современная сортировочная горка представляет собой комплекс устройств пути, энергоснабжения, автоматики, телемеханики и связи, снабжение сжатым воздухом, обеспечивающий механизацию и автоматизацию процессов расформирования и формирования поездов. В зависимости от объема переработки вагонов и числа подгорочных путей различают сортировочные горки повышенной, большой, средней и малой мощности. Мощность горки обосновывается технико-экономическими расчетами по объему и структуре перерабатываемого вагонопотока для сортировочных станций на 10-й, а для остальных станций – на 5-й год эксплуатации.

В курсовом проекте мощность горки устанавливается на основании расчётов суточного объёма работы горки (см. формулу (3) п.2.1) по нормативам приложения 2. По этой же таблице приложения 2 для установленной мощности горки выбираются остальные основные параметры: количество надвижных, спускных и обходных путей, число тормозных позиций, расчетная скорость и режим роспуска, необходимое техническое оснащение.

Количество путей в подгорочном (сортировочном) парке, типы замедлителей на спускной части горки и на парковой тормозной позиции, скорость и направление ветра, расчётная летняя и зимняя температура, весовая категория вагонов выбираются по варианту задания (приложение 1).

Элементы сортировочной горки и их назначение. Основные понятия и условия проектирования

Основными элементами горки являются надвижная часть, перевальная часть (горб горки) и спускная часть (рис. 3.1).

Надвижная часть предназначена для подачи вагонов к вершине горки и подготовки их к роспуску. В надвижной части размещаются пути надвига, соединяющие горб горки с парком приема, а при параллельном расположении парков приема и сортировки – с горочным вытяжным путём.

Элемент горки, на котором происходит сопряжение надвижной части и скоростного уклона спускной части, называется перевальной частью или горбом горки, а вершина угла вертикальной кривой, сопрягающей скоростной уклон с горизонтальной прямой, проходящей через горб горки, – условной вершиной горки.

При устройстве горба с двумя и более путями надвига и спускными путями можно выполнять одновременно две операции: роспуск двух составов или уборку горочного локомотива по одному пути и роспуск с горки на втором пути и др.

Рис. 3.1. Схема плана и профиля сортировочной горки

Элемент горки, обеспечивающий отрыв отцепов от состава и их быстрое продвижение с безопасными интервалами на пути назначения, называется спускной частью. Она располагается между вершиной горки и расчетной точкой, которая в зависимости от мощности горки находится на расстоянии 50 м и более за парковой тормозной позицией расчетного пути. На спускной части горки устанавливаются тормозные позиции для регулирования скорости отцепов.

Каждая горка характеризуется следующими основными параметрами: расчетной длиной , высотой , общей мощностью тормозных средств спускной части и перерабатывающей способностью .

Расчетной длиной горки (рис.3.1)называется расстояние от вершины горки до расчетной точки.

Высотой горки называется разность отметок вершины горки и расчетной точки.

Мощность тормозных средств характеризуется погашаемой ими суммарной энергетической высотой, а перерабатывающая способность горки – максимальным числом вагонов, которое можно расформировать с нее за сутки. Помимо указанных параметров для обеспечения безопасности роспуска вагонов с горки при проектировании рассчитываются интервалы между отцепами на разделительных стрелках и тормозных позициях*.

При проектировании сортировочной горки должны быть соблюдены пять основных условий: безопасность движения, необходимая пропускная способность станции, комплексность проекта (с учетом требований СЦБ, охраны труда и окружающей среды, специальных условий и т.п.), экономичность решения и возможность дальнейшего развития станционных устройств.

Вагоны, спускаемые с горки, в зависимости от рода, веса и ходовых свойств делятся на четыре вида бегунов: очень плохие (ОП) и плохие (П) – крытые четырехосные вагоны или полувагоны весом брутто от 220 до 250 кН; хорошие (Х) – четырехосные полувагоны весом 700 кН и очень хорошие (ОХ) – четырехосные полувагоны весом 800 и 1000 кН.

При проектировании горки учитываются условия скатывания: неблагоприятные (встречный ветер, минусовая температура, трудный путь) и благоприятные (попутный ветер, температура выше 0ºС, легкий путь). Трудным считается путь, при скатывании на который потерянная энергетическая высота на преодоление всех видов сопротивлений h_ωмаксимальная, а легким – путь, имеющий минимальное значение h_ω.

Проектирование плана головы сортировочного парка

Основные требования к плану головы сортировочного парка

Основные требования к плану горочной горловины (головы) сортировочного парка сводятся к обеспечению:

1) наименьшей расчетной длины;

2) одинаковой (по возможности) удельной работы сил сопротивлений при скатывании вагонов на любой путь;

3) возможности размещения на прямых участках пути тормозных позиций и увеличения в перспективе количества путей в сортировочном парке.

Соблюдение указанных основных требований обеспечивает высокую перерабатывающую способность и безопасность роспуска, а также минимальные затраты на строительство и эксплуатацию за счет меньшей проектной высоты горки и потребной мощности тормозных средств.

Выполнение первого требования достигается укладкой компактных симметричных стрелочных переводов марки 1/6 и глухих пересечений марки 2/6; устройством кривых сразу за хвостом крестовины; применением кривых радиусом 200 м с допустимым уменьшением их за крестовинами последних переводов до 180 м; укладкой минимально допустимых вставок между смежными стрелочными переводами.

Выполнение второго требования обеспечивается объединением путей сортировочного парка в пучки от 3 до 8 путей в каждом. Расстояние между осями путей в подгорочном парке принимается 5,3 м, между пучками – 7,5 м с возможностью уменьшения в начале путей до 4,8 м, а в стрелочной зоне – до 3,9 м. С крайних 2-4 путей внешних пучков предусматривают выходы в обход горки с помощью укладки пошерстного стрелочного перевода М 1/6 (см. рис.3.1). Эти выходы обеспечивают возможность отправления поездов с крайних путей или пучков в обход горки, а при необходимости – и приема поездов на крайние пути сортировочного парка, а также для передачи вагонов с части путей этого парка в предгорочный парк или на горочные вытяжные пути.

Конструктивные элементы плана головы сортировочного парка

В пределах горочной горловины размещаются следующие конструктивные элементы: стрелочные переводы, вагонные замедлители, весомерные или измерительные участки (на автоматизированных горках), изолированные участки ГАЦ и АЗСР.

В соответствии с действующими «Правилами и нормами проектирования сортировочных устройств» [2] горочная горловина проектируется, как правило, из симметричных стрелочных переводов марки 1/6 и рельсов типа Р65.

Для исключения перевода стрелок под движущимся отцепом их изолируют друг от друга и от тормозных позиций. Изолированный участок стрелки (рис.3.2) состоит из предстрелочного участка l_пр (от изолирующего стыка до начала остряков) и стрелочного l_с (от начала остряков до изолирующего стыка в конце рамного рельса).

Рис.3.2. Схема симметричного стрелочного перевода марки 1/6 из рельсов типа Р65

Длина предстрелочного участка должна быть достаточной для того, чтобы за время прохода его отцепом можно было перевести стрелку. При электрических приводах СПГ-3 длина предстрелочного участка l_пр принята 6,0 м для всех стрелочных переводов.

Схемы взаимного расположения стрелочных переводов марки 1/6 в горочной горловине представлены на рис.3.3.

Рис. 3.3. Схемы взаимного расположения стрелочных переводов М 1/6 в горочной горловине

При оборудовании горки системами ГАЦ и АРС каждое звено замедлителя также устанавливают на изолированном участке, длина которого на спускной части горки принимается: при замедлителях типа КВ-3, КЗ-3, ВЗПГ-3 и ВЗП-3 – 11,5 м, а при пятизвенных замедлителях типа КНП-5, ВЗПГ-5, ВЗП-5, КЗ-5 и НК-114 – 13,48 м. Эти изолированные участки входят в состав непрерывных рельсовых цепей горочной горловины, используемых для передачи заданий ГАЦ, а также для трансляции в систему АРС информации об ускорении, весовой категории и длине отцепа.

Изолированные участки стрелочных переводов и замедлителей соединяются промежуточными изолированными участками, длина которых по требованиям ГАЦ должна быть не менее 4,5 м, а по условиям обеспечения необходимого интервала между смежными отцепами – не более 16 м. На подгорочных путях при АРС допускается иметь изолированные участки длиной 25 м, которые используются для контроля заполнения путей и определения расчетной скорости выхода отцепов с парковой тормозной позиции.

Для установки замедлителей на спускной части горки выделяются прямые участки, длина которых зависит от типа и числа замедлителей. При этом на первой тормозной позиции (I ТП) резервируется место для установки двух замедлителей, на II ТП – двух или трех замедлителей. Перед тормозными позициями предусматриваются прямые участки для размещения контррельсов, после ТП – для укладки направляющих башмаков, предохраняющих вагоны от схода с рельсов. Схемы взаимного расположения замедлителей, стрелочных переводов и кривых с учётом направления роспуска приведены на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схемы расположения вагонных замедлителей на спускной части горки

На парковой тормозной позиции обычно устанавливаются замедлители типа РНЗ-2, РНЗ-2М, ПНЗ-1, ПГЗ-03, которые размещаются на прямых участках вразбежку или в створе. Первый вариант улучшает условия очистки замедлителей от снега.

Расстояние от вершины горки (ВГ) до первой стрелки рекомендуется принимать в зависимости от системы автоматизации регулирования скорости роспуска. В курсовом проекте расстояние от ВГ до центра первого стрелочного перевода можно принимать равным 40 м. Парковая тормозная позиция (III ТП) размещается на расстоянии 5 м от конца последней кривой на сортировочном пути. При этом желательно, чтобы III ТП размещалась в одном створе или с небольшим смещением (2,57 м), определяемым условиями укладки замедлителей вразбежку на всех путях парка или, по крайней мере, в пределах половины пучка путей. Расстояние от конца III ТП до расчетной точки (РТ) принимается 50 м.

Длина прямых участков для размещения тормозных позиций должна приниматься в соответствии с рис. 3.4.

Порядок проектирования плана головы сортировочного парка

План головы сортировочного парка рекомендуется проектировать в масштабе 1:1000. В курсовом проекте допускается укладка только половины горочной горловины при её симметричности относительно оси парка. Вначале необходимо составить принципиальную схему горловины в осях путей, предварительно разбив сортировочные пути на пучки с числом путей от 3 до 8 (рис. 3.5), Во внутренних пучках рекомендуется принимать по 8 путей, а в наружных – оставшееся число путей, поделенное пополам. С крайних 2-4 путей необходимо предусмотреть выход в парк приема в обход горки. Число надвижных и спускных путей, определённое по таблице приложения 2 (см. п.2.3.2) должно соответствовать схеме станции.

Существующие типовые решения систем ГАЦ и АРС предусматривают не более шести разделительных стрелочных переводов в маршруте скатывания отцепа от вершины горки до предельного столбика сортировочного пути, равномерное распределение путей относительно первого разделительного стрелочного перевода пучка и наличие не более трех разделительных стрелочных переводов в маршруте пучка.

На принципиальной схеме (см. рис. 3.5) указываются междупутья, а также все расстояния в плане. Эти расстояния, за исключением тангенсов кривых Т1 ,Т2 , Т3 ,… принимаются в зависимости от заданных типа замедлителей и системы АРС.

Длина прямых участков для размещения тормозных позиций должна устанавливаться с учетом возможности укладки на первой позиции не менее двух замедлителей принятого типа.

При двух тормозных позициях на спускной части, если верхняя из них размещается за первым разделительным стрелочным переводом, дополнительную кривую не рекомендуется размещать перед этой позицией, так как это вызывает увеличение длины нерегулируемой зоны. Такую кривую следует располагать за первой тормозной позицией (см. угол поворота γ₁ на рис. 3.5).

Рис.3.5. Пример принципиальной схемы половины горочной горловины на 32 пути при использовании на спускной части замедлителей КВ-3.

Вторые тормозные позиции смежных пучков, соединенных общим стрелочным переводом, проектируются, как правило, в створе, что обеспечивает наименьшую вероятность одновременного нахождения двух отцепов на смежных позициях, наилучшие условия построения профиля, прокладки воздухопровода и устройства котлованов под замедлители. Практически укладка в створе означает, что расстояние от центра стрелочного перевода №3 до второй тормозной позиции во внутреннем пучке принимается равным аналогичному расстоянию в верхнем пучке.

Процесс проектирования плана головы сортировочного парка заключается в подборе или расчете углов поворота кривых (см. углы γ₁, γ₂, γ₃, γ₄, γ₅, γ₆), а также в размещении стрелочных переводов, тормозных позиций и устройств автоматики при соблюдении допускаемых радиусов кривых, ширины междупутий и других технических условий, указанных в п.3.3.2.

Для приобретения студентами практических навыков масштабного проектирования горловин из симметричных стрелочных переводов в курсовом проекте рекомендуется использовать графический метод построения головы сортировочного парка.

В связи с тем, что при проектировании горловин приходится иметь дело с малыми углами поворота и сравнительно небольшими длинами элементов пути, необходимо вести масштабное проектирование с особой тщательностью. Углы поворота следует откладывать по их тангенсам.

Масштабная укладка плана начинается с нанесения оси сортировочного парка (базиса) и осей путей (см. приложение 11). Для обеспечения точности укладки положение осей путей находят по сумме междупутных расстояний от базиса. Углы поворота дополнительных кривых γ₁, γ₂, γ₃, γ₄, γ₅, γ₆ подбираются по возможности кратными стрелочным углам, что позволяет откладывать их по тангенсам, приведённым в таблице приложения 12. Вначале рекомендуется уложить верхний пучок, начиная с крайних путей, а затем внутренний пучок.

Углы поворота последних кривых на каждом пути определяются как алгебраическая сумма всех предыдущих углов поворота на стрелках и кривых, считая от начала координат. Например, применительно к схеме на рис. 3.5, последний угол поворота на пути 11составит:

, (17)

где = 9°27¢45², угол крестовины марки 1/6, а = 4°43¢52,5²

После расчёта величины угла поворота последней кривой необходимо на каждом пути проверить соблюдение условия ,

где l – расстояние от центра последнего стрелочного перевода до вершины угла поворота . Например, для крайнего верхнего пути на схеме рис.3.5 это расстояние между точками 9 и 10;

b – расстояние от центра стрелочного перевода до хвоста крестовины, b=10,56 м;

Т_n – тангенс кривой, радиус которой R должен быть не менее 180 м, .

Если условие при R = 180 м не выполняется, необходимо изменить план, уменьшив предыдущий угол поворота γ.

При укладке нужно по возможности избегать в плане S-образных (обратных) кривых, так как они увеличивают сопротивление движению, вызывают повышенный износ пути и подвижного состава, и, кроме того, ухудшают видимость при маневрах.

В процессе проектирования рекомендуется сразу же вписывать на плане все расстояния между отдельными точками и элементы кривых с точностью до 0,01 м, а величины углов поворота – до 1'', поскольку эти данные понадобятся в дальнейшем для расчета координат.

Пример построенного масштабного плана головы сортировочного парка приведен в приложении 11.

Координирование основных точек плана

Координирование производится для разбивки на местности плана горловины сортировочного парка и одновременно для проверки точности масштабного проектирования.

Рассчитываются координаты следующих основных точек: вершины горки, центров стрелочных переводов, вершин углов поворотов γ_i и .

Координирование ведется в прямоугольной системе координат. При симметричных планах можно принять за ось Х продольную ось сортировочного парка, а за ось Y - перпендикуляр к ней, проходящий через центр перекрестного съезда или первого разделительного стрелочного перевода, расположенного на базисе.

Для расчета координат на проектном плане должны быть занумерованы все элементы плана, подлежащие координированию, и выписаны все междупутья, длины прямых и элементы кривых (У, Р, Т, К) до расчетной точки каждого пути*.

Форма для расчета координат приведена в табл. 3.1.

Значения l, Δx, x, Δy, y выписываются в таблицу с точностью до 0,01 м, а углы поворота – до 1'', синусы и косинусы – до 0,0001. При обнаружении расхождения в масштабном плане и подсчитанных координатах необходимо его устранить, руководствуясь данными таблицы координат.

Координаты последней вершины угла поворота каждого пути – точки n – определяются из условия, что известными являются координаты точки n-1* (рис. 3.6), величина и значение , полученное как алгебраическая сумма всех предыдущих углов поворота.

Тогда

(18)

и, следовательно,

; . (19)

Таблица 3.1

Рис. 3.6. Схема к расчету координат вершины угла поворота крайнего пути сортировочного парка