Экономические изыскания при проектировании железных дорог

1. На заданном направлении новой железной дороги разместить две станции с грузовыми операциями, определить границы местного района тяготения и установить его характеристики.
2. Составить с учетом транзита рабочую схему грузопотоков по направлениям и вычислить грузонапряженность линии по участкам и направлениям на 10 год эксплуатации.
3. Определить грузонапряженность линии на расчетные сроки и перспективу (5, 10,15, 20 лет) после сдачи линии в эксплуатацию, построить график ГП(t).
4. Установить категорию норм проектирования железной дороги и при заданной Yпр основные технические параметры (L, вид тяги, тип локомотива и т.д.
Исходные данные:
1. Схема Чудский полигон сети железных дорог с пунктами примыкания новой линии от ст. Неболчи до ст. Чудцы.
Район проектирования – Ленинградская область
Промышленное предприятие – Лесопильный завод.
Вариант задания 5.

, тыс. шт вес ваг. брутто, т общий вес вагонов брутто, тыс. т ИТОГО  
4-осных  
8-осных 4-осных 8-осных 4-осных 8-осных 4-осных 8-осных 4-осных 8-осных всего % вагонов от общего количества 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14  Каменный уголь, руда 5023,240 4018,592 1004,648 63,000 125,000 63,787 8,037 84,900 168,700 5415,531 1355,873 6771,404 15,901 Нефте-продукты 2405,160 1683,612 721,548 54,000 108,000 31,178 6,681 78,000 159,000 2431,884 1062,279 3494,163 8,205 Металл, машины 3000,000 2400,000 600,000 56,700 112,500 42,328 5,333 78,600 156,200 3326,984 833,067 4160,051 9,769 Минудобрения 1017,160 712,012 305,148 60,000 120,000 11,867 2,543 84,000 171,000 996,817 434,836 1431,653 3,362 С/х грузы 2004,350 2004,350 0,000 43,400 0,000 46,183 0,000 65,600 0,000 3029,617 0,000 3029,617 7,114 Грузы кап. стр-ва:                         50% кр. 800,000 800,000 0,000 55,800 0,000 14,337 0,000 78,000 0,000 1118,280 0,000 1118,280 2,626 50% пл. 800,000 800,000 0,000 63,000 0,000 12,698 0,000 83,800 0,000 1064,127 0,000 1064,127 2,499 Промтовары и прочие 13873,280 13873,280 0,000 40,300 0,000 344,250 0,000 62,500 0,000 21515,633 0,000 21515,633 50,524 Итого 28923,190 26291,846 2631,344 436,200 465,500 566,629 22,594 615,400 654,900 38898,872 3686,055 42584,926 100,000
Таблица 20. Основные весовые характеристики подвижного состава
Наименование показателей Измеритель
Величина показателя Вес вагона брутто Расчетные значения Осевая нагрузка Удельное сопротивление Полувагоны:         каменный уголь, руда         4-осный q4 т 84,9 21,225 1,016085 8-осный q8 т 168,700 21,0875 1,081225 Доля грузов по весу в 4-осных полувагонах % 80 Доля грузов по весу в 8-осных полувагонах % 20 Доля 4-осных полувагонов по количеству   0,8880995 Доля 8-осных полувагонов по количеству   0,1119005 Металл, машины   4-осный полувагон q4 т 78,600 19,65 1,04142 8-осный q8 полувагон т 156,200 19,525 1,111732 Доля грузов по весу в 4-осных полувагонах % 80 Доля грузов по весу в 8-осных полувагонах % 20 Доля 4-осных полувагонов по количеству   0,8880995 Доля 8-осных полувагонов по количеству   0,1119005 Цистерны:   нефтепродукты   4-осная цистерна q4 т 78 19,5 1,044046 8-осная цистерна q8 т 159 19,875 1,104482 Доля грузов по весу в 4-осных цистернах % 70 Доля грузов по весу в 8-осных цистернах % 30 Доля 4-осных цистерн по количеству   0,8235294 Доля 8-осных цистерн по количеству   0,1764706 Удобрения   4-осная цистерна q4 т 84 21 1,019471 8-осная цистерна q8 т 121 15,125 1,231509 Доля грузов по весу в 4-осных цистернах % 70 Доля грузов по весу в 8-осных цистернах % 30 Доля 4-осных цистерн по количеству   0,8235294 Доля 8-осных цистерн по количеству   0,1764706 С/х грузы   4-осный крутый вагон q4 т 65,6 16,4 1,109079 Доля грузов по весу в 4-осных полувагонах % 100 Доля 4-осных крытых вагонов по количеству   1 Грузы кап. строительства   4-осный крытый вагон qв4 т 78 19,5 1,044046 4-осная платформа q4 т 83,8 10,475 Доля грузов по весу в 4-осных крытых вагонах % 50 Доля грузов по весу в 4-осных платформах % 50 Доля 4-осных вагонов по количеству   0,530303 Доля 4-осных платформ по количеству   0,469697 Промтовары и др.   4-осный крытый вагон q4 т 62,5 15,625 1,12937
6. Определение категорий и основных технических параметров линии
6.1 Расчет массы состава грузового поезда
,
где Fкр – расчетная сила тяги локомотива
ip – руководящий уклон, ip=8‰.
Р – расчетная масса локомотива.
основное удельное сопротивление движения локомотива в режиме тяги, определяется по формуле:
=а+bV+cV2 ,
где a, b, c – эмпирические коэффициенты, зависящие от режима движения локомотивов;
V – расчетная скорость движения.
Принимаем тепловоз ТЭМ-2, расчетная масса локомотива Р = 120 т, конструкционная скорость 100 км/ч, расчетная скорость V 11 км/ч, расчетная сила тяги F 21000 кгс, длина 17 м, сила тяги при трогании с места 35400 кгс/т, коэффициенты:
В режиме тяги: a = 0,6; b= 0,03; c = 0,00008
В режиме холостого хода: a = 1,1; b= 0,02; c = 0,00023
Удельное сопротивление локомотива в режиме тяги:
= 0,6 + 0,03*11 + 0,00008*112 = 0,6+0,33+0,00968 =0,93968 кгс/т
Вагоны и плафтормы:
Четырехосные: a = 3; b= 0,1; c = 0,0025
Восьмиосные: a = 6; b= 0,038; c = 0,0021
- основное средневзвешенное сопротивление движению вагонного состава.
,
где βi – доля i-ой категории по весу.
- основное удельное сопротивление движения груженых вагонов.
,
где - осевая нагрузка i-ой категории вагона.
,
где - масса вагона брутто - количество осей вагона.
Скорость 11 км/ч.
В соответствии с табл. 17, в составе (по весу) будет 91,3 % 4-х осных вагонов, 8,7 % - 8-ми осных вагонов.
Осевая нагрузка усредненного 4-х осного вагона 17,16 т; 8-ми осного – 20,39.
Для 4-х осного вагона:
= 0,7+(3+0,1*11+0,0025*112))/17,16 = 1,090906 = 1,091
Для 8-ми осного вагона:
= 0,7+(6+0,038*11+0,0021*112))/20,39 = 1,094217 = 1,094
= 1,091*0,913 + 1,094*0,087 = 1,091193
Масса состава:
,
где Fкр – расчетная сила тяги локомотива
ip – руководящий уклон, ip=10‰.
Р – расчетная масса локомотива.
Qр = (21000 – (120*(0,93968 +10))/(1,091193+10) = 1175,033 т
6.2 Определение длины поезда
Общая длина поезда составляет:
lп = lc + lл +10
lл – длина локомотива, 17 м.
где - количество i-го типа вагонов;
– средняя длина i-го типа вагонов
Количество вагонов определяем по формуле:
nj = (βj*Q)/qсрbpj
4-х осных вагонов: n4 = 0,913*1175,033 /68,65 = 15,6 вагона = 16 вагонов;
8-ми осных вагонов: n8 = 0,087*1175,033/163,14 = 0,6266266458256712 = 1 вагон
lc = 16*14,56 + 1*20,41 = 232,96+ 20,41 = 253,37 м
Общая длина поезда:
lп = lc + lл +10 = 253,37+19+10 = 282,37 м
Таблица 21. Расчет средней длины 4- и 8-осных вагонов
Наименование груза Количество вагонов, тыс. шт. Длина вагонов Общая длина вагонов 4-осн 8-осн 4-осн 8-осн 4-осн 8-осн 1 2 3 4 5 6 7 Каменный уголь, руда 63,787 10,621 14 20 1180,1138 212,4205 Нефтепродукты цист 31,178 6,699 12 21 375,13622 140,6761 Металл, машины п/ваг 42,328 5,333 14 20 592,59259 106,6667 Минудобрения цист 11,867 2,619 12 21 146,657 54,99638 С/хгрузы кр.ваг 46,183 0,000 15 0 742,07488 0 Грузы кап. строительства: 0 50% кр. 14,337 0 15 0 215,05376 0 50% пл. 12,698 0 14 0 177,77778 0 Промтовары и прочие кр ваг 344,250   15 0 3958,8127 0 Итого 566,629 22,594     8251,483 461,112 Средняя длина 4-осных вагонов 14,56241 Средняя длина 8-осных вагонов 20,40824
6.3 Проверка массы поезда по условию трогания с места
Необходимо убедиться, что состав может быть сдвинут с места после стоянки на раздельном пункте с учетом дополнительного сопротивления движению при трогании с места и от уклона, если раздельный пункт расположен на подъеме в сторону трогания.
Qp≤Qтр
Наибольшая масса состава по условию трогания поезда с места определяется по формуле:
где – сила тяги локомотива при трогании с места;
– руководящий уклон, 10 промиллей;
– удельное сопротивление поезда при трогании с места.
Fтр = 35400
где – средняя нагрузка на ось, кгс
= 0,913*17,16 + 0,087* 20,29 = 15,66708+1,76523= 17,43231 кгс
= 28 / (17,43231 + 7) = 28/24,43231 = 1,146
Qтр = 35400 / (1,146 +10) = 3176,027274358514 = 3176,027 т ;
Qтр > Qр, уменьшения массы состава (1175,033 т) не требуется.
Длина приемоотправочных путей – 850 м при длине поезда 282,37 м.
Число путей – 1
Для улучшения использования возможности приемоотправочнызх путей выбираем локомотив с большей расчетной мощностью:
2ТЭ10Л, расчетная масса 260 т, конструкционная скорость 100 км/ч, расчетная скорость 23,4 км/ч, расчетная сила тяги 50600 кгс, длина 34 м, сила тяги при трогании с места 76500 кгс, а= 0,6, b = 0,03, c = 0,00008
Тогда удельное сопротивление локомотива в режиме тяги:
=а+bV+cV2 ,
где a, b, c – эмпирические коэффициенты, зависящие от режима движения локомотивов;
V – расчетная скорость движения.
= 0,6 + 0,03*23,4 + 0,00008*23,42 = 0,6+0,702+0,0438048=1,3458048 кгс/т;
Удельное сопротивление вагонов состава:
Для 4-х осного вагона:
= 0,7+(3+0,1*23,4+0,0025*23,42))/17,16 = 1,090906 = 1,090906
Для 8-ми осного вагона:
= 0,7+(6+0,038*23,4+0,0021*23,42))/20,39 = 1,094217 = 1,094217
= 1,091*0,913 + 1,094*0,087 = 1,091193
Масса состава:
,
где Fкр – расчетная сила тяги локомотива
ip – руководящий уклон, ip=10‰.
Р – расчетная масса локомотива.
Qр = (50600 – (260*(1,3458048 +10))/(1,091193+10) = 4296,21 т
Общая длина поезда составит:
lп = lc + lл +10
lл – длина локомотива, 34 м.
где - количество i-го типа вагонов;
– средняя длина i-го типа вагонов
Количество вагонов определяем по формуле:
nj = (βj*Q)/qсрbpj
4-х осных вагонов: n4 = 0,913*4296,21 /68,65 = 57,13 вагона = 58 вагонов;
8-ми осных вагонов: n8 = 0,087*4296,/163,14 = 2,291101324016182 = 3 вагона.
lc = 58*14,56 + 3*20,41 = 844,8+61,23 = 906,03 м
Общая длина поезда:
lп = lc + lл +10 = 906,03+34+10 = 950,03 м
Длина приемоотправочных путей – 1050 м при длине поезда 950,03 м.
Число путей – 1
Необходимо убедиться, что состав может быть сдвинут с места после стоянки на раздельном пункте с учетом дополнительного сопротивления движению при трогании с места и от уклона, если раздельный пункт расположен на подъеме в сторону трогания.
Qp≤Qтр
Наибольшая масса состава по условию трогания поезда с места определяется по формуле:
где – сила тяги локомотива при трогании с места;
– руководящий уклон, 10 промиллей;
– удельное сопротивление поезда при трогании с места.
Fтр = 76500
где – средняя нагрузка на ось, кгс
= 0,913*17,16 + 0,087* 20,29 = 15,66708+1,76523= 17,43231 кгс
= 28 / (17,43231 + 7) = 28/24,43231 = 1,146
Qтр = 76500 / (1,146 +10) = 6863,448770859501 = 6863,45 т ;
Qтр > Qр, уменьшения массы состава (4296,21 т) не требуется.

Ведомость основных показателей и технических параметров проектируемой железнодорожной линии
№ п/п Показатели и параметры ед. изм. Величина показателя или параметра Примечания 1 Грузооборот грузового направления млн. т*км 874,854 2 Грузонапряженность грузового направления млн. т*км/км 15,10974 3 Категория проектируемой линии II Руководящий уклон - 10 4 Расчетная масса состава т 4296,21 5 Расчетная длина поезда м 950,03 6 Полезная длина приемоотправочных путей м 1050 7 Вид тяги тепловозная 8 Тип локомотива 9 Количество главных путей 1
Вывод: По результатам расчетов установлена категория проектируемой железной дороги – II (железнодорожные магистральные линии); длина приемо-отправочных путей – 1050 м при длине поезда 950,03 м; расчетная масса поезда – 4296,21 т; руководящий уклон – 10; тип локомотива – 2ТЭ10Л.