> Техника, страница 45 > Железнодорожные изыснания

Железнодорожные изыснания

Железнодорожные изыснания. Общие планы ж.-д. строительства должны основываться прежде всего на обследовании потребности страны в ж. д. Т. н. «показатели обслуженности» (смотрите Железная дорога) представляют собою недостаточно обоснованный и мало разработанный метод обследования и большого практического значения не имеют. Поэтому при проектировании и сооружении новых ж. д. необходимо гл. образом исходить из экономики. Для составления общих планов строительства в целой стране или в районе необходимо иметь отчетливое представление об экономии. нуждах страны или района. При проектировании же отдельной конкретной линии необходимо произвести специальные экономические изыскания с целью определения грузооборота, доходности, а также технич. работы будущей дороги; затем, если линия оказывается целесообразной,—произвести подробные технич. изыскания и составить общий проект и расценочную ведомость.

Экономические изыскания. Существуют два главных метода экономии. изысканий: метод коэффициентов (или аналогии) и метод не посредственного обследования. Первый применяется, когда уже имеется другая экс-плоатируемая дорога, пролегающая в условиях, во многом сходных с проектируемой. Тогда, основываясь на этом сходстве, можно вывести коэфф-ты для определения грузооборота будущей дороги и ее экономил, значения. Второй метод заключается в определении площади района, к-рый будет тяготеть к новой дороге, его населенности, состояния сельского хозяйства, промышленности, естественных ресурсов и перспектив их развития.

Границы тяготеющего к дороге района определяются экономил, возможностью массовой подвозки груза к дороге и вывоза прибывающих грузов с дороги. Обычно ширина такой полосы принимается не свыше 25—30 км в каждую сторону, но там, где гужевая доставка особенно дешева, эта площадь м. б. значительно шире. В местах сближения или пересечения проектируемой дороги с существующими за линию раздела районов тяготения разных дорог обычно принимают геометрическ. место точек, равноотстоящих от обеих дорог. Для разграничения районов влияния судоходной реки и ж. д., близко друг к другу расположенных, условно считают, что район реки занимает одну треть, а ж. д.—две трети площади, сообща обслуживаемой ими; основанием для такого расчета служит прекращение судоходства на наших реках зимою.

Все данные относительно населенности, продуктивности и природных ресурсов района необходимо определять к моменту открытия движения, но с учетом перспективного развития в течение 5—10 лет после постройки дороги. Весьма часто развитие природных ресурсов страны под влиянием ж. д. дает народному хозяйству такие выгоды, которые во много раз превышают доходность самой ж. д. (например, сибирское маслоделие, развитие хлопководства в Среди. Азии). Эти выгоды именуются «косвенными» и должны учитываться особо в каждом данном случае.

Главным элементом, определяющим выгодность ж. д. для страны вообще и как отдельного предприятия в частности, является грузооборот. Он определяет величину будущей работы ж. д., на нем же базируется и выбор технич. элементов проекта. Изменение грузооборота может очень существенно влиять на доходность дороги, т. к. уменьшение или увеличение валового дохода прямо пропорционально грузообороту, расходы же эксплуатации при колебаниях грузооборота изменяются значительно меньше.

Для суждения о выгодности ж. д. имеет серьезное значение распределение ее грузооборота по направлениям. На одних дорогах перевозки идут примерно в равных количествах в обоих направлениях, на других же, наоборот, большая часть грузооборота совершается в одном направлении (грузовое направление), в обратном— количество перевозок значительно меньше (негрузовое, порожняковое направление). Пропускная способность обычно рассчитывается по грузовому направлению. Дорога с ярко выраженным грузовым направлением, при всех прочих рав ных условиях, очевидно, менее выгодна, чем дорога с одинаковым грузовым движением по обоим направлениям.

Технические изыскания. Выбор типа дороги зависит от предполагаемого грузооборота. В этом отношении существующая у нас классификация (принятая пока лишь для ж. д. нормальной колеи), подразделяет дороги на три класса:

Тип дороги Густота движения

Магистраль усиленного типа (сверхмагистраль) Более 8 млн. тжм/пм Магистраль нормального

, типа.. 8 млн.-г- 800 тыс. »

Магистраль облегченного ™па.. 800 тыс. и менее »

При малых грузооборотах, в целях снижения капитальных затрат, м. б. целесообразным применение узкой колеи.

Технические условия. В соответствии с будущей работой дороги и с ее типом и разрядом к ней предъявляются определенные технич. требования. Объединенная и утвержденная в надлежащем порядке совокупность таких требований носит наименование «Технич. условий проектирования и сооружения N-й железной дороги». Такие индивидуальные условия для данной дороги должен быть разработаны соответственно основным «Технич. условиям проектирования и сооружения», изданным НКПС для линий разных типов и разрядов.

Главными элементами ж. д. являются поперечный и продольный профили полотна, тип верхнего строения и тип локомотива. На выбор этих элементов должен быть обращено особенно серьезное внимание. Выгодность перевозок по ж.д. обусловливается гл.обр. весом поездов, зависящим от веса и мощности локомотива, что, в свою очередь, зависит от типа верхнего строения. Для данного типа локомотива вес поезда зависит от предельной крутизны подъема, на к-рый должен входить поезд. Основное сопротивление вагонов поезда на прямой и площадке при проектировании ж. д. нормальной колеи определяется по формуле:

^w°⁼ 1>5+ ϋ >

где Wq—уд, сопротивление в килограммах на т веса поезда, а V—скорость поезда в км/ч. Для узкой колеи сопротивление несколько повышается (смотрите Железные дороги узкой колеи).

Подъем, по крутизне которого рассчитывается вес поезда, называется предельным, или руководящим, подъемом. Число тысячных долей подъема выражает зависящую, от подъема величину уд. сопротивления (в кг на т веса всего поезда). Величина руководящего подъема дается на прямой, в тысячных долях, а при совпадении с кривой она должен быть уменьшаема, исходя из принятых ф-л сопротивления поезда на кривых. Для ж. д. нормальной колеи и для двухосных вагонов обычно берется формула w_r — ~,

где w_r—удельное сопротивление от кривой, выраженное в килограммах на т веса поезда, a R— величина радиуса кривой в м. Для ж. д. узкой колеи в 750 миллиметров у нас установлена формула го_г=^-, но, повидимому, она дает преувеличенные значения, и правильнее было бы принять _Wr-f;

Полное удельное сопротивление вагонов поезда нормальной колеи

w>=l,5 + ^+wv + i,

где г—величина подъема в тысячных долях. Все данные для тяговых расчетов по наиболее распространенным у нас типам паровозов можно почерпнуть в т.н. паспортах паровозов; эти данные являются результатами опытов, произведенных на наших дорогах специальной комиссией под руководством Ю. В. Ломоносова. О производстве тяговых расчетов см. Тяговые расчеты.

Если технич. или экономия, соображения заставляют на нек-рых участках ж. д. применять уклоны больше нормальных, то для возможности сквозного пропуска полных составов поездов на таких участках вводится двойная, тройная или вообще кратная тяга, то есть в состав поезда в помощь основному локомотиву вводятся добавочные. Добавочные локомотивы могут помещаться в голове или хвосте поезда; в последнем случае они называются толкачами. Подталкивание удобно в том отношении, что сила тяги толкача не увеличивает напряжения сцепных приборов и, следовательно, не грозит опасностью их разрыва. Поэтому помещение добавочных локомотивов в конце поезда считается типовым, и уклоны, отвечающие этому типу тяги носят название подталкивательных. Руководящий уклон, как и пропускную способность, в проекте дороги рассчитывают на грузовое направление, и поэтому, там где имеются резко выраженные грузовое и порожняковое направления движения, можно применять неодинаковые величины руководящих уклонов для обоих направлений, что дает иногда серьезные выгоды. Уклоны, построенные по такому принципу, называются уравновешенными.

На скатах сопротивление движению поезда. преодолевается полностью или отчасти слагающей силы тяжести спускающегося поезда. Если при этом поезд не развивает излишней скорости, требующей торможения, так что сила тяжести скатывающегося поезда полностью утилизируется на его движение, то такие скаты (или уклоны) именуются безвредными. Если учитывать сопротивление паровоза с закрытым регулятором, то пределом крутизны безвредных скатов (уклонов) можно принять 0,005. Уклоны круче 0,005, на которых необходимо тормозить спускающиеся поезда, именуются вредными. Если имеется уклон на кривой части пути, то для восходящих поездов уд. сопротивление от действительного уклона ад₍-=г увеличивается на величину сопротивления от кривой ги,.=г_г. Эта общая величина сопротивления м. б. представлена как величина воображаемого уклона на прямой, дающего то же сопротивление, как и данное сочетание уклона и кривой: i_k=i+i_r-Такой уклон именуется приведенным или фиктивным. Наконец, если подсчитать среднюю величину уд. сопротивления поезда для данной линии (или участка ее) и определить, какой средней величиной уклона оно могло бы быть заменено, то получается эквивалентный уклон.

Зная тип паровоза, профиль пути и вес поезда, можно по правилам тяговых расчетов определить скорости хода поездов обоих направлений по любому элементу профиля. Необходимость скрещения встречных и обгона попутно идущих поездов разных скоростей только на пунктах скрещения (на однопутных дорогах) требует рационального размещения разъездов по принципу стремления к равномерному занятью всех перегонов. Перегоны, примыкающие только к разъездам, на которых не производится набор воды и топлива, подчиняются этому требованию. Перегоны, примыкающие к станциям, должен быть короче, чтобы дать время для набора воды или топлива.

Определение числа поездов по грузообороту. На основании тяговых расчетов м. б. установлен предельный состав поезда при предельном числе полногрузных вагонов, то есть наибольший теоретич. вес поезда. Практически, отдельные вагоны загружаются не полностью, и потому составы бывают неполного веса. Руководствуясь статистич. материалом, можно выяснить, насколько средний практич. вес поезда меньше теоретического. Кроме того, нужно учесть неравномерности грузовых потоков и по направлениям и по времени. В среднем, при загрузке вагона на 70%, при соотношении грузооборотов по направлениям (грузовому и порожняковому) 70 и 30%, при неравномерности по времени 1:1,2, фактич. полезная нагрузка поезда м. б. принята в 45—50% от максимальной определенной по тяговым расчетам. Отсюда можно получить и требуемое число поездов для данного грузооборота.

Ход работ по изысканиям. Нанесение линии на карту. Выбрав карту возможно более крупного масштаба, соединяют на ней прямыми линиями те пункты, через которые прохождение новой линии обязательно, и затем ищут долины или ровные водоразделы, попутные в общем направлении начерченным прямым, с тем чтобы пройти линию с наименьшими работами полотна и без особого удлинения. Чем подробнее карта, тем больше она дает указаний для выбора трасы. Пониженные точки пересекаемых водоразделов обычно находятся в тех пунктах, откуда расходятся от водораздела тальвеги долин или водотоков.

Рекогносцировочные изыскания. Изучив по карте местность и наметив на плане несколько возможных и желательных направлений (вариантов), переходят к рекогносцировке на месте. Для этого с изученной картой в руках обходят (или объезжают) весь район, в к-ром допустимо наметить варианты, пополняя указания карты осмотром местности, расспросами местных жителей, а иногда глазомерными съемками и барометрич. определениями высот важнейших точек. Обследование должно охватить всю площадь, где возможно было наметить варианты, но сосредоточивать внимание надлежит на труднейших местах, значение которых иногда оказывается решающим, почему с них и следует начинать рекогносцировку. При рекогносцировочных съемках допускаются промеры длины шагами, измерение углов бусолью и т. д., в зависимости от степени точности, которой требуют задания. Рекогносцировка является очень важным и ответственным делом и требует большой опытности. Если необходимы более точные данные, то рекогносцировки выполняются при помощи геодезич. инструментов, и тогда они получают название р е-когносцировочных, или летучих, изысканий. Они ведутся с большей подробностью, чем простая рекогносцировка, но не вдаются в разработку деталей.

Подробные изыскания. Рекогносцировка обычно намечает несколько вариантов искомой трасы. Чтобы сделать выбор между ними и выяснить наиболее целесообразные техническ. условия проекта, назначаются предварительные изыскания. Они ведутся с полной точностью геодезич. работ, то есть измерение углов производится гониометром, пантометром или теодолитом, промер—стальной лентой, делается двойная нивелировка, разбивка кривых в трудных местах, съемка топографически сложных мест в горизонталях и т. д. Если условия местности представляют возможность различных частичных решений, то может явиться необходимость повторных изысканий, иногда с изменением технических условий. На основании предварительных изысканий устанавливаются наиболее выгодное и целесообразное направление линии, а также технические условия проектирования и сооружения. В результате составляется общий проект и расценочная ведомость, согласно которой м. б. испрошен кредит на постройку.

Окончательные изыскания. По получении кредита и перед приступом к постройке производятся окончательные изыскания, детально разрабатывающие то из направлений, которое оказалось иаилуч-шим. Они дают подробный профиль и план линии со всеми данными, необходимыми для доказательства правильности избранного решения, для разработки детальных проектов и для составления подробной расценочной ведомости. При этом должны быть тщательно исследованы грунты будущих выемок и резервов для насыпей, глубина болот, грунтовые условия будущих оснований для искусственных сооружений, вопросы укрепления полотна, опасные и внушающие сомнения места. Кроме того, должны быть собраны подробные данные о местах нахождения строительныхматериалов, их количестве, стоимости, а равно выведены единичные цены на все работы. Вопрос о водоснабжении, источниках воды, ее количестве и качестве также должен быть детально проработан. Подробный состав проекта указан в «Наставлении начальникам изысканий», изд. НКПС 1925 г.

Составление окончательного проекта требует много труда и времени. Обычно вопрос о проекте крупных новых линий большого экономии, значения изучается и исследуется повторно в течение ряда лет. По мнению амер. инженеров, для составления проекта новой линии нормально нужно до 5 повторных изысканий, включая рекогносцировку.

Организация изысканий в СССР. Изыскания организуются в Центральном отделе строительства (ЦОС) НКПС. Основной крупной единицей, непосредственно ему подчиненной, является экспедиция, которая обычно состоит из нескольких партий, причем каждая получает для разработки свой участок. На одну партью можно в среднем назначать 80— 150 км при окончательных изысканиях (кроме чисто горных изысканий, где эти участки бывают до 40— 50 км), 125—250 км при предварительных и до 600 км при рекогносцировочных изысканиях. В обязанности экспедиции входят и полевые и камеральные работы. Последние состоят в разработке теоретич. вопросов, обработке результатов полевых работ и составлении проекта по собранным данным. Обычный срок работы экспедиции 9-ьЮ месяцев. Из них 3--4 недель идет на организацию, сборы к месту работ, 4-ь4у₂ месяца— на полевые работы и возвращение и примерно столько же—на составление проекта. К организационной работе относится и утверждение в подлежащих инстанциях основных технич. условий проекта.

В состав партии нормально (при подробных изысканиях) входят: начальник партии, старший инженер, младший инженер (он же первый нивелировщик), два техника (второй нивелировщик и пикетажист) и один или два десятника, а всего 15 чел. Если приходится производить рубку леса, это число должен быть соответственно увеличено. Измерение углов при рекогносцировке м. б. сделано бусолыо, при рекогносцировочных и предварит, изысканиях—гониометром (цилиндрическ. астролябией), при более подробных изысканиях—пантометром или теодолитом. Обязательно записывают румб каждой прямой линии. Вешение линии обычно ведется при помощи круглых деревянных вешек, длиною ок. 2 м, окрашенных поперечными полосами красного (или черного) и белого цвета. Вешки должны иметь железные наконечники. Первые вешки от вершины угла выставляются по визирной линии волосков инструмента, дальнейшие—обычно при помощи бинокля. Пикетажист должен ставить столько про-мея<уточных точек, сколько их требуется для определения объёма земляных работ полотна будущей дороги. Пикетажист ведет пикетажную книжку, в которой наносит набросок плана полосы, шириною около 50 метров по обе стороны от оси линии. Нивелировка ведется в два нивелира, с периодической сверкой результатов. Точность нивелировки задается в зависимости от требуемой точности результатов ;^)бычно на п км длины допускается невязка в 0,02 V 2п метров.

В трудных местах изменения трасы линии дол-ны основываться на подробном изучении топографии местности, для чего она заснимается поперечными профилями, тахиметрической или воздушной съемкой. В настоящее время задача съемкп топографически трудной местности весьма облегчена стерео-фотосъемкой при помощи фототеодолита—засечками из точек разбитых и пронивелированных магистралей, или аэросъемкой.

Дополнительные изыскания. Кроме продольного профиля, даваемого основными изысканиями, для составления проекта и расценки нужно еще иметь следующие сведения, получение которых составляет предмет так называемым дополнительных изысканий: поперечные профили для косогорных мест трасы (круче 0,2) и для мест расположения станций; данные о грунтах выемок и резервов для насыпей, о геологии. строении мест, могущих угрожать обвалами, сплывами, сдвигами, провалами, осадками почвы, а также о глубине пересекаемых болот; сведения для определения отверстий сооружений в полотне для пропуска текучих вод. Для малых сооружений наибольший расход (приток) воды получается при ливнях; для таких бассейнов нужно определить величину площади бассейна, длину и средний уклон. Для больших бассейнов наибольшие количества стекающей воды получаются при таянии снегов; здесь расход воды определяется по живому сечению, наивысшему горизонту и уклону высоких вод. В местах расположения искусственных сооружений должно быть произведено исследование грунта для определения типа и стоимости их фундаментов.

Одной из крупнейших задач дополнительных изысканий являются данные для составления проекта водоснабжения дороги (смотрите Водоснабжение, II).

Наконец, для составления расценочной ведомости изысканиями должен быть собраны сведения о рабочей силе и ее стоимости, о строительных материалах, местах их нахождения, количестве и качестве их (особенно камня), о залеганиях песка и гальки, годных для балласта, о способах и стоимости доставки материалов к месту работ и т. д.

Особые случаи изысканий. Схода относятся, прежде всего, изыскания без карт или, выражаясь точнее, при наличии весьма несовершенных карт, что сильно осложняет задачу. В таких случаях надлежит прежде всего составить при помощи съемок, рекогносцировок и тому подобное. мер надлежащего типа карту и в дальнейшем ей руководствоваться. Зимние из ы скани я, вообще говоря, непродуктивны, но иногда, для выигрыша времени или по местным условиям, особенно в малоснежных странах или на сильно заболоченных местах, приходится производить изыскания в зимнее время. Промеры больших рек и изыскания на их поймах также иногда бывает удобнее производить зимою.

Составление проента. Составление подробного проекта по собранным данным требует, как показала практика, не меньше времени, чем полевые изыскания. Основными документами технич. проекта являются: 1) план линии на карте возможно более хфупного масштаба; 2) подроби, продольный профиль линии (при рекогносцировке иногда допускается представление сокращенного профиля), 3) технические условия проектирования данной линии, 4) пояснительная записка к проекту, 5) расценочная ведомость с пояснениями относительно выбранных норм, единичных цен и тому подобное. Помимо указанных документов следует прилагать к общему проекту схематич. план работ по постройке проектируемой линии, т. к. он может выяснять срок сооружения линии и влиять на расценочную ведомость проекта. При составлении его удобно начать с плана и сроков укладки путей, которые ведутся от существующих ж.-д. линий и от портов или пристаней, куда м. б. подаваемы без задержки укладочные материалы и подвижной состав. Сроки укладки по каждой части линии определяются сроками готовности земляного полотна дороги, причем особо крупные работы — тоннели, большие мосты—можно иногда обойти временными обходными путями, стоимость которых должна войти в расценку работ. Иногда бывает выгодно для ускорения постройки отдельных крупных искусственных сооружений частично строить их зимой в тепляках. Равным образом возможны временные мосты, временное водоснабжение, временные паровозные депо и другие устройства. Обычно большая часть работ ведется в безморозное время, но плотничные работы, равно как возведение насыпей из песка или галыси на болотах, мало доступных летом, и тому подобное. работы, м. б. производимы и зимой.

План работ вообще нужно считать необходимой частью проекта всякой крупной линии, а иногда и мелких (смотрите Железнодороою-ное строительство).

Экономика изысканий. Экономика изысканий имеет целью выбрать из всех технически возможных вариантов линии такой, который, удовлетворяя условиям безопасности и срочности движения, давал бы по своим технич. элементам наивыгоднейшее решение вопроса.Технич. элементами, имеющими главное значение, являются: а) паровоз, б) профиль, в) длина линии и г) план линии. При оценке этих факторов учитывают действительные расходы эксплуатации за прежние годы и исследуют влияние того или другого техническ. элемента дороги на отдельные расходные статьи. По абсолютной величине эти расходы с течением времени меняются, но относительные их величины, выраженные в % от общей величины всего расхода эксплуатации, оказываются достаточно устойчивыми. В качестве основной единицы измерения принимается поез-докилометр (поездоверста), и для перевода в денежные единицы берется средняя стоимость поездокилометра (за последние годы перед войной 1914—18 гг. стоимость 1 поез-доверсты для всей сети равнялась 1 р. 70 к., что составляет на поездокилометр 1 р. 60 к.). Все расчеты ведутся для постоянной величины грузооборота. Влияние типа вагонов, автотормозов и автосцепки, пока, за отсутствием достаточного материала, учитывать не приходится.

Наше современное ж.-д. хозяйство еще нельзя считать вполне установившимся, и потому пока приходится для выводов пользоваться довоенной статистикой. Для нижеприводимых расчетов приняты в основание средние величины за последние три довоенных года: 1911, 1912 и 1913. Расходы эксплуатации берутся по управлению и службам (отделам). Статистика до 1913 года делила расходы эксплуатации на 305 очередных №, сгруппированных в 5 отделов. Из них расходы по отделам I и II (центральное и местное управления), составляющие 14,4% всех расходов, никакими технич. элементами проекта не затрагиваются. Расходы по остальным отделам: III (путь)—20,3%, IV (движение)—21,8% и V (тяга и подвижной состав)—43,5%, в большей или меньшей степени зависят от технических элементов проекта дороги.

Влияние мощности паровозов. Паровозные расходы (отопление, освещение, вода, смазка, ремонт и обслуживание самих паровозов и связанных с ними устройств) составляли за 1911—13 гг. в среднем 31,5% всех расходов по управлению и службам. Главнейшими из этих расходов являются: расходы на паровозные бригады 5,6%, топливо для паровозов 15,2%, ремонт и возобновление 6,6%, что в сумме дает 27,4%. Наиболее крупной статьей расхода по этой рубрике является отопление паровозов. Для исследования необходимо иметь более детальное распределение этого расхода. Так как наша статистика этих сведений не имеет, то приходится руководиться данными американской практики, а имен но (принимая полный расход топлива за 100%): а) маневры 20%, б) растопка 5%, в) охлаждение 12%, г) остановка и трогание с места 6%, д) подъемы продольн. профиля и кривые части пути 12%, е) сопротивление рельсовой колеи, за вычетом подъемов и кривых, 45%.

Опыт показывает, что увеличение веса поезда ведет к значительному понижению расходов эксплуатации. Поэтому следует считать выгодным применение мощных паровозов, если, конечно, грузооборот настолько велик, что можно ежедневно формировать достаточное число (примерно 2—4 пары) тяжелых поездов, соответствующих по весу мощным паровозам. Выгода более мощных паровозов состоит в уменьшении числа поездов, нужных для переработки данного грузооборота. Расчет ведется для случая п поездов при слабых паровозах и (η— 1) поездов—при мощных. Общий вес вагонов всех поездов в обоих случаях один и тот же. Считая, что при рациональном проектировании паровозов (товарных) мощность их пропорциональна их весу, получим, что и общий вес всех паровозов будет одинаков. Расходы по отделу пути почти не меняются с изменением типа паровоза, раз общий вес последних один и тот же. По отделу эксплуатации и телеграфа уменьшается расход на кондукторские бригады и прочие По отделу тяги расходы на паровозные бригады сберегаются почти полностью (0,9); расход топлива сокращается на 25%. В общем сберегается 14,7—15% от среднего расхода эксплуатации, отнесенного на поездокилометр. Если предельный вес поезда при слабом паровозе равен Q, и расход эксплуатации при этом Э_г, а при мощном паровозе они будут соответственно §₂и Э₂, то соотношение расходов эксплуатации для обоих типов паровоза будет:

||=0,85 + 0,15 g·

При этом каждый поездокилометр более тяжелого поезда обходится дороже, чем при легком паровозе, но общий расход эксплуатации понижается благодаря сокращению числа поездов. Выгоды мощных паровозов распространяются только на те поезда, которые могут пропорционально мощности паровоза увеличить свой вес. Осторожнее—принимать число таких поездов не более 0,75 всего их числа и соответственно умножать на 0,75 полученный размер выгоды от введения мощных паровозов.

Влияние уклонов. Влияние величины руководящего уклона аналогично влиянию мощности паровоза: от нее зависит состав поезда, а, следовательно, число поездов, необходимое для переработки данного грузооборота. Смягчение уклона и связанное с этим уменьшение потребного числа пар поездов с п до (η— 1) поездов, то есть на один поезд, создает следующие выгоды. В виду уменьшения общего веса паровозов уменьшается их воздействие на путь, и, следовательно, расходы по отд. III (путь) уменьшаются (на 3,1% из 20,3%); по отд. IV (движение) уменьшается число поездных бригад; по отд. V (тяга) на каждый сберегаемый поездокилометр сберегается 0,9 от расхода по бригадам (5,04% всего расхода эксплоа тации), 0,75 от расхода на топливо (11,4%все-го расхода эксплуатации) и 0,8 от расхода на ремонт паровозов итендеров (53,6% всего расхода эксплуатации). Указанные три статьи дают 21,8% экономии от полного расхода. Всего по отд. V имеем 25,05% экономии, а повеем отделам 30,5—31%, т.е. вдвое больше экономии, получаемой от введения мощных паровозов, при том же увеличении веса поезда. Т. о., если до смягчения уклона возможный вес поезда был и расход эксплуатации Э_1; а после смягчения он будет Q₂ (при том же паровозе) и расход эксплуатации Э_г, то влияние смягчения руководящего уклона выражается ф-лой:

I^s=0,69 + 0,31 ^

Если принять за единицу наиболее распространенную у нас величину руководящего уклона 0,009 на прямой, то получим след, соотношение расходов при разных уклонах.

Руко- Относит. Руко- Относит,

вод. стоимость вод. стоимость уклон эксплоата- уклон эксплоата-

в % ции“ в % ции“

0,000. 0,73 0,008. 0,97

0,001. 0,76 0,009. 1,00

0,002. 0,79 0,010. 1,03

0,003. 0,82 0,012. 1,10

0,004. 0,85 0,015. 1,20

0,005. 0,88 0,020 1,39

0,008. 0,91 0,025 1,63

0,007. 0,94 0,030 1,84

В среднем смягчение на 0,001 уменьшает расходы эксплуатации на 3%. При смягчении уклонов, как и при увеличении мощности паровозов, полная выгода получается только от тех поездов, которые увеличат свой вес до возможного предела, и потому размер выгоды от смягчения уклонов нужно также умножать на 0,75.

Руководящий подъем ограничивает вес поезда—в этом его главное значение. Вообще же всякий подъем вызывает дополнительную работу по поднятью поезда на известную высоту. Наоборот, при движении поезда под уклон сберегается топливо. Поэтому, если на скате поезд не нужно тормозить, то вся сила тяжести будет утилизирована, и работа подъема поезда на данную высоту будет использована. Если учесть сопротивление паровоза с закрытым регулятором (от 13,5 до 20 килограмм на m паровоза с тендером, при скоростях ок. 40 км/ч) и среднюю величину веса вагонов поезда, то средняя величина полного уд. сопротивления всего поезда на скате будет ок. 6 килограмм на m веса поезда (включая сопротивление машины паровоза). При паровозе с открытым регулятором, идущем на подъем, среднее уд. сопротивление поезда того же веса—около 4,75—5,00 килограмм на т. Поэтому вообще среднее уд. сопротивление поезда для расчетов экономики изысканий,базирующихся на средних отчетных данных, следует принять не менее 5 килограмм на т, чему соответствует эквивалент подъема 0,005. Подъемы 0,005 и положе (если они не менее руководящего) почти не влияют на расходы эксплуатации и считаются безвредными. Уклоны круче 0,005 считаются вредными, но только в той их части, которая превышает

* Измеритель выгодности подъема. крутизну 0,005, и только эта часть составляет высоту вредных подъемов.

Из сказанного получается вывод, что подъем 0,005 удваивает сопротивление поезда по сравнению с прямой и площадкой. Произведенные на основе этих данных подсчеты показывают, что каждая тысячная подъема сверх безвредного дает увеличение расходов: по отд. III на 0,3, а по отд. V на 1% от общей суммы всех расходов (на расходы по отд. IV увеличение подъема влияния не оказывает). Эта общая величина 1,3% относится к поез-докилометру, а т. к. подъем 0,001 на протяжении 1 км дает поднятие поезда на 1 м, то получается, что подъем поезда на 1 метров дает повышение расходов на 1,3% на каждый поез-докилометр, что при стоимости поездокило-метра в 1 р. 60 к. дает в год на каждую пару поездов добавочного расхода 15 р. на каждый м вредного подъема. Капитализируя этот ежегодный расход из установленного процента, можно определить размер капитала, который выгодно затратить на уничтожение соответственного числа м вредных подъемов.

Влияние длины пути. При оценке наиболее часто встречающихся на практике случаев небольших изменений длины пути, не меняющих числа станций, все расходы, связанные со станциями, не играют роли. Крупное значение получают расходы по отделу III. Статистика показывает, что 66ль-шая часть этих расходов, а именно, ремонт и содержание пути, зданий и сооружений, составляющая 12,67% от полного расхода экс-плоатации, изменяется, при небольших колебаниях длины, пропорционально длине линии. По отд. IV от длины частично зависят только покилометровые расходы на кондукторские бригады и по ремонту и содержанию телеграфных линий, составляющие 2,9% от полного расхода эксплуатации. По отд. V пропорционально длине изменяется значительная часть расходов на топливо, на ремонт паровозов и вагонов и на содержание поездных бригад; эта часть составляет в общем 17,52% от всего расхода эксплуатации. Т. о., сумма всех расходов, изменяющихся пропорционально небольшим изменениям длины линии, составляет (округленно) ¹/₃полного расхода эксплуатации. Если изменение длины значительно и влечет за собою изменение числа малых станций, то изменяющуюся часть расходов можно принять в ¹/₂всего расхода эксплуатации.

Уменьшение длины линии иногда может быть достигнуто применением более крутых руководящих подъемов. Задача изыскания в этом случае—выбрать наиболее выгодный из вариантов.

Допустим, что имеется два варианта, в которых S, и S₂ (соответственно) — длина линии в км, Э, и Э_г— расход эксплуатации на 1 км, Р, и Р,—полный расход эксплуатации, it, и ft₂— коэфф. зависимости расхода эксплуатации от руководящего подъема.

Из условия Р,=S, · 9,=Р₂=S₂ Э₂ имеем: S₂-S,_3,-.?₂_ 9, ft,

S, &2 Э₂ ft,

По этой формуле можно определить, при каком изменении длины линии данное изменение руководящего подъема не вызовет изменений в общей сумме расхода эксплуатации.

Влияние кривых. Дополнительный расход эксплуатации, вызываемый кривыми,

обусловлен работой по преодолению тех добавочных сопротивлений, которые развиваются при прохождении кривых. Уд. сопротивление в кривых принимается, как уже сказано, обратно пропорциональным радиусу кривой, то есть «;_г= д, где С—числовой коэффициент, постоянный для данной ширины колеи и для данного типа подвижного состава. Длина кривой £=^{п α}, где а—центральный угол кривой в градусах. Вся работа сопротивления поезда на кривой равна:

(P + Q)-w_r-S=(P + Q)·^·-

~{P + Q)· ”^Sr=(P + Q)-M-a,

где P—вес паровоза с тендером, Q—вес вагонов поезда. Т. о., работа сопротивления, вызываемого кривою, зависит только от угла кривой. Радиус кривой, при к-ром уд. сопротивление от кривой дает 5 килограмм на т веса, то есть удваивает среднее сопротивление на прямой и площадке, определяется из ф-лы:

w_r ⁼ дг ⁼ откуда R=150 метров.

Один км кривой такого радиуса соответствует центральному углу в 380° (точнее 382°). Чтобы оперировать практически более удобными величинами, берется кривая, радиусом в 750 метров и соответственно—центральный угол 76°. Подсчеты показывают, что поворот на 76° вызывает для каждого поезда расход в 7,23% от полного расхода эксплуатации, отнесенного на поездокилометр. Исходя из этого, можно при сравнении вариантов экономически оценивать количество кривых в них. Надо заметить, что из всех расчетов экономики изысканий оценка значений кривых является наименее точной, т. к. статистика расходов эксплуатации ж. д. не дает достаточных материалов, чтобы выделить влияние кривых.

Влияние добавочных паровозов. "Сила 2-го и послед, добавоч. паровозов не используется полностью. Коэфф. использования обычно принимается в 0,80—0,90. Между тем расходы на добавочный паровоз идут в той же мере, как и на основной, за исключением расхода на маневры (20%). По отд. III добавочный паровоз вызывает дополнительно расходы на рабочую силу по ремонту пути, на ремонт рельсов и скреплений, а также на шпалы и балласт; эти расходы составляют 3,97% от всего расхода эксплуатации. По отд. IV добавочный паровоз новых расходов не создает. По отд. V нужно исключить лишь расходы на маневры (20%); содержание мастерских—отнести лишь в доле 40% на второй паровоз. Всего на этот паровоз по отделу V приходится 24,80% полного расхода эксплуатации. По всем же отделам расход на второй паровоз (толкач) составляет на обслуженный им поездокилометр 28,77 “29% от полного среднего расхода на поездокилометр вообще. На этой основе можно рассчитать выгодность варианта двойной тяги. В виду возможности следования изредка поездов малого состава одиночной тягой принимается поправочный коэфф. 0,95. Кроме того, необходимо учесть сокращение длины линии благодаря крутому ру-

поводящему уклону, обслуживаемому двойной тягой. Выше указано, что небольшие сокращения длины дают экономию в 0,33 от полной средней стоимости сокращаемых по-ездокилометров. Двойная тяга увеличивает на 0,29 расходы на обслуживаемые ей поез-

докилометры. Отношение —^=0,88 показывает, что если сокращение линии при введении двойной тяги составляет около 88% от длины участка, обслуженного двойной тягой, то двойная тяга не увеличивает расходов эксплуатации.

Сравнение вариантов по расходам эксплуатации м. б. выражено в виде следующей ф-лы:

Э₂=^0,25 + ~~~ * 0,75^ £θ,25 + 0,75 ^0,85 + 0,15 Js,+

+ (S,-Si)-0,33 + 0,29 - 0,95(s_a —Sj) + (ΣΗ,-ΪΗ.) 0,0125 +

+ (Σο₂- Σα,) · 0,00091J · A,

где S, и Sj (соответственно)—длина вариантов в км, s, и s₂—длина участков двойной тяги в км, ЕЯ, и Σ![₂—сумма вредных высот в м, Σα, и Σα₂—сумма углов поворота в градусах, ft, и &₃—эксплуатонные измерители подъема, А—расходы эксплуатации на 1 км в год при известном числе пар поездов.

При резких изменениях топографии района может оказаться целесообразным уменьшение основного руководящего уклона в легких частях линии и увеличение его на трудных участках,что влечет за собою уменьшение расходов эксплуатации и увеличение пропускной способности линии; в этих случаях на труди, участках применяется двойная или тройная тяга. Если, для простоты сравнения, длину обоих вариантов принять одинаковой и если вариант с однообразным руководящим уклоном г_и эксплуатон-ный измеритель подъема которого равен fc₁₍имеет длину S, а второй вариант—соответственные значения г₂, к₂ и длину участков с двойной тягой S", то равенство расходов эксплуатации обоих вариантов получается при условии:

S" (ft.-ft,)-loo S’ ~~ flk₂ ’

где β—величина возрастания расхода эксплуатации от двойной тяги (выше величина β была определена равной 0,29). Отсюда можно найти, какой процент длины всей линии S можно обслуживать двойной тягой для смягчения руководящего уклона на остальной части S—S". В среднем получается, что допущение двойной тяги на 12% длины линии оправдывается смягчением руководящ. уклона на 0,001 на остальном протяжении.

Электрическая тяга уместна и выгодна на линиях с большой густотой движения, в частности на линиях пригородного движения с большим числом поездов и на городских ж. д. Экономия, к-рую дает элек-трическ. тяга по сравнению с паровой, достигается гл. обр. по трем статьям расхода:

1) топливо, 2) ремонт и возобновление локомотивов, 3) содержание паровозных бригад. Поэтому смягчение уклонов, дающее главную экономию по тем же статьям, производит при электрич. тяге значительно меньший эффект, чем при паровой; следовательно, при электрич. тяге допустимы более крутые руководящие уклоны. Этим объясняется применение электрификации перевальных участков. При тяжелых условиях водоснабжения электрич. тяга также м. б. выгоднее паровой. Однако электрич. тяга требует гораздо больших капитальных вложений, и поэтому ее целесообразность должен быть проверена соответственными финансовыми расчетами.

Тепловозная тяга дает экономию в топливе, но как постройка,так и ремонт мощных тепловозов пока обходятся очень дорого. Они уместны пока гл. обр. на безводных участках большого протяжения; окончательное же суждение о роли тепловозов в ж.-д. хозяйстве принадлежит будущему.

Лит.: Э ко н омические вопросы — Антошин А. И., Исчисления грузооборота и доходности вновь проектируемых железных дорог и действительные результаты по некоторым из них, М., 1913; Белоусов Μ. П., Рентабельность сооружения железных дорог с точки зрения общегосударственной экономики, Москва, 1927; Бернацкий Л.Н., Сверхмагистраль и сверхмагистрализация ш.-д. транспорта СССР, М., 1925; Гибшман Б. А., Коммерч. изыскания, М., 1915; Экономия, обследования и экономика ж. д. СОорн. статей под ред. Е. А. Гибшмана и Η. Н. Дегтерева, М., 1926; К а ш к и н

К. Н., Экономика изысканий ж. д., 3 изд., М., 1928; Ч у п р о в А. И., Ж.-д. хозяйство, М.,1910;Яцына В. Л., Отыскание выгоднейшего направления проек-тируемыхж.-д. линий, СПБ, 19 0 8; е г о же,Экономика постройки ж. д., М., 1924; Уэбб В., Экономика ж. д., пер. с англ., М., 1923; de Freycinet Ch., Des pentes feconomiques en chemins de fer, P., 1861; Launhardt W., Theorie d. Trassierens, 2 Aufl., Hannover, 1887—88; Leygue L., Chemins defer. Notions generates et bconomiques, P., 1892; W e b b W. L., The Economics of Railroad Construction, 2 ed., N. Y., 1912; Wellington A. M„ The Economic Theory of the Location of Railways, N. Y., 1924.

Технические изыскания — Антоко-ненко И. Л., Изыскания и проектирование железных дорог, т. 1, Киев, 1925, т. 2, Киев, 1927; БлизнякЕ. В., Руководство к барометричеекому пивелировапшо, 2 изд., М., 1925; Каш кин К. Н., О проведении линии ж. д. в безводной местности и об электрич. тяге на таких линиях, «Железнодорожное дело», М., 1903, 27—28; К а ш к и н К. Н., К вопросу о паровой и электрич. тяге, там же, 1905, S; К р ае в с к и и Г., Ж.-д. изыскания и составление проекта, СПБ, 1902; Любимов Л. Н., Ж.-д. изыскания и разбивка линий, М., 1924; Оппенгейм К. А., Проектирование я;, д., ч. 1—2, М., 1928, ч. 3, М., 1925, ч. 4, М., 1926; Пат он Е. О., Железные мосты. Составление эскизов, Киев, 1925; Розен-тальВ.Г., Новый способ производства барометрич. рекогносцировок, СПБ, 1909; Фельдт В. К., Новый принцип водоснабжения ж. д., СПБ, 1901; Штольцман С. А., Из практики постройки ж. д., СПБ, 1906; его же, Западно-Уральская жел. дор., П., 1917; Штукенберг Л. А., Производство ж.-д. изысканий, 2 издание, СПБ, 1904; Энгельгардт 10. В., Железные дороги, том 1—Общий обзор и проектирование железных дорог, М.—П., 1924, т. 3— Узкоколейные железные дороги, М.—Л., 1929; Ягодин В. Г., Жел.-дор. изыскания и составление проекта ягелезных дорог, М.—Л., 1927; В irk A., Der Wegebau, В. 4—Linienfiihrung d. Strassen u. Eisen-bahnen, 2Aufl.,W.—Lpz., 1922; Dufour M.A.,Cours des chemins de fer, P., 1918; Se ari es W. H. a. Ives H. Ch., Field Engineering, N. Y., 1907; Webb W. L., Railroad Construction, 7 ed., N. Y., 1922; Die Eisenbahntechnik d. Gegenwart, hrsg. y. Blum, B. 2, Abschn. 1—Linienfiihrung u. Bahngestaitung, 2 Aufl., B., 1906. К. Кашиин.