Автореферат (Технология трассирования железной дороги в районах с высокой сейсмичностью)

На правах рукописиПетрушин Алексей ВалерьевичТЕХНОЛОГИЯ ТРАССИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИВ РАЙОНАХ С ВЫСОКОЙ СЕЙСМИЧНОСТЬЮ05.22.06 – Железнодорожный путь, изыскание ипроектирование железных дорогАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20192Работавыполненавфедеральномгосударственномбюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Российский университеттранспорта (МИИТ)» РУТ (МИИТ)Научный руководитель:кандидат технических наук, доцентМиронов Виктор СтепановичОфициальные оппоненты:Аккерман Геннадий Львович, доктор технических наук, профессор,Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Уральский государственный университет путейсообщения», кафедра «Путь и железнодорожное строительство», профессорБушуев Николай Сергеевич, кандидат технических наук, доцент,Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Петербургский государственный университет путейсообщения Императора Александра I», профессорВедущаяорганизация:федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегообразования«Иркутскийгосударственный университет путей сообщения», г.

Иркутск.Защита состоится «16» мая 2019 г., в 16.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 218.005.15 на базе федерального государственногобюджетного образовательного учреждении высшего образования «Российскийуниверситет транспорта (МИИТ)» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова,д. 9, стр. 9, ауд. 7618.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте РУТ (МИИТ),www.miit.ru.Автореферат разослан «___» __________ 2019 г.Ученый секретарьдиссертационного советаКоролев Вадим Вадимович3Общая характеристика диссертационной работыАктуальность темы исследования. Уровень угрозы и опасностисейсмического воздействия на инфраструктуру железнодорожного транспортаочевидны и требуют обязательного учета уже при укладке трассы на стадииразработки проекта железнодорожной линии.Учет сейсмичности на стадии проектирования – требование Сводаправил1 - направлено в первую очередь на обеспечение безопасности движенияпоездов.

Вместе с этим должна быть обеспечена надежность эксплуатации,отсутствие аварийных (чрезвычайных) ситуаций (отказов), сбоев и аварий прифункционировании железной дороги.Однако на сегодняшний день на стадии укладки трассы данномувопросу не уделено должного внимания. Для повышения устойчивости инадежности земляного полотна и предотвращения масштабных разрушенийпри землетрясениях необходимо обеспечить однородность основной площадкиземляного полотна - исключить такие типы поперечного профиля, как«полунасыпь-полувыемка», так как они характеризуются неоднороднымигрунтовыми условиями: насыпь – насыпной грунт, выемка – местные грунты.Это требование СП по существующей технологии разработки трассыучитывается при проектировании поперечного профиля земляного полотна.При необходимости производится корректировка продольного профиля иплана. Тем самым усложняется как процесс проектирования, так и выборвариантов трассы.В связи с этим вопросы совершенствования технологии проектированиятрассы новой железнодорожной линии в условиях высокой сейсмичностиследует считать актуальными.Степень разработанности темы исследованияАнализу строительных и эксплуатационных условий проектов новыхжелезнодорожных линий, их влияния на основные экономические итехнические параметры новой железнодорожной линии посвящены работыПереселенкова Г.С.,Турбина И.В.,Ткачевского И.Д.,Ашпиза Е.С.,Аккермана Г.Л.,Коншина Г.Г.,Шахунянца Г.М.,Быковой Н.М.,Меркурьева Ю.С., Шестоперова В.Г., Алексеева Е.П., Казимирова И.П.,Ольшановского Ч.Б.,Дюнина А.К.,Исаенко Э.П.,Скутина А.И.,Ядрошникова В.И., Цернанта А.А., Матвиенко В.С.

и др.Несмотря на развитие электронно-вычислительной техники и наличиепрограммных продуктов (систем автоматизированного проектирования(САПР)), которые позволяют сократить рутинные и долговременные операциипри укладке трассы: вписывание кривых, построение продольного и1СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах»4поперечного профилей, расчет объемов земляных работ и т.д., они не решаютосновных проблем проектирования, а являются инструментом для анализа исравнения вариантов решений.

В качестве примеров, можно назвать Robur,AutoCAD Civil, MX Rail, Card, Bentley.В их основе лежат алгоритмы и технологии, разработанные ученымижелезнодорожниками Турбиным И.В., Гориновым А.В., Иоаннисяном А.И.,Кондратченко А.П., Гороховцевым Б.И., Гавриленковым А.В., Кантором И.И.,Житкевичем В.П.,Быковым Ю.А.,Аккерманом Г.Л.,Свинцовым Е.С.,Бушуевым Н.С., Шкурниковым С.В., Шварцфельдом В.С., Анисимовым В.А.,Понариным А.С., Полосиным Ю.К., Подвербным В.А., Гончаруком С.М.,Струченковым В.И., Бучкиным В.А. и др.Как показал анализ научных работ, вопросы проектирования трассы вусловиях высокой сейсмичности на сегодняшний день недостаточно изучены.Цельработы.Цельюданногоисследованияявляетсясовершенствование технологии трассирования и разработка рекомендаций попроектированию трассы железнодорожных линий на косогорных участках вусловиях высокой сейсмичности.В рамках существующей технологии трассирования предложенаметодика укладки трассы с учетом обеспечения однородности земляногополотна, как одного из антисейсмических мероприятий; даны рекомендуемыевысоты насыпей и глубины выемок в различных природных условиях накосогорных ходах трассы.Задачи исследования:1)выполнить анализ особенностей условий, тенденций развития истепени изученности вопросов проектирования актуальных проектов новыхгрузообразующих железнодорожных линий;2)исследовать способы обеспечения антисейсмического требованияпо защите земляного полотна железной дороги (устройства однороднойплощадки земляного полотна);3)выполнитьтехнико-экономическийанализнаиболеерациональной укладки трассы в поперечном сечении земляного полотна;4)разработатьтехнологиюпроектированиятрассыжелезнодорожных линий на косогорных участках в условиях высокойсейсмичности и апробировать ее;5)выполнитьвариантныерасчетыпопоискунаиболеерационального решения по корректировке оси трассы на косогорных участкахдля обеспечения однородности основной площадки земляного полотна врайонах с высокой сейсмичностью; дать рекомендации по проектированиютрассы железнодорожных линий в указанных условиях;56)оценить эффективность проектных решений в проектах железныхдорог с учетом вероятности возникновения землетрясений.Объектом исследования является трасса железнодорожной линии накосогорных участках в условиях высокой сейсмичности районапроектирования.Предметом исследования является выбор и обоснование проектныхрешений при проектировании трассы новой железнодорожной линии накосогорных участках в районах с высокой сейсмичностью.Научная новизна исследования:1)разработана классификация косогорных участков по виду грунтов,геометрическим параметрам конструкции земляного полотна и категориям посейсмическим свойствам;2)установлена зависимость между геометрическими параметрамипроектирования земляного полотна и крутизной косогора для грунтов,относящихся к разным группам по сейсмическим свойствам;3)получены аналитические зависимости наиболее рациональныхрешений по корректировке оси трассы в продольном профиле и плане накосогорных участках для обеспечения однородности основной площадкиземляного полотна в районах с высокой сейсмичностью;4)разработана технология проектирования линий на косогорныхучастках в условиях высокой сейсмичности и предложена методикаопределения эффективности антисейсмических мероприятий с учетомвероятности землетрясений.Теоретическая и практическая значимостьВыполненные исследования позволяют произвести обоснованнуюукладку трассы новых железнодорожных линий в условиях высокойсейсмичности с учетом требований по обеспечению однородности основанияосновной площадки земляного полотна.Предложенная технология проектирования может быть использованапри укладке трассы на стадии разработки проекта, а также при отделке(корректировке) трассы для рабочей документации.Приведенный в диссертации алгоритм реализации технологии можетбыть использован в автоматизированных системах проектирования (САПР)новых железных дорог.Потенциальными потребителями работы являются проектныеорганизации, а также научно-исследовательские институты, осуществляющиеразработку проектов и исследования по проектированию новыхжелезнодорожных линий, а также разработчики САПР железных дорог.6Методология и методы исследованияПри анализе задачи исследования и разработке способов их решенияиспользован системный подход.В исследовании использованы разделы классической математики, в томчисле некоторые положения аналитической геометрии на плоскости, методырешения линейных уравнений и другие.При обосновании проектных решений применены методы выбораоптимальных решений, разработанные и используемые в практике изысканий ипроектирования железных дорог.

Определение критерия выбора решения вусловиях неопределенности и риска базируется на основных принципах теорииигр и принятия решений.Положения, выносимые на защиту:1)классификация косогорных участков по виду грунтов,геометрическим параметрам конструкции земляного полотна и категориям посейсмическим свойствам;2)зависимости граничных значений высот насыпей и глубинвыемок, обеспечивающие однородность земляного полотна;3)результаты исследования рациональных решений по укладкетрассы на участках с различными уклонами косогора и разных видах грунтов врайонах с высокой сейсмичностью;4)уравнения границ пространственного коридора смещения оситрассы для обеспечения однородности основной площадки земляного полотна;5)технология проектирования трассы железнодорожной линии накосогорных участках в условиях высокой сейсмичности и ее алгоритм дляначальной стадии проектирования новой железнодорожной линии иразработки рабочей документации;6)оценка эффективности антисейсмических решений в проектахжелезных дорог в условиях неопределенности исходной информации.Степень достоверности и апробации результатовОсновные положения диссертации докладывались и получилиодобрение на заседаниях кафедр «Изыскания и проектирование ж.

д.» и«Проектирование и строительство ж.д.» МГУПС (МИИТ) – 2011 – 2018 гг.;кафедры «Изыскания и проектирование ж. д.» ПГУПС – 2013 г. и 2016 г.;научно-практической конференции «Неделя науки» 2013 г.; научнометодической конференции «Путь XXI века» (ПГУПС) 2013 г.;международной научно-практической конференции «Транспорт-2013» вРостове-на-Дону2013 г.;XI международнойнаучно-техническойконференции, посвященной памяти Г.М. Шахунянца 2014 г., СедьмойМеждународнойнаучно-практическойконференции«Транспортнаяинфраструктура Сибирского региона» (ИрГУПС 2016), XVIII научно-7практической конференции «Безопасность движения поездов» (РУТ (МИИТ)2017), а также вошли в состав научно-исследовательской работы кафедры«Проектирование и строительство ж.д.» МГУПС (МИИТ) 2012-2014 гг. потеме: «Обеспечение надежности трассы железнодорожной линии в районах свысокой сейсмичностью при разработке проекта».Предложенная технология проектирования трассы на косогорныхучастках апробирована на примере проекта участка новой железнодорожнойлинии Кызыл-Курагино.Публикации.