Автореферат (Технология трассирования железной дороги в районах с высокой сейсмичностью), страница 3

На рисунке 7 приведен алгоритм данной технологии.В блоке 1 «Определение исходных данных» должны быть заданыосновные характеристики линии, определяющие общую для железной дороги(участка) информацию: категорию линии, число главных путей, вид грунта,используемого для отсыпки насыпей, а также инженерно-геологическуюхарактеристику основания. Эти данные определяют геометрические размерыземляного полотна, как ширину основной площадки и крутизну откосов.В блоке 2 «Локализация косогорных участков» производится отборучастков на основе анализа исходных данных, в частности рельефа районапроектирования (крутизны косогора и уклона земли в продольномнаправлении).

Отбираются участки с поперечным профилем в видеполунасыпи-полувыемки.Предлагаемая методика предназначена для участков линии с крутизнойкосогора от 1:10 до 1:3 с грунтами I, II, III группы по сейсмическим свойствамс благоприятными физико-геологическими процессами (отсутствуют оползни,осыпи, обвалы, курумы и т.д.).При установленных границах коридора (рисунок 8) участки сполунасыпью-полувыемкой определяются точками пересечения проектнойлинии с границами коридора.Границы участков с полунасыпью-полувыемкой можно такжеопределить расчетом.

Для этого сначала необходимо выделить нулевые местана продольном профиле трассы (центр искомых участков), а затем, на основеданных о местности и трассе, определить границы этих участков по формуле:1000  B ,lk  i  iмгде l – искомая длина, определяющая положения характерных точек напродольном профиле трассы; i –уклон проектной линии в нулевом месте; iм –продольный уклон земли в нулевом месте; k – заложение откоса косогора; В –ширина основной площадки земляного полотна.161.Определение исходных данных(геометрические и геологическиехарактеристики земполотна и основания)2.Локализация косогорных участков3. Построение «коридора профиля»Удовлетв.4.Оценка вариантов проектногорешения в сечении i по профилюНе удовлетв.5. Построение «коридора плана»Удовлетв.6.Оценка вариантов проектногорешения в сечении i по плануНе удовлетв.7.Оценка вариантов проектногорешения в сечении i насоответствие «коридору»Не удовлетв.Удовлетв.8.

Построение трассы с помощьюаппроксимации решений в сечениях i9. Трасса, удовлетворяющая требованиямЗаказчика и НТДРисунок 7 - Блок-схема алгоритма укладки трассы железной дороги в условиях высокойсейсмичности: сечение i – расчетное сечение17Проектная линиялинияhнiмiЛиния землиземлиГраницыкоридораhв0,5lРисунок 8 - К расчету длины косогорного участка с полунасыпью-полувыемкойВ блоке 3 «Построение коридора профиля» на основе ранеепредставленных формул (1), (3) и (4) осуществляется построение «коридорапрофиля» по выделенным участкам.В блоке 4 «Оценка вариантов проектных решений в сечении i попрофилю» производится анализ возможных проектных решений поприменению их в проекте: поднять/опустить проектную линию,повысить/понизить величину уклона проектной линии с учетом минимальныхрабочих отметок в местах размещения водопропускных сооружений, поснегозаносимости с учетом тяговых характеристик подвижного состава всоответствии с техническим заданием и т.

д.В случае невозможности удовлетворения выбранного варианта порезультатам анализа поставленным условиям на основе формул (2), (5) и (6)осуществляется операция блока 5 «Построение коридора плана».В блоке 6 «Оценка вариантов проектных решений в сечении i поплану» производится анализ возможных проектных решений: смещение планатрассы вправо/влево по ходу увеличения пикетажа, увеличение/уменьшениерадиусов кривых, укладка смежных кривых с учетом условий местности,локальных препятствий, барьерных мест, эксплуатационных характеристикбудущей линии и т.д.В случае невозможности реализации возможных вариантов проектныхрешений поставленным условиям в блоке 7 «Оценка вариантов проектныхрешений в сечении i на соответствие пространственному коридору»производится анализ вариантов проектных решений, соответствующихуравнениям (7) и (8).Если по результатам анализа выбранные варианты не удовлетворяютпоставленным условиям, то происходит возвращение к блоку 2, описанномуранее.Но если в результате операций блоков 5, 6 или 7 были полученыположительные результаты, то происходит переход к блоку 8 «Построение18трассы методом аппроксимации проектных решений в сечении i» и блоку9 «Трасса, удовлетворяющая требованиям Заказчика и нормативнотехнической документации (НТД)», в которых при сборе всехудовлетворяющих проектных решений методом аппроксимации будетполучена трасса железнодорожной линии, удовлетворяющая исходнымданным.В четвертой главе описаны результаты апробации предложеннойтехнологии на примере проекта участка новой железнодорожной линииКызыл-Курагино, расположенной между ст.

Курагино Красноярского края иЭлегестским угольным месторождением республики Тыва.В результате использования технологии проектирования трассыжелезнодорожной линии в условиях высокой сейсмичности из 29 выявленныхучастков на 9-ти участках была выполнена корректировки трассы впродольном профиле и плане. Ввиду удаленности участков друг от другаприменение метода аппроксимации не потребовалось.Таблица 4 - Характеристики трассы до и после применения методаДоПослеПоказателькорректировкикорректировкиДлина рассматриваемого участка, км21,021,1Количество косогорных участков с2920полунасыпями-полувыемкамиСуммарная протяженность косогорныхучастков с полунасыпями-полувыемками,711 м (~4 %)370 м (~2 %)% от длины рассматриваемого участкаНа примере двух участков железнодорожной линии Кызыл-Курагинопроизведена оценка эффективности проектных решений с учетомнеопределенности исходной информации (вероятности возникновенияземлетрясений).Для условий рассматриваемой задачи подходят различные критериипринятия решений с учетом неопределенности.

Учитывая одноразовыйхарактер реализации решения, а также наличие вероятностных карт порайонам проектирования, подходящим критерием для принятия решений былпринят критерий Байеса:nnE0   Ei 0 Ei 0  E  ei 0  max  eij q j   q j  1ij1j1где E0 – множество оптимальных вариантов проектных решений;Ei0 – варианты оптимальных проектных решений, которые принадлежатмножеству вариантов Е; E – множество вариантов проектных решений; ei0 –оптимальный результат варианта оптимального проектного решения Ei0; eij –результат варианта проектного решения Ei при внешнем состоянии Fj; qj –вероятность появления внешнего состояния Fj.19Единственным фактором неопределенности в данной задаче являетсяфакт реализации землетрясения.

Возможны два сценария условийэксплуатации линии: FI – землетрясение состоялось; FII – землетрясение несостоялось.При разработке проекта по постоянным устройствам и сооружениямвозможны два проектных решения: E1 – без учета мероприятий по защите отземлетрясений; E2 – с учетом указанных мероприятий.Показатели общего критерия принятия решений в условияхнеопределенности Байеса:Э1  К 1  PI  ( К 1  К )(1  PI )Э2  К 2  PI  К 2 (1  PI )илиЭ1  ( К1  К )  КPIЭ2  К 2,где PI – вероятность факта реализации землетрясения.Таблица 5 - Матрица строительных расходов (проект Кызыл-Курагино)№ проектногорешенияE1E2E1E2Вариант эксплуатационных условийFIFIIучасток км 294 – 296101.18122.59115.46115.46участок км 298 – 3007.717.977.887.88По графикам зависимостей Э1(PI) и Э2(PI), представленным на рисунках11 и 12, видно, что при вероятности землетрясений менее 33.3% бóльшимэффектом обладает решение строительства сооружений без учета мероприятийпо защите от землетрясений, однако при вероятности более 33.3% эффективнеестановится решение о строительстве с учетом мероприятий по защите.Рисунок 11 - График зависимостей Э1(PI) и Э2(PI) участок км 294 – км 29620Рисунок 12 - График зависимостей Э1(PI) и Э2(PI) участок км 298 – км 300На основе ранее полученных формул 1, 2, таблиц 1 и 2 данырекомендации по построению коридора вариантов смещения в продольномпрофиле и плане трассы при видах грунтов основания групп А и Б (см.таблицу 1) с дифференциацией по ширине основной площадки B (таблицы 6и 7).Таблица 6 - Рекомендуемые границы коридоров продольного профиля и плана трассы при видахгрунта основания группы АЗаложениеоткосакосогораkШири-наосновнойплощадки B, м10864310864310864310864311.711.711.711.711.77.67.67.67.67.67.37.37.37.37.37.17.17.17.17.1КоридорпрофиляКоридорпланаУравнение оптимальных решенийhнас,мhвыем,мΔнас,мΔвыем,мПри смещении внасыпьПри смещении ввыемку0.590.730.981.461.950.380.480.630.951.270.370.460.610.911.220.360.440.590.891.18-0.59-0.73-0.98-1.46-1.95-0.38-0.48-0.63-0.95-1.27-0.37-0.46-0.61-0.91-1.22-0.36-0.44-0.59-0.89-1.185.855.855.855.855.853.83.83.83.83.83.653.653.653.653.653.553.553.553.553.55-5.85-5.85-5.85-5.85-5.85-3.8-3.8-3.8-3.8-3.8-3.65-3.65-3.65-3.65-3.65-3.55-3.55-3.55-3.55-3.55y=-0.1x+0.59y=-0.125x+0.73y=-0.167x+0.98y=-0.25x+1.46y=-0.333x+1.95y=-0.1x+0.38y=-0.125x+0.48y=-0.167x+0.63y=-0.25x+0.95y=-0.333x+1.27y=-0.1x+0.37y=-0.125x+0.46y=-0.167x+0.61y=-0.25x+0.91y=-0.333x+1.22y=-0.1x+0.355y=-0.125x+0.44y=-0.167x+0.59y=-0.25x+0.89y=-0.333x+1.18y=-0.1x-0.59y=-0.125x-0.73y=-0.167x-0.98y=-0.25x-1.46y=-0.333x-1.95y=-0.1x-0.38y=-0.125x-0.48y=-0.167x-0.63y=-0.25x-0.95y=-0.333x-1.27y=-0.1x-0.37y=-0.125x-0.46y=-0.167x-0.61y=-0.25x-0.91y=-0.333x-1.22y=-0.1x-0.355y=-0.125x-0.44y=-0.167x-0.59y=-0.25x-0.89y=-0.333x-1.1821Таблица 7 – Рекомендации по построению коридора продольного профиля и плана трассы при видахгрунтов основания группы БКоридорпрофиляКоридорпланаЗаложениеоткосакосогора kШири-наоснов-нойплощадки B, мhнас,мhвыеммΔнасмΔвыеммПри смещении внасыпьПри смещении ввыемку10864310864310864310864310.710.710.710.710.76.66.66.66.66.66.46.46.46.46.46.26.26.26.26.20.540.670.891.341.780.330.410.550.831.10.320.40.530.81.070.310.390.520.781.03-0.54-0.67-0.89-1.34-1.78-0.33-0.41-0.55-0.83-1.1-0.32-0.4-0.53-0.8-1.07-0.31-0.39-0.52-0.78-1.035.355.355.355.355.353.33.33.33.33.33.23.23.23.23.23.13.13.13.13.1-5.35-5.35-5.35-5.35-5.35-3.3-3.3-3.3-3.3-3.3-3.2-3.2-3.2-3.2-3.2-3.1-3.1-3.1-3.1-3.1y=-0.1x+0.54y=-0.125x+0.67y=-0.167x+0.89y=-0.25x+1.34y=-0.333x+1.78y=-0.1x+0.33y=-0.125x+0.41y=-0.167x+0.55y=-0.25x+0.83y=-0.333x+1.1y=-0.1x+0.32y=-0.125x+0.4y=-0.167x+0.53y=-0.25x+0.8y=-0.333x+1.07y=-0.1x+0.31y=-0.125x+0.39y=-0.167x+0.52y=-0.25x+0.78y=-0.333x+1.03y=-0.1x-0.54y=-0.125x-0.67y=-0.167x-0.89y=-0.25x-1.34y=-0.333x-1.78y=-0.1x-0.33y=-0.125x-0.41y=-0.167x-0.55y=-0.25x-0.83y=-0.333x-1.1y=-0.1x-0.32y=-0.125x-0.4y=-0.167x-0.53y=-0.25x-0.8y=-0.333x-1.07y=-0.1x-0.31y=-0.125x-0.39y=-0.167x-0.52y=-0.25x-0.78y=-0.333x-1.03Уравнение оптимальных решенийТак, например, при грунтах группы Б, ширине основной площадкиB = 6.6 м и уклоне косогора 1:6 коридор профиля от 0.55 м до - 0.55 м, коридорплана от 3.3 м до - 3.3 м, варианты оптимальных решений при смещении внасыпь описываются уравнением y = 0.167 x + 0.55, при смещении в выемку –y = – 0.167 x – 0.55.ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.

В результате анализа теории и практики проектирования железныхдорог установлено, что при укладке трассы на косогорных участках в районахс высокой сейсмичностью не достаточно учитывают требование нормативныхдокументов по обеспечению однородности основной площадки земляногополотна.В диссертации предложена технология проектирования трассы с учетомэтого требования для вновь укладываемой трассы и при ее корректировке всоставе рабочей документации.2. Разработаны формулы (1–6), определяющие параметры коридора напрофиле и плане, вне которого, по возможности, должна быть уложена трасса(рисунки 1 и 4).223.