Определение расчётной снего3аносимости

Уральский государственный университет путей сообщения

“Кафедра путь и железнодорожное строительство”

С.В. Юрин

В.С.Саблин

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫИ ОЧИСТКИ ПУТИ

ОТ СНЕГА НА ДИСТАНЦИИ

Часть2

Методическое руководство к курсовому проектированию комплексного планирования ремонтов

И организации текущего содержания пути

Екатеринбург

Г.

В методическом руководстве изложены основные принципы проектирования защиты пути от снежных заносов и организации уборки с железнодорожных путей снега, приведены методики выбора конструкции защитных устройств и разработки оперативного плана борьбы со снежными заносами, способов и технологии очистки путей от снега на станции.

Методическое руководство предназначено для студентов Строительного факультета специальности 29.09 "Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство" при выполнении курсового проекта по дисциплине " Путевое хозяйство".

 

Рецензенты:. Зам.Начальника службы пути Свердл.ж.д.Коледа О.С.,

Главный инженер НИЦ «Путеец» Лавров В.А.,

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Снег оказывает весьма отрицательное влияние на технические и эксплуатационные показатели железных дорог. Работы по его уборке трудоемки и дорогостоящие. Поэтому прежде всего внимание уделяется защите путей от снежных заносов.

Однако задержать на подступах к путям снег полностью не удается. Снегопады и метели вызывают необходимость организации работ по очистке железнодорожных путей от снега и его уборке за преде­лы территории станции. Последнее является важнейшим мероприятием по обеспечению бесперебойности движения в зимний период.

Как правило, низовые и общие метели обуславливают интенсивную работу средств защиты и средств механизации. Это требует выбора целесообразных решений по устройству лесных полос, переносных щитов или постоянных заборов, а также планирования рациональной организации работы снегоочистителей и снегоуборочных машин, их лучшего использования на дистанции пути, отделении и в целом по железной дороге.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНОЙ СНЕГО3АНОСИМОСТИ

1.1. Интенсивность переноса снега

 

Для решения поставленной задачи на форматном листе ватмана A1, являющимся графическим приложением к курсовому проекту, вычерчивается "Схема расположения участка железнодорожного пути по отношению к сторонам света" согласно рис.1. На схеме показываются так называемые углы атаки α_к по отношению к румбам. Начальный угол атаки α дан в задании, смотри п. 27.

Степень снежной заносимости рассматриваемого участка пути и направления преобладающих метелевых переносов снега определяется с помощью "Розы переноса снега" [ 1 ]. Она строится по имеющимся данным наблюдений и расчетных значений на основе следующих закономерностей:

o снежные метели начинаются в среднем при скорости ветра 6 м/с и более;

o в слое высотой 15 см от поверхности снежного покрова переносится до 90% метелевого снега;

o интенсивность переноса снега i за единицу времени через единицу длины, перпендикулярной направлению ветра, выражается зависимостью

, (1)

 

где С - коэффициент пропорциональности;

V- скорость ветра, м/с. Значения скорости ветра по румбам для целей курсового проекта даны в задании, смотри п.28.

 

 

В работе [1] по данным автора осредненное значение коэффициента С при скорости ветра V, измеряемое в м/с, равно С=0,0129 г/см.мин. Если метелевые переносы снега подсчитываются в т/пог.м.ч., то коэффициент С = 0,774 10^-4. Тогда для расчетов показатель в весовых единицах будет равным

, т/пог.м.ч. (2)

По значению интенсивности переноса снега и общей продолжительности метели t находят объем переносимого снега для каждого румба (направления) по зависимости

, т/пог. м. (3)

В курсовом проекте принимаются следующие значения отдельных метелей по табл. 1.

 

Таблица I

Продолжительность метели t, час.

Направление ветра

С

С

С

C-B

C-B

C-B

B

B

B

Ю-В

Ю-В

Ю-В

Продолжит. метели, час

Направление ветра

Ю

Ю

Ю

Ю-3

Ю-3

Ю-3

С-3

С-3

С-3

Продолжит. метели, час

 

Общий объем перенесенного (задерживаемого защитой) снега за рассматриваемый период t складывается из суммы переносов сне­га в отдельные метели, то есть

, т/пог.м (4)

где n - число отдельных метелей одного румба (направления). Рассчитывают перенос снега по восьми основным рум­бам.

Площадь поперечного сечения снежного вала ω или снегосборность защиты для каждого румба определяется по зависимости

, м² (5)

где d - плотность снега, принимаемая для районов Урала и Сибири равной 0,3 т/м³.

Определение объемов переносимого снега (количества снега, за­держиваемого защитой) q_i для всех заданных румбов ведется с заполнением таблицы рекомендуемой формы.

 

Таблица 2

Количество снега, задерживаемого защитой

 

Направление ветра	Скорость ветра V, м/c	Интенсивность снеговетрового потока i, т/пог.м	Общая продолжительность метели t, час	Объем снега, принесенного к защите для каждого румба q, т/пог.м	Общее количество снега, задерживаемого защитой Q, т/пог.м	Площадь поперечного сечения снегового вала для данного румбa ω, м2
С
С
С
и т.д. по румбам

 

 

 

Рис. 1. Схема расположения участка пути: α - начальный угол атаки железнодорожной линии ветром.

 

Румбы	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
м3/пог.м.

 

Рис.2 Роза переносов снега.

 

По данным таблицы 2 строится "Роза переноса снега", для чего на чертеже по отдельным направлениям горизонта (румбам) в про­извольном масштабе откладывается от центра соответствующая им суммарная площадь поперечного сечения снежного вала . Полученные точки соединяются между собой в виде многоугольника, фи­гура которого в случае симметричности напоминает лепестки роз. Под графиком обычно дается числовая характеристика и привязка переносов снега к месту и времени, а также объемы переносов сне­га преобладающих направлений ветра в м³/пог.м (максимальный и минимальный перенос снега) относительно участка железной дороги. Эти данные используются для проектирования защиты пути от снеж­ных заносов. Пример оформления " Розы переноса снега" приведен на рис. 2.

 

1.2. Выбор конструкции защиты пути от снега

 

Комплекс средств по предотвращению снежного заноса железно­дорожных путей условно разделяется на маневренные и постоянные защиты. Наиболее распространенными из постоянных защит яв­ляются снегозадерживающие лесные полосы или лесонасаждения, ста­ционарные заборы. Маневренная защита, в основном, осуществляется установкой переносных щитов.

Выбор или проектирование снегозадерживающих защит осущест­вляется по критерию их работоспособности, которая может харак­теризоваться площадью поперечного сечения отлагающихся снежных валов . Учитывая, что отложение снежных валов происходит с двух сторон участка железнодорожного пути, то их условно разде­ляют на левую и правую сторону по ходу километража или на западную и восточную сторону и т.д. В курсовом проекте рассматри­вается восточная и западная стороны "Розы переноса снега" по отношению к участку пути железной дороги.

Снеговетровой поток направлен к защите под разным углом , величину которого относительно каждого румба устанавливают по заданному углу атаки α относительно направления юг-север. Для каждого снеговетрового потока с учетом угла атаки и по объе­му снега , подлежащего задержанию, определяются расчетные площади поперечного сечения снежного вала на единицу защиты по зависимости:

(6)

 

Снегозаносимость определяется отдельно для восточной и западной стороны пути. Расчета сводятся в таблицу 3 по ре­комендуемой форме

 

Таблица 3

Румбы	Площадь поперечного сечения снежного вала , м2	Восточная сторона	Западная сторона
Угол атаки αк град.	Sinαk	Расчетная площадь , м2	Угол атаки αк град.	Sinαk	Расчетная площадь , м2
С
С- В
В
Ю-В
Ю
Ю -3
С - З
Итого

На основании подученных расчетных данных определяется общая ширина лесопосадок по зависимости

, (7)

где - поперечное сечение снежного вала м², собираемого за­щитой, раздельно для восточной и западной сторон участка пути;

- расчетная высота рабочей части лесонасаждений.

Значение проектируется так, чтобы максимальная высота снежного вала не доходила до верхней кроны деревьев. В зависимости от почвы высота посадок принимается 2,0 - 3,0 метров.

Защитные насаждения устраиваются в зависимости от количества приносимого снега, м³/ пог.м:

o до 150 - однополосные при общей ширине насаждений от 10 до 40 м;

o до 200 - двухполосные с общей шириной полос от 50 до 80 м с интервалами 20 - 40 м;

o до 400 - трехполосные с общей шириной от 70 до 130 м с ин­тервалами 20-45 м;

o до 600 - трехполосные с общей шириной не более 150 м. При большей ширине лесозащитные полосы устраивают по индивидуально­му проекту.

 

Начало насаждений от оси пути располагают на расстоянии 20 - 25 м, а при высоте насыпи до одного метра - не менее 15 м. Для размещения линии связи, автоблокировки и энергоснабжения шири­на середины межполосных разрывов должна быть не менее 12 м.

До вступления в строй лесопосадок устраиваются временные ог­раждения заносимых мест с выбором типовых стационарных заборов. На железных дорогах СССР принимаются:

o деревянные заборы высотой 4,2; 5,2; 6,2 и не более 6,7 м;

o железобетонные заборы высотой 4,0; 5,5 и не более 7,0 м.

Выбор конструкции и высоты заборов зависит от их снегосборности . Устройство заборов может дополняться переносными щитовыми линиями.

Вначале для каждой стороны ограждаемого участка определяется возможность устройства однорядного забора с просветленностью 47% по зависимости

, м (8)

где - высота забора.

Ели по расчетной формуле (8) высота деревянного забора бу­дет более 6,7 м (для забора с железобетонными стойками Н>7,0м), то по технико-экономическим соображениям рассматривается и расчитывается вариант двухрядного забора

, м (9)

Такой вариант защиты с расстояниями между заборами до 40 - 60 м обычно выбирают на сильнозаносимых участках со снегосборностью от 401 до 600 м³/пог.м защитной линии.

Для особо сильно заносимых участков с количеством снега, приносимого к защите за зиму более 600 м³/пог.м, могут устраивать­ся двухрядные заборы с просветностью 75% полевого и 47 % путевого ряда с расстоянием между заборами 80-120 м. Или проектиру­ется однорядный забор высотой от 6,2 до 6,7 м с дополнением щи­товой линией со стороны поля на расстоянии 80-100 от забора.

 

Расчетная высота заборов определяется по зависимости

, м (10)

Расстояние между рядами защит во всех случаях определяется по выражению

, м (11)

где 22 - средняя величина кратности высоты забора.

По результатам расчета, согласно указанным выше рекомендациям, выбирается соответствующий вариант защиты и на листе - чертеже в произвольном масштабе вычерчивается "Схема постоянной защиты" (поперечник) для насыпи иди выемки в зависимости от задания, см. пункт 30. На схеме показывается общая расстановка всех средств ограждения с указанием основных размеров. Чертежи конструкций заборов и переносных щитов, размещение лесозащит­ных полос указаны в учебнике и пособиях [2], [З], [8].

В расчетно-пояснительной записке курсового проекта даются соответствующие пояснения и по данным табл. 3 приводится срав­нительная оценка работоспособности запроектированных защит на участке по показателю надежности К_H, в процентах задержания метелевого снега, который определяется по формуле

, м (12)

где H - высота одного ряда выбранной защиты, м.

Показатель К_H, подсчитываемый для каждого заносимого участ­ка (К_H ≤ 100%), дает количественную оценку принятой, а в реаль­ных условиях существующей защите или задерживаемого ею снега, на основании которого дистанции пути предусматривают в оперативных планах борьбы со снежными заносами дополнительное число перенос­ных щитов и потребное количество техники, ее расстановку на стан­циях для очистки пути от попадаемого на него в период метели и снегопадов снега.

РАЗРАБОТКА ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНА ОРГАНИЗАЦИИ БОРЬБЫСО СНЕЖНЫМИ ЗАНОСАМИ НА КРУПНОЙ СТАНЦИИ

2.1 Установление очередности очистки пути

 

Обязательным условием организации работ по очистке пути от сне­га и его уборке является соблюдение графика движения поездов и за­планированного режима маневровой работы на станции. С этой целью по каждой крупной станции разрабатывают единый технологический процесс ее работы, включающий маневровые операции с учетом работы снегоуборочных машин при круглосуточном использовании всей снего­уборочной техники. Для более четкой организации работ путевое раз­витие станции разбивается на очередность очистки путей от снега. Для этого из раздела 1 курсового проекта перечерчивается схема станции, на которой разрешается различным цветом указывать очеред­ность очистки станционных путей, а именно:

o первой очереди (красным цветом) - главные и приемо-отправочные пути, пути стоянки восстановительных и пожарных поездов, снего­очистительной техники;

o второй (зеленым) - пути к складам, погрузочно-выгрузочные пути;

o третьей (черным) - прочие пути и тупики.

Схема станции приводится также в расчетно-пояснительной запис­ке данной части проекта.

 

2.2 Определение объемов снега, подлежащего уборке

 

В соответствии с очередностью очистки объем снега, подлежащий уборке, определяется для каждого пути по зависимости:

, м³ (13)

где - коэффициент, учитывающий плотность расстановки ва­гонов на путях (или занятость путей) и их доступ­ность для работы снегоуборочных машин. Для сортировочных парков = 0,7-0,8, для приемо-отправочных путей станции или отдельных ее парков = 0,92 - 0,97;

- полная длина пути в м. Принимается по данным час­ти 1 курсового проекта;

- величина расстояний между осями путей (междупутье). Принимается согласно размерам, указанным на схеме станции;

- средняя толщина снега в см. Дана в п. 31 задания;

- коэффициент уплотнения снега. Зависит от способа уборки и принимается в курсовом проекте равным 0,4.

Расчеты по зависимости (13) сводятся в табл. 4 по рекомен­дуемой форме, в которой подсчитываются объемы по очередности очистки и в целом по станции.

Таблица 4

 

№ путей	Длина пути l, м	Ширина междопутья e, м	Объем снега на путях станциии Q, мз
к т.д.
всего по станции

2.3 Выбор способа работ по очистке путей от снега

При разработке оперативного плана и способа организации работ по очистке путей от снега определяют коэффициент α занятости станционных путей по зависимости

(14)

где - количество перерабатываемых транзитных поездов на станции за сутки. Принимается количество грузовых поездов, определенных в части 1 курсового проекта из зависимости (1.22);

- длина условного вагона, принимаемая равной 7,5 м;

- плановая продолжительность простоя транзитного ва­гона, принимается равной = 5,0-8,0 часов в сутки;

- промежуток времени, для которого определяется пока­затель α, целесообразно принимать равным одно­му часу;

- полезная длина всех станционных путей. Принимается согласно схемы станции.

 

Темп освобождения путей от вагонов в парке, т.е. протяжение путей , которое будет свободно от вагонов в каждый час су­ток на станции, составляет

, м/ч (15)

Потребная длина пути , при которой полностью загружает­ся снегоуборочный поезд, равна

, м (16)

где - погрузочная емкость машины, м³. Устанавливается по технической характеристике машин для принятого тех­нологического процесса, которая приведена в табл.5;

- ширина захвата крыльями машины, м. Принимается сог­ласно данных табл. 5;

К = 0,4 - принят для щеточных машин с подрезным ножом.

 

Таблица 5

Техническая характеристика снегоуборочных машин

 

Показатели	С двумя промежуточными и одним концевым вагонами	Одновагонный уборщик ЦНИИ	СМ-4
СМ-2	СМ-3	системы Балашенко
Емкость поезда, м3
Ширина полосы, очищаемой от снега, м	5,1	5,1	6,0	5,3	5,1
(с подкрылками)	до 5,3
Рабочая скорость, км/ч	до 10	до 15	3-5	до 10	до 10
Возможная производительность м3/ч
То же, при плотности снега 0,4
Максимальная высота убираемого слоя снега, м	0,9	0,9	0,6	0,8	0,8

 

С учетом условий работы станции, удаления мест разгрузки от фронта работы (тупики выгрузки по схеме станции намечаются сту­дентом самостоятельно), на основании полученных значений свободности пути, использования выбранных технических средств (машин) составляется технологический процесс работы снегоуборочных агре­гатов. В курсовом проекте рекомендуется описать технологический процесс с забором снега щеточными, серийно выпускаемыми машинами типа СМ-2. Могут быть приведены и другие варианты технологических процессов с применением СМ-2 в сочетании со стругом-снегоочисти­телем или снегоочистителем плужного типа [ 5 ]. В оперативном плане организации работ на станции учитываются разрабатываемые мероприятия по очистке от снега стрелочных переводов. В курсо­вом проекте, по условиям объема работы, это не рассматривается.

 

2.4. Определение общего срока очистки станции

 

Процесс организации работ по очистке станционных путей от снега рекомендуется выполнять в определенной последовательнос­ти.

Общая продолжительность работы машин определяется таким об­разом, чтобы работы на путях, отнесенные к очистке от снега в первую очередь, завершились в течение первых суток и, соответ­ственно, для путей, работы на которых отнесены ко второй и тре­тьей очередям - в течение вторых и не позднее третьих суток. При необходимости работы организуются в две и три смены.

Чистое время работы снегоуборочного поезда в сутки принимает­ся равным Т=20 часов, так как на экипировку локомотива, техническое обслуживание и ремонт СМ-2, другие виды работ затрачивается около 4 часов.

Расчетное время, необходимое для загрузки поезда, можно оп­ределить по зависимости

, мин (17)

где - коэффициент наполнения емкости, принимаемой равным 0,7 - 0,8 при загрузке снегом и 0,5-0,6 - при загрузке снегом и льдом;

- погрузочная емкость, м³;

- паспортная производительность щеточного питателя, м³/ ч. Принимается по табл. 5;

К_с - коэффициент снижения производительности из-за неравномерности распределения снега и его плотности по длине пути, Кс = 0,7–0,8.

Продолжительность цикла работы снегоуборочного поезда восс­танавливается по зависимости

 

, мин (18)

Расчетное время , необходимое на один рейс машины, будет складываться [3] из следующих значений :

= 5 мин. - время, необходимое для приведения машины в рабо­чее состояние;

- время, необходимое для загрузки состава, определено по за­висимости (19);

=7 мин. - время, необходимое для приведения машины из рабочего в транспортное состояние;

=4 мин. - время, необходимое для согласования и подготов­ки маршрута к месту выгрузки;

- время следования к месту выгрузки, устанавливается по за­висимости

, (19)

где - расстояние от середины станции (оси пассажирского зда­ния) до середины разгрузочного тупика, км. В курсовом проекте расстояние указано в п. 33 задания;

= 25 км/ч - принимаемая средняя скорость движения машины на разгрузку и обратно на погрузку;

= 4 мин - время на установку выбросного ротора в рабочее состояние и в транспортное положение после разгрузки;

- продолжительность разгрузки машины. Если на разгрузку 100 м³ снега ротором затрачивается в среднем 6 мин, то на всю емкость машины значение определится по зависимости

, (20)

- время, необходимое для согласования и подготовки маршрута к месту работы;

- время хода машины к месту работы.

По данным расчета на чертеже вычерчивается график оборо­та (цикла) снегоуборочной машины и строится график ее работы для очистки путей станции, указанных на схеме. Образец графика работы снегоуборочной машины приведен на рис. 3. График вычерчи­вается до полной уборки снега с путей, отнесенных к очистке в первую очередь. Время перехода с пути на путь берется из цикла оборота машины. Если путь занят поездами, то машина долж­на работать на любом свободном пути. Если при очистке одного пу­ти машина загружается не на полный объем , то она переходит на другой путь.

Возможное количество рейсов снегоуборочного поезда в сутки будет равно

, (21)

где Т - чистое время работа машины за сутки, ч.

 

Объем снега, подлежащий уборке на станции, при составлении оперативных планов определяется при высоте снежного покрова 10, 20 и 30 см выше уровня головки рельсов. При этом по условиям пу­тевого развития и эксплуатационной работы должно учитываться ог­раничение числа рейсов снегоуборочного поезда по зависимости

, (22)

 

Потребное количество снегоуборочных поездов (машин) для данной станции определяется из выражения

, (23)

где Q - расчетный объем вывозки снега для путей, отнесенных к первой очереди очистки, м³. Принимается по данным табл. 3

- среднее число рейсов в сутки;

Z - число дней зимнего периода со снегопадами и метелями. Принимается для районов Урала и Сибири по данным метео­рологических наблюдений 30-40 дней;

= 0,3-0,4 - средний коэффициент уплотнения снега;

- погрузочная вместимость поезда, м³.

График работы снегоуборочных поездов на станции (пример гра­фика показан на рис. 4) строится для всего количества машин, по­лученных по зависимости (23). После прокладки на графике экс­плуатационной работы станции ниток прохода снегоуборочных поез­дов, определяется фактическое календарное время на очистку соответствующих территорий. Рекомендуется составить сетевой график уборки снега на станции [5].

 

Рис. 5.3. График оборота снегоуборочной машины.

 

 

 

Рис. 5.4. График работы снегоуборочной машины на станции.

Условные обозначения:

- время занятости пути поездами;

- время погрузки ();

- время выгрузки ();

- время переходов ().

 

 

В завершении выполнения данной части курсового проекта при анализе снегоуборочных работ определяются:

o показатель использования снегоуборочной техники за сутки в процентах по зависимости

, (24)

o фактическая выработка снегоуборочного поезда за время полной очистки станции П в м³/ч

, (25)

o уровень механизации снегоуборочных работ по объему убираемого снега Мо в процентах

, (26)

где - фактическое число рейсов машины по исполненному гра­фику с учетом ограничений;

Q - объем убранного снега, м³. Устанавливается по факти­ческому числу рейсов и емкости машин;

- фактическое время работы машин до полной очистки пу­тей станции, ч;

- площадь, с которой снег убирается механизированным способом (по полезной длине путей), которая уста­навливается по зависимости

, м² (27)

F - общая заносимая площадь станции, подлежащая очистке;

- количество рейсов, предусмотренное графиком, или воз­можное число рейсов, определенное по зависимости (21).

В результате оценки показателей намечаются мероприятия по улучшению организации снегоуборочных работ на станции:

o развитие защиты пути от снежных заносов;

o выбор и использование в технологических процессах современных снегоуборочных машин в сочетании с существующими cнегоочистительными механизмами;

o рациональное использование развития станционных путей в сочетании с графиком движения поездов и маневровой работой станции;

o устройство в необходимых случаях специальных снегоразгрузочных тупиков с таким их примыканием, которое позволило бы составам совершать заезды в эти тупики для разгрузки снега без занятия главных путей и пересечения маршрутов приемки и отправки поездов

o выбор мест выгрузки с учетом минимальной себестоимости вывозки одного кубометра снега, снижения эксплуатационных затрат на стан­ции.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Мельник Д.М. Предупреждение снежных заносов на железных дорогах Тр. ВНИНЖТ, вып. 313, 1966. - 229 с.

2. Путевое хозяйство: Учебник для вузов ж.-д.трансп. / С.М.Бельфер, Э.В.Воробьев, Л.М.Дановский и др.: Под ред. И.Б.Лехно.- М.: Транспорт, 1981. с. 326-371.

3. Кондаков H.П, Щульга В.Я., Лященко В.Н. Проектирование органи­зации и планирование путевого хозяйства.- М.Транспорт, 1974. с. 148-192.

4. Гуленко Н.Н. Снегоуборочные машины и механизмы.- М.Транспорт, 1973,- 184 с.

5. Михайловский Г.И., Лончаков Э.Т. Комплексная механизация и ав­томатизация путевых и строительных работ.- М.:Транспорт,1986. с. 257 - 261.

6. Мельник Д.М., Мнев Е.В. Комплексная механизация очистки и убор­ки снега на узлах и станциях.- М.: Транспорт, 1970.- 41 с.

7. Указания по изысканию и проектированию защитных лесонасажде­ний вдоль линии железных дорог СССР.- М.: Транспорт, 1974.- 112 с.

8. Закаталов Е.В. О количественной оценке снегопереноса. Вестник ВНИИЖТа, № 8, 1971. с. 52-54.

9. Снегоборьба на железных дорогах.- Тр. ВНИИЖТа, вып. 552, 1976. с. 157-196.

10. Ю.Гончаров Н.Е., Казанцев В.П. Маневровая работа на железнодорожном транспорте.- М.: Транспорт, 1978 - 184 с.

11. П.Каменский В.Б., Горбов Л.Д. Справочник дорожного мастера и бригадира пути.- М.: Транспорт, 1985. с. 361-374.

 

№ Варианта

С

С

С

С-В

С-В

С-В

В

В

В

Ю-В

Ю-В

Ю-В

Ю

Поделиться: