Profil drogi kolejowej
Wykonanie profilu podłużnego projektowanej drogi kolejowej wymaga
zaprojektowania niwelety – linii łączącej rzędne wysokości korony
projektowanych budowli lub projektowane rzędne główki szyny w profilu
podłużnym.
Projektowana niweleta drogi kolejowej składa się z odcinków o różnym
pochyleniu oraz kołowych łuków pionowych.
Miejsca, w których następuje zmiana kierunku pochylenia niwelety
nazywa się punktami załomu niwelety.
Maksymalne pochylenie podłużne torów linii kolejowych na nie może być
większe od pochylenia miarodajnego:
Na długościach łuków pochylenie miarodajne powinno być zmniejszone
o wielkość odpowiadającą oporowi ruchu na łuku:
Na stacjach gdzie przewidziany jest postój wagonów bez pojazdu
trakcyjnego, tory powinny być ułożone poziome lub w pochyleniu do
0,5 (2,8) ‰. Przystanki osobowe mogą być usytuowane na pochyleniu
nie większym niż 2,8 (6,0) ‰.
i
R
=
690
R
i
Ł
=
i
m
−
i
R
Długość odcinków o stałym pochyleniu nie powinna być mniejsza od
długości najdłuższego pociągu kursującego po danym torze
(0, 1 - 800 m, 2 - 650 m, 3 - 550 m).
W trudnych warunkach terenowych, na krótkich odcinkach o długości 1/3
najdłuższego pociągu, możliwe jest przekroczenie pochylenia
miarodajnego o 20 %.
W tunelach o długości ponad 250 m pochylenie podłużne nie może
przekraczać 70 % pochylenia miarodajnego.
Długość odcinków o stałym pochyleniu może być zredukowana do 1/3
długości najdłuższego pociągu przy:
●
łagodzeniu załomów profilu podłużnego odcinkami o pochyleniu
pośrednim,
●
podejściach do dwupoziomowych skrzyżowań torów przed stacjami
węzłowymi oraz w torach węzłów kolejowych, łącznic i czasowych
objazdów,
●
w przebudowywanych torach stacyjnych, w których podczas
przebudowy dokonuje się okresowych zmian profilu podłużnego.
Załomy niwelety są to punkty w których następuje zmiana kierunku pochylenia.
W zależności od wartości sąsiednich pochyleń wyróżnia się załomy, w których następuje:
●
przejście pomiędzy poziomem a pochyleniem o określonej wartości,
●
przejście pomiędzy pochyleniami tego samego kierunku lecz różnych wartości,
●
przejście pomiędzy pochyleniami odwrotnego kierunku (załomy wypukłe lub wklęsłe).
W punktach załomu niwelety wyznacza się algebraiczne różnice sąsiednich pochyleń n
Algebraiczna różnica sąsiednich pochyleń n nie może przekraczać:
●
5 ‰ w torach linii magistralnych i pierwszorzędnych,
●
połowy pochylenia miarodajnego w torach linii drugorzędnych
i znaczenia miejscowego.
W przypadku, gdy różnica pochyleń jest większa od dopuszczalnej,
należy wykonać pochylenia pośrednie.
Pochylenia podłużne odwrotnego kierunku większe od 2,5 ‰ powinny
być złagodzone wstawką przejściową o pochyleniu do 2,5 ‰.
Przykład:
Obliczyć różnicę pochyleń, jak na rys., w załomie niwelety drogi
kolejowej znaczenia miejscowego oraz sprawdzić konieczność
zastosowania wstawki o pochyleniu pośrednim.
Sprawdzenie warunków stosowania wstawki o pochyleniu pośrednim:
wstawka nie jest wymagana
oraz konieczne jest zastosowanie
wstawki o pochyleniu pośrednim.
Pochylenie wstawki nie może przekraczać 2,5 ‰. Przyjęto wstawkę
o pochyleniu 0,1 ‰ i długości 184 m.
n=i
1
−
i
2
=
2,8−−3,0=5,8
n=5,8n
dop
=
i
m
2
=
20
2
=
10
i
1
=
2,8 2,5
i
2
=
3,0 2,5
Załomy profilu podłużnego o algebraicznej różnicy sąsiednich pochyleń n
większej od 2,5 ‰ powinny być zaokrąglane kołowymi łukami pionowymi.
Zalecane minimalne wielkości promieni łuków pionowych:
Zaokrąglenia załomu profilu podłużnego łukiem pionowym nie wykonuje
się, gdy strzałka projektowanego łuku pionowego obliczona z poniższego
wzoru jest mniejsza od 8 mm:
Długość stycznej łuku pionowego wyznacza się ze wzoru:
Początki łuków pionowych powinny być oddalone minimum 6 m od
początków ramp przechyłkowych oraz od końców belek głównych
mostów i wiaduktów, na których tor ułożony jest bez podsypki.
Łuki pionowe można stosować na mostach i wiaduktach, jeżeli
w projekcie konstrukcji obiektu uwzględniono dodatkowe obciążenia
spowodowane istnieniem załomu profilu podłużnego.
f =
R⋅n
2
8
t=
R⋅n
2
Przykład
Dla układu pochyleń niwelety, jak na rys., magistralnej linii kolejowej
sprawdzić konieczność zastosowania łuków pionowych.
Należy sprawdzić konieczność stosowania łuków pionowych
Należy zastosować łuki pionowe
n
1
=
2,8−−0,1=2,9 2,5
n
2
=
3,0−0,1=2,9 2,5
f =
10000⋅2,9
2
8000
=
10,51 mm8 mm
t=
10000⋅2,9
2000
=
14,5 m
Kształtowanie geometrii trasy
w profilu – projekt niwelety
Projektowanie profilu podłużnego linii kolejowej sprowadza się do
wrysowania niwelety na wcześniej wykreślonym profilu podłużnym
terenu, zdjętym wzdłuż trasy kolejowej, zgodnie z założeniami projektu
linii dotyczącymi przede wszystkim ustalonych pochyleń miarodajnych,
promieni łuków i rozmieszczenia punktów eksploatacyjnych na
projektowanej linii kolejowej.
Skróconymi profilami podłużnymi można posługiwać się do wstępnego
zaprojektowania niwelety np. przy analizie i wyborze właściwego
wariantu.
Na normalnym profilu podłużnym projektuje się niweletę dla wybranego
i ostatecznie zatwierdzonego przebiegu trasy.
Skrócony profil podłużny kreśli się w skali poziomej 1:50 000 lub
1:25 000 i pionowej 1:1 000, oznaczając zarys terenu, maksymalne
różnice poziomów terenu i projektowanej niwelety przy mostach,
wiaduktach, przepustach, na osiach stacji i innych ważniejszych
punktach.
Normalny profil podłużny sporządza się w skali poziomej 1:10 000
i pionowej 1:500.
Stan istniejący rysuje się kolorem czarnym. Projektowana część profilu
(nowe elementy) rysuje się kolorem czerwonym.
Nasypy oznacza się kolorem czerwonym a wykopy żółtym.
Za rzędne niwelety przyjmuje się rzędne krawędzi torowiska.
Na profilach podłużnych stosuje się konwencjonalne oznaczenia
Projektując niweletę drogi należy:
●
dążyć do uzyskania optymalnego jej położenia stosując ogólnie obowiązującą zasadę
projektowania maksymalnie długich odcinków o jednostajnym pochyleniu podłużnym,
●
minimalizować różnicę dwóch sąsiednich pochyleń,
●
unikać nadmiernych robót ziemnych i minimalizować ilości obiektów inżynierskich
przystosowując profil linii do rzeźby terenu,
●
brać pod uwagę pracę taboru potrzebną do pokonywania pochyleń. Zaleca się by nie
stosować pochyleń szkodliwych, nie stosować odwrotnych spadków przy stałym
podnoszeniu się terenu,
●
ze względu na zaśnieżenie unikać projektowania niskich nasypów (o wysokości
mniejszej niż 0,6 m) i płytkich przekopów (o głębokości mniejszej niż 1,0 m),
●
w długich przekopach linię kolejową projektować na jednostronnym spadku
o pochyleniu nie mniejszym od średniego pochylenia podłużnego dna rowów (≥ 3 ‰,
w szczególnie trudnych warunkach ≥ 1 ‰) w celu zapewnienia ścieku wody w rowach
bocznych (ze względu na problemy z odprowadzeniem wody niedopuszczalne jest
projektowane w przekopach załomów wklęsłych),
●
w przypadku wystąpienia długich i wysokich nasypów oraz długich i głębokich
przekopów (o wysokości / głębokości ponad 20 m), po przeprowadzeniu analizy
kosztów, rozważyć możliwość zastąpienia nasypu wiaduktem, a przekopu tunelem,
●
projektując niweletę równi stacyjnych uwzględnić możliwość rozwoju stacji.
