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

Ядрошникова [137], А.А. Цернанта [128], В.С. Матвиенко [67].В работах Э.П. Исаенко [52] определены положения расчѐтной границылавиноопасной зоны при трассировании железной дороги, а также разработанаметодикатехнико-экономическогосравнениявариантовлавинозащитныхустройств и мероприятий.А.И. Скутин в своей работе [102] предложил методику выбора направлениятрассы железной дороги в сложных природных условиях равнинной местности наоснове применения математических методов и вычислительной техники.Однако, несмотря на развитие электронно-вычислительной техники иналичие программных продуктов (систем автоматизированного проектирования(САПР)), которые позволяют сократить рутинные и долговременные операциипри укладке трассы: вписывание кривых, построение продольного и поперечногопрофилей, расчѐт объѐмов земляных работ и т.д., они не решают основныхпроблем проектирования, а являются инструментом для анализа и сравнениявариантов решений.

В качестве примеров, можно назвать Robur, AutoCAD Civil,MX Rail, Card, Bentley.В их основе лежат алгоритмы и технологии, разработанные учѐнымижелезнодорожникамиИ.В. Турбиным,А.В. Гориновым,А.И. Иоаннисяном,А.П. Кондратченко, Б.И. Гороховцевым, А.В. Гавриленковым, И.И. Кантором,В.П. Житкевичем,Ю.А. Быковым,Е.С. Свинцовым,Н.С. Бушуевым,С.В. Шкурниковым, В.С. Шварцфельдом, Г.Л. Аккерманом, В.А.

Анисимовым,А.С. Понариным,Ю.К. Полосиным,В.А. Подвербным,С.М. Гончаруком,В.И. Струченковым, В.А. Бучкиным и др.И.В. Турбин разработал основы системы машинного трассирования накосогорных участках напряжѐнного хода [120], метод, основанный на принципахнаправленного поиска, для оптимизации трассы в плане [118] и метод локальных18вершин для проектирования оптимального продольного профиля трассы новойжелезнодорожной линии [119].А.В. Гориновпредложилметоданализаовладенияперевозками,базирующийся на анализе потребной и возможной провозной способностикомплекса технических состояний, обеспечивающих перевозочный процесс [40].В исследованиях А.И.

Иоаннисяна [51] рассмотрены вопросы определенияоптимальной скорости при электрической тяге с учѐтом эксплуатационностроительных затрат.ВработеА.П. КондратченкоиБ.И. Гороховцевавпервыедляпроектирования плана трассы новой железной дороги были применены угловыедиаграммы и сделано предположение об аналогии задач проектирования планатрассы новых железных дорог и вторых путей [62].В.А. Анисимовразработалчисленныеметодыавтоматизированногопроектирования оптимальной трассы новой железной дороги на участкахнапряжѐнных ходов.

Методы основаны на синтезе математических методов ипринципов классического трассирования, основным из которых является укладкалинии нулевых работ и проектирование плана трассы с расчѐтным развитием [8].А.С. Понарин создал сплайновые модели местности, плана и продольногопрофиля трассы новых железных дорог. Для автоматизации проектированияплана и профиля трассы новых железных дорог он предложил общий метод«бегущей волны» [95].Всвоейработе[94]Ю.К. Полосинисследовалвопросыпоискаоптимального положения элемента продольного профиля трассы с максимальнымзначением уклона по минимуму профильного объѐма земляных работ на основедифференцирования зависимости Qзр(h).В.И. Струченков в свой работе [113] создал основы теории и методовоптимизации трасс линейных объектов, обобщил опыт использования методовоптимизации плана и продольного профиля железных и автомобильных дорог вСАПР и предложил способы усовершенствования этих систем.19А.И.

Богданов разработал многоуровневую самообучающуюся системутрассирования для укладки магистральных ходов (линии нулевых работ научастках напряжѐнного хода и ломаных линий – на участках вольного хода)между осью начального и осью следующего проектируемого раздельных пунктов[14]. В его работе [13] созданы общие модель и метод автоматизированногопроектирования плана и продольного профиля новых и реконструкции плана ипродольного профиля существующих железных дорог. Это позволило разбитьтрассирование на две части – проектирование плана трассы и проектированиепродольного профиля трассы для всего перегона, и отказаться от проектированияучастками длиной 4-6 км, как это предусмотрено классической теориейтрассирования [15].1.3 Эксплуатационные условияК эксплуатационным условиям, которые будут влиять на величинуежегодных затрат на содержание железнодорожной линии и еѐ инфраструктуры,можно отнести следующие:- неравномерность перевозок;- тупиковый характер проектируемых линий;- превалирование подъѐмов к месторождению;- дефицит кадров.Неравномерность перевозок обусловлена назначением грузообразующихлиний – развитие новых месторождений и промышленных зон.

До ввода вэксплуатациюпроизводствабудетпревалироватьгрузопотоквсторонуместорождения, после – в сторону станции примыкания. Этот процесс являетсязакономернымидавноизучен.Такимобразом,можносказать,чтонеравномерность перевозок будет влиять на эксплуатационные расходы,связанные с движением поездов.20Тупиковый характер примыкания также является отличительной чертойгрузообразующихлиний,ввидунеосвоенноститерриторийвокругместорождения. Это будет влиять на эксплуатационные расходы, связанные свременем простоя составов и маневровой работой по формированию поездов.Превалированиеподъѐмовкместорождениюобусловленоместорасположением большинства очагов полезных ископаемых.

В этих условияхможет быть рациональным решение в качестве ограничивающего уклонапринимать уравновешенный уклон. Это будет влиять на эксплуатационныерасходы по движению поездов и на содержание инфраструктуры, так как износжелезнодорожного пути будет неравномерным.Дефицит кадров, ввиду неосвоенности территорий, так же может бытьпричиной удорожания эксплуатации грузообразующих линий. Из-за отсутствияквалифицированных рабочих может потребоваться сокращение числа раздельныхпунктов, ввод вахтового метода работы, бóльшая, по сравнению с другимижелезными дорогами, автоматизация производства работ по эксплуатации,текущему содержанию и ремонту железнодорожного пути и инфраструктуры, какна станции, так и на перегоне. Это, в свою очередь, либо повысит затраты насодержание постоянных устройств и в целом эксплуатационные расходы насодержание линии, либо повысит стоимость строительства при использованиипередовых устройств с малолюдными технологиями.

Однако при этом следуетучитывать, что при обслуживании подобных систем либо используетсяаутсорсинг, либо необходима соответствующая квалификации у работников, чтотакже повышает затраты на эксплуатацию.Также ввиду географического расположения грузообразующих линий вэксплуатационные затраты необходимо закладывать затраты на превентивные изащитные мероприятия от воздействий окружающей среды [109], немаловажнымиз которых является защита от сейсмического воздействия.Таким образом, в разделе 1 был произведѐн анализ стратегическихдокументов по развитию железнодорожного транспорта России [112, 117,] и былоотмечено, что большинство и по количеству, и по протяжѐнности проектов линий21новой категории – грузообразующих – предполагается реализовать в Сибири(около 2643 км – 53% от общего числа планируемых новых грузообразующихлиний) и на Дальнем Востоке (около 2207 км – 44%), которые известные своимисложными условиями строительства и эксплуатации, наиболее опасным инепредсказуемым из которых является высокая сейсмичность (5-8 баллов и 5-10баллов соответственно).Как показал анализ научных работ, вопросы проектирования трассы вусловиях высокой сейсмичности на сегодняшний день недостаточно изучены, ипоэтому проблема проектирования грузообразующих линий в районах с высокойсейсмичностью является актуальной в современных условиях.222ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ РАЙОНАПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВ И СООРУЖЕНИЙЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1 Обзор мирового опыта защиты от сейсмического воздействияЗемлетрясение – это одно из самых древних катастрофических явлений наЗемле, представляющее собой периодические подземные толчки и волновыеколебания поверхности Земли. Оно возникает при внезапном освобожденииэнергии, которая долгое время накапливается в форме упругих напряженийгорныхпородврезультатетектоническихпроцессоввотносительнолокализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходитразрыв пород с их взаимным смещением или смятием.Ежегодно происходит до миллиона землетрясений, большинство из которых–лѐгкие,околоста–разрушительнойсилы,иодноможетбытькатастрофическим.Земная кора состоит из 20 малых и больших тектонических плит, илиплатформ:Евразийская,Тихоокеанская,Северо-американская,Южно-американская, Африканская и др.Территория Российской Федерации находится на Евразийской плите и, посравнению с другими странами мира, в целом характеризуется умереннойсейсмичностью.ИсключениясоставляютрегионыСеверногоКавказа,Черноморского побережья, юга Сибири и Дальнего Востока, где интенсивностьсейсмических сотрясений по 12-балльной шкале интенсивности МедведеваШпонхойера-Карника (MSK-64)3 достигает 8-9 и 9-10 баллов и более.3Шкала MSK-64 лежит в основе СП 14.13330.2011 (Строительство в сейсмических районах(актуализированная редакция СНиП II-7-81*.

Дата введения 2011-05-20)) и продолжаетиспользоваться в России и странах СНГ.23Основные способы борьбы – это выбор наименее сейсмоопасного районадля размещения зданий и сооружений либо снижение разрушительныхпоследствий воздействия землетрясений. Второй способ известен с древнихвремѐн.Инки использовали сейсмостойкое строительство капитальных построек:тщательная и плотная подгонка каменных блоков друг к другу без использованиястроительных растворов, наклонѐнных внутрь стены со скруглѐнными углами илѐгкие соломенные крыши [115].В Японии старались максимально облегчить постройки, используя вместокамня древесину и бамбук, а также лѐгкие ширмы вместо капитальных стен.Сегодня в Японии при строительстве лидируют 3 основных метода –использование усиленного железобетона, стальных конструкций и новыхтехнологий сейсмозащиты, таких как: использование каучуковых прокладок вфундаменте зданий, использование принципа баланса, исправляющего кренздания при землетрясении.С целью анализа сейсмоустойчивости и прогноза масштаба поврежденийобъектовинфраструктурывНаучно-исследовательскоминститутежелезнодорожной техники Японии (RTRI) создана модель, имитирующаявоздействиеземлетрясенийнажелезнуюдорогу.Имитационнаямодельагрегирует информацию из баз данных об эпицентрах и силе подземных толчков,характеристикам земной коры в масштабе всей Японии и техническиххарактеристиках основных железнодорожных мостов и виадуков.