Трассировка

Трассировка, выбор и обозначение на местности оси (трассы) железной, шоссейной или иной дороги и прочих сооружений с учетом особенностей и характера местности, по которой пролегает эта ось будущего сооружения. Под Т. также понимается процесс перенесения плана (начертания в горизонтальной плоскости)· какого-либо сооружения, исполненного в чертеже, на местность, где оно должно располагаться.

I. Выбор и обозначение трассы на местности» Процесс выбора трассы дороги довольно сложен. Выбранная трасса должен быть экономически наивыгоднейшая с учетом как расходов по перевозке ожидаемого количества грузов, так и содержания дороги и процента соцнакопления (эффективности капиталовложений). Т. к. сумма ежегодных расходов будет зависеть как от удачно выбранного общего направления трассы, так и от правильного учета всех технич. особенностей прорезаемой местности, то Самую Т. в первоначальной стадии ее можно подразделить на два процесса: 1) выбор общего направления трассы, устанавливаемого экономии, (а иногда и общими народнохозяйственными или стратегическими) соображениями, и 2) установление технически возможного направления с учетом характера местности.

Экономическое трассирование сс-новывается на данных экономии, изысканий, по которым определяется ожидаемый грузооборот дороги. Этот последний должен устанавливаться не только путем учета возможного грузооборота при естественном развитии прорезаемого новой дорогой района, но и плановых предположений относительно данного района. Выбор экономически наивыгоднейшего направления трассы поддается теоретическому обоснованию. Разрешение этой задачи показано на трех примерах, охватывающих наиболее характерные случаи.

Случай 1. При постройке линии дороги (или иного сооружения) от А и В (фигура 1) нужно от этой дороги сделать ветвь к С. Требуется найти узел примыкания P

9a=K₁i + N₁+ М_х,

9B=Kzi + N₂+ М₂,

9c=K₃i + N₃-l· М₃,

где К л К 2 и К з—стоимость сооружения 1 км линий, г — эффективность капиталовложении в % на затраченный капитал Ν* N_а и Ν₃—стоимость содержания 1 км линий с учетом также расходов, зависящих от размеров перевозок. Mi, Mg, М3—расходы по перевозке заданного количества грузов. Эксплоатационные расходы повеем линиям в таком случае согласно фигура 1 будут:

э=Эа Yx* + y* + ЭвУх²+(У1-У)² +

Минимум этих расходов мы найдем, взяв частные производные от этого выражения и приравнивая их нулю: дЭ ₌ Эа“ ₊ Эвх____Эс(Хг-х)__{= Q}.

дх + γχ* + (_У1-у)2 /(Я_а-Я)2_(|/_а--у)2

дЭ_ ₌ ЭаУ Эв(У1~У)___Эс(У2~У)__₌₀

ду ух2 + у2 у_Х2₊{_У1-у)2 У&ъ-_Х)·-(у_й-у)·

Вводя в эти выражения углы, составляемые лучами АР, ВР и СР с горизонтальной осью, получим согласно фигура 1 следующие два равенства:

Эа COS φ+ Эв COS ε-Эс 00$μ=0, (1)

Эа Sin<p-9B &ίηε-9ο$ΐημ=0. (2)

Обозначив углы между тремя направлениями АР, ВР и €Р через а, β и γ, имеем зависимости: α= 180° — ε — μ,

β — 180³ -f- μ — φ,

тур-ия (1) и (2), если принять «9д, Эв и Эс за силы, прило-женные в точке Р, представляют собою ур-ия равновесия этих сил, т. к. их проекции на оси я-ов и у-ов равны нулю. Следовательно внешние углы тр-ка этих сил (фигура 1) -будут равны α, β и γ. Отсюда можно найти положение точки Р графически, применяя следующий упрощенный способ. Построив по величинам Э а, Эв и Эс некотором масштабе тр-к, наносим на прозрачную бумагу от произвольной точки три луча, параллельных сторонам тр-ка. Эту бумагу наложим на карту с обозначением места положения точек А, В и С и передвигаем бумагу по карте до тех пор, пока проведенные на

(*г У г)

(х 0)

^ь(х₂ 0)

фигура 2.

Л го о>

b 0) С fa 0)

ней лучи не покроют одновременно каждый соответственную точку (то есть луч, проведенный· на прозрачной бумаге параллельно стороне тр-ка Эа, должен пройти через точку А и т. д.).

Случай 2. Если одно из трех направлений задано например от С (фигура 2), то задача решается так: принимают направление от С за ось х-ов, угол μ=0, и ур-ия (1) и (2) ¹будут иметь вид:

. Эа cos φ + Эв COS е-Эс=0, (1)

Эа sin ψ-p Эв Sin ε=0. (2)

Построим по Эа, Эв и Эс тр-к. Угол γ=ε + <ρ. Для графич. нахождения точки Р соединим А и В прямой, на которой сгроим равнобедренный тр-к с углами при точках А и В, равными γ—90°. Приняв вершину О этого тр-ка за центр, проводим дугу круга радиусом Ό₁Α=ΟιΒ. Точка пересечения Р этой дуги с прямой, проходящей через С, будет искомой точкой, т. к. угол АРВ=γ.

Случай 3. Найти наивыгоднейшую точку примыкания Р ветви от В к заданной линии АС (фигура 3)/3десь нужно найти только один угол е. Для его определения служит равенство (1), принимающее здесь вид:

ЭаУ Эв cos ε-£<7=0,

откуда

COS ε =

Эс-Эа

Эв

Проведя через точку В линию под углом ε к линии АС, находим на пересечении точку Р. Здесь для существующих линий в величины Эа и Эс входят только расходы, зависящие от размеров движения, Эв исчисляется полностью. Для правильного определения величин Эа, Эв и Эс нужно иметь данные технич.Т.,результаты которой существенно влияют на все составляющие расходов на 1 км длины пути. Поэтому полученные данные экономил, трассирования должен быть проверены на основании данных технических, устанавливающих возможность или тех-нич. целесообразность экономически установленного направления и стоимость избранного направления. Следовательно экономически верное направление можно найти только путем нескольких приближений.

Т е х н и ч е с к а, я Т. является элементом т. н. изысканий (смотрите Железнодорожные изыскания). Перед приступом к выбору трассы дороги должен быть установлены следующие технич. элементы дороги, влияющие на выбор трассы: 1) предельный или руководящий уклон, 2) величины радиусов закруглений, 3) величины наименьших вставок между соседними кривыми, направленными в разные стороны. Эти элементы устана вливаются «Техническими условиями», которые вырабатываются для железных и шоссейных дорог НКПС в зависимости от типа дороги, ширины колеи (для ж. д.) и рода тяги; для трасс других сооружений—соответствующим ведомством. Кроме этих элементов при выборе трассы линии нужно учитывать: 1) топографию местности, 2) геологич. условия местности, 3) гидрологию района, 4) ценность культур пересека-е;мой местности, 5) расположение населенных пунктов и промышленных предприятий, 6) удобства пересечения водотоков, судоходных рек и других путей сообщения, 7) условия производства работ и добычи материалов для сооружения, 8) метеорология, условия местности и 9) пошел ания местных учреждений и организаций. Учет всех указанных обстоятельств является задачей повторных технич. изысканий, к-рыми и предопределяется количество точек,через которые трасса должна пройти. Технич. Т. между этими точками учитывает преимущественно топографию местности и может быть произведена следующими способами: а) по плану в горизонталях предварительно, с последующим перенесением трассы на местность, или б) непосредственно на местности. К первому способу прибегает в том случае, когда план в горизонталях либо имеется либо он снят специально для целей Т. Второй способ применяется преимущественно в легкой иногда в средней трудности и ред со в трудной местности. Для приступа к тому или иному способу Т. должно быть установлено общее направление линии, задаваемое пунктами, через которые линия должна пройти. Нанеся эти пункты на карту или план возможно крупного масштаба, соединяют эти точки прямой линией, т. н. воздушной линией, и внимательно изучают по карте (к-рую лучше раскрасить) характер местности вблизи этой линии. Чем подробнее карта и внимательнее она изучена, тем легче установить направление трассы. Установив т. о. места, которые трасса должна обойти, наносят на карту взамен кратчайшей линии между заданными пунктами ломаную линию в обход препятствий, к-рою руководствуются для детальной выработки трассы. Для Т. линии на местности места поворотов и румбы отрезков этой ломаной линии (руководящие румбы) отмечают по карте pi записывают в записную книжку трассировщика для руководства ими в поле. В равнинной и слабо пересеченной местности выбор трассы по достаточно подробной карте или плану в горизонталях затруднений не представляет. Ось линии намечают кратчайшую, обходя препятствия в плане кривыми возможно большего радиуса и руководствуясь технич. условиями плана трассы. Для нанесения такой трассы пользуются особыми шаблонами круговых кривых, сделанных из целлю-лоида, дерева, металла или картона. Для обратных кривых минимальных радиусов с наименьшей между ними прямой вставкой иногда делают особые лекала. Более сложна выработка трассы по плану в горизонталях в пересеченной местности. Для уменьшения количества земляных работ линию приходится удлинять (развивать). Необходимость развития линии можно установить по данному плану в горизонталях т. о.: взяв средний допустимый уклон оси трассы г_ер. (его получают, исходя из предельного уклона по трассе с учетом также горизонтальных участков—площадок—линии для расположения станций и др., устанавливаемых в технич. условиях) и высоту сечения горизон-

талей (смотрите) плана h, делят h на^., что дает необходимую длину I линии для подъема на высоту сечения h данным уклоном:

₇ h

^гср.

Если это I более величины заложения горизонталей в месте прохода трассы, то линию нужно удлинить (фигура 4). Нанесение трассы на план в горизонталях в этом случае делается т. о.

Случай 1. Для трассы дан только один пункт А (фигура 5), через который она должна

Фигура 5.

-40

пройти. Раствором циркуля, равным I, засекают от точки А как из центра следующую горизонталь в направлении хода, опредетяемо-го руководящим румбом, от полученной точки—следующую горизонталь и т. д. Полученная линия будет линией нулевых работ.

С л у ч а и 2. На карте дано два обязательных пункта прохода трассы А и В (фигура 6). От обоих пунктов наносят на план две линии нулевых работ до пересечения их в точке С. Искомой линией будет линия ДОН. Полученная по плану в горизонталях линия нулевых работ— обычно довольно извилиста и имеет большое число ^фиг* ⁶· резких поворотов.

Она служит руководящей линией для нанесения трассы, удовлетворяющей всем технич. условиям. Линию нулевых работ при этом заменяют плавной линией из отрезков прямых, соединенных между собою круговыми кривыми. При этом приходится отходить от линии нулевых работ, спрямляя ее в большей или меньшей степени. Попутно с нанесением такой линии нужно вычислять отметки отдельных ее точек для определения размера земляных работ и искусственных сооружений. Нагляднее всего это достигается составлением по оси трассы продольного профиля с нанесением на нем проекта полотна. При предварительном нанесении трассы на план можно обойтись и без составления продольного профиля, если нанести па план около выбранной оси трассы нулевую л и н и ю а (фигура 7, пунктир). Она получается путем вычисления по данному уклону отметок точек оси трассы и обозначения на перпендикулярах к трассе от этих точек пунктов позерхносги земли, имеющих отметку соответствующих точек трассы, руководствуясь горизонталями. Соединив эти точки плавной кривой, будем на карте иметь наглядное суждение о размерах работ, т. к. величина отхода (число сечений горизонталей) этой линии от оси трассы указывает на величину насыпи (при

Фигура 7.

отходе ее в нагорную сторону) или выемки (при отходе ее в низовую сторону). По полученной кривой можно судить о необходимом изменении трассы, и сдвижка трассы в сторону нулевой линии уменьшает количество работ. Окончательный выбор трассы по карте можно делать, только сравнивая отдельные варианты ее в экономия, отношении.

Выбор трассы непосредственно на местности делается сравнительно просто только в открытой равнинной местности, когда уклоны по оси трассы допускаются большие естественной крутизны скатов местности. Линия в этом случае ведется т. н. вольным ходом по кратчайшему направлению, по руководящему румбу. Последний берется, как указано, с карты, на которой предварительно наносится линия. Направление линии на местности устанавливается но буссоли с учетом склонения магнитной стрелки и сближения меридианов. Склонение стрелки лучше определить на местности наблюдениями звезд или солнца; достаточно точно его молено установить также с помощью гномона. По карте изогон, составляемой Главной геофизич. обсерваторией в Ленинграде, также можно делать общие соображения о величине склонения (смотрите) в отдельных частях СССР, но их надлелшт обязательно проверять непосредственными наблюдениями. Сближение меридианов для средних широт СССР при ведении трассы по параллели можно принять равным 5 на каждые 10 км длины; при ведении трассы по меридиану оно равно нулю. Если для установления общего направления линии нет достаточно подробных карт, то перед установлением трассы нужно сделать беглое обследование (рекогносцировку) местности с целью установления тех мест, через которые проведение линий либо дорого либо невозможно. Для этого прокладывают инструментальные ходы. Одним из применяемых для этого способов является прокладка теодолитных ходов, при которых все измерения для определения длин линий и высот делаются теодолитом (смотрите). В закрытой местности этот ход ведут по по-

путным дорогам с прощупыванием местности по просекам, полянам, прогалам. Менее рекомендуются для такого обследования беглый ход с вешением промерами длин лентой и нивелировкою. Для обследования более обширного района может иметь применение и аэро-фотосъемка (смотрите). Направление длинных прямых, если с одного конца до другого непосредственно не видно, обычно устанавливается по особым сигналам, подаваемым с конца линии звуковым способом (мало надежно) или световым (например ночью на огонь костра, на раке гы). Обход препятствия во избежание излишнего удлинения линии следует начинать издалека, у точки А (фигура 8), а за препятствием С назначить новый руководящий румб с расчетом ведения линии от края препятствия прямо к конечной точке В или в обход нового препятствия, а не по линии ADCEB.

Т. линий в холмистой местности требует больше топографии, работ, чем Т. в равнинной местности. Правильный выбор оси трассы требует повторных изысканий ее, с устранением в каждой последующей трассе тех недостатков, которые оказались у предыдущей трассы. Ведение линии в такой местности первый раз требует внимания, особенно в местах, где естественный скат местности круче допустимых но технич. условиям трассы уклонов. Для уменьшения объёма земляных работ линию нужно с соблюдением технич. условий приблизить к естественной поверхности земли. Для того чтобы найти на поверхности земли точки, лежащие на линии, имеющей заданный уклон, пользуются теодолитом с вертикальным кругом или нивелир-тахеометром Цейсса (смотрите Тахеометр). Удобство последнего состоит в том, что оси его трубы можно придать уклон в пределах, применимых при Т., до ±15%, с непосредственным отсчетом уклонов в % и °/₀₀. Вертикальным же кругом теодолита такая установка визирной оси возможна только при наличии таблицы значений углоб, соответствующих уклонам. Придав оси трубы заданный уклон и смерив высоту инструмента, вращают его вокруг вертикальной оси и с помощью рейки (смотрите) отыскивают на местности такую точку поверхности земли в направлении хода трассы, на которой величина отсчета по рейке равна высоте инструмента. Отметив эту точку, становятся на нее с инструментом и отыскивают следующую точку местности и т. д. Имея таких точек достаточное число, трассу разбивают по техническим условиям линии, держась ближе к обозначенным точкам. Иногда трассу ведут сначала по пробной линии. Построив по ней продольный профиль (часто в поле же по мере движения линии вперед, строя его в абрисной книжке), устанавливают по нему места линии, подлежащие исправлению. Если например проектная линия полотна «зарезалась» сильно в землю и трассу надо следовательно уложить на поверхности земли в более пониженных точках, то в этих местах пробной линии перпендикулярно к оси разбивают поперечники в сторону понижения отметок местности и нивелируют их; по отметкам точек поперечников устанавливают желательное место расположения оси трассы. Для разбивки этой трассы на местности ее сначала проектируют на бумаге, наложив в крупном масштабе в 1 : 10 000 или 1 : 5 000 план пробной линии с поперечниками, на точках которых надписывают отметки. Наложенный на таком плане вариант линии разбивают на местности по углам и длинам, взятым с чертежа. В закрытой (покрытой лесом) местности для выбора трассы пробивают по направлению, установленному рекогносцировкой, по аэросъемке или по данным теодолитного хода, пробную линию и затем ее исправляют, нащупывая с помощью поперечников, иногда длиной до 1 км, наилучшее положение трассы, и разбивают ее затем на местности описанным выше образом.

Т. линий в местности сильно холмистой или гористой с помощью пробных трасс или инструментом по точкам, лежащим на данном уклоне, б. ч. невыгодна. Для поднятия на горные перевалы линия требует значительного развития (фигура 9) (смотрите Железные дороги горные), к тому же линию приходится прокладывать по крутым косогорам, сдвижка по которым на каждый м в сторону может значительно изменить стоимость работ. Высокая строимость постройки дорог в горах (скалистый грунт, обилие сооружений) заставляет особенно тщательно выбирать при этом положение трассы.

Фигура 9.

Поэтому наилучший способ выбора трассы это предварительная съемка местности вдоль оси намечаемой трассы и составление плана в горизонталях в масштабе 1 : 5 000 и далее 1 : 2 000. Съемка делается тахеометром или лее мензулой (смотрите) и здесь с успехом можно применять тахеометры-автоматы (Гаммер-Феннеля и др.)· Трассу детально разрабатывают по плану ,⁷ в горизонталях и затем переносят на местность. В малодоступной для непосредственной трассировки и обычной топографии, съемки местности для получения плана ее и проектирования трассы в ряде случаев следует прибегать к стереофотосъемке. Самую разбивку трассы на местности в некоторых недоступных местах не производят совершенно до приступа к постройке, во время которой трассу, спроектированную на плане в горизонталях, разбивают постепенно по мере продвижения работ. Геодезич. основу для тахеометрия, съемки или стереофотосъемки в горной местности выгоднее иметь в виде простейшей триангуляции, а не в виде магистрали. Для выбора низших перевальных точек гор и выбора долин, по которым выгодно вести трассу, производят комбинированную аэрофотосъемку с дополнением планшетов-фотопланов горизонталями с помощью мензулы и кипрегеля (смотрите). В простейшем случае горные перевалы и попутные долины обследуют глазомерной съемкой, сопровождаемой барометрич. нивелированием.

Трасса перехода через рекум. б. назначена только 1) на основании результатов изучения режима реки и 2) после изучения плана реки в районе перехода. Избранное место перехода должно удовлетворять следующим условиям: 1) линия перехода должна пересекать долину реки в самом узком месте; 2) линия перехода должен быть перпендикулярна к направлению течения как низких, так и особенно высоких вод; 3) заливаемая высокими водами пойма реки должна располагаться по возможности симметрично относительно главного русла реки; 4) русло реки должен быть устойчивым, не меняя положения и направления струй; 5) ниже и выше места перехода русло должен быть на некотором протяжении прямолинейным; 6) нужно избегать пересекать реку в том месте, где она разделяется на несколько русел. Для выбора трассы, удовлетворяющей описанным условиям, нужно: а) сделать съемку участка реки (обычно мензулой) или воспользоваться планами реки НКВода, б) сделать наблюдения направления струй и скоростей течения (обычно поплавками, с засечками их через 2 мин., одновременно с трех мензул), снять живое сечение реки и определить расходы воды, в) ео-брать данные об изменениях русла реки за много лет и о высоких и низких водах, о ледоходе и тому подобное. После учета всех собранных данных трассу перехода сначала наносят на плане, а затем переносят на местность. При выборе линии перехода нужно учесть также условия подходов к реке, избегая длинных спусков по косогорам берегов, как обычно, подверженных оползням. При выборе места этих под ходов геологич. строение этих мест должен быть изучено особенно тщательно; также нужно изучить геологию русла реки.

Описанные методы Т. относятся преимущественно к железным и шоссейным дорогам. Трассы других сооружений имеют свои особенности. Частично описанные методы применимы к трассе судоходного канала. Учитывая технич. условия канала, нужно выбирать его направление т. о., чтобы урез воды в нем располагался на уровне земли, шлюзы располагались в выемках и на прямой. Предпочтительно располагать канал у подножия возвышенностей и избегать косогоров и водопроницаемых грунтов. Трассу водово-д а располагают по кратчайшему направлению, избегая болот и скальных грунтов. При этом всякое отклонение от кратчайшего направления должен быть проверено экономия, подсчетами. Аналогичные с водоводами требования предъявляются и к трассе нефтепровод а,.однако необязательность проклада его в грунте на глубине промерзания облегчает выбор трассы. Трасса высоковольтных электропередач ведется по кратчайшему направлению, однако в целях дешевизны постройки и облегчения надзора и ремонта желательно ее располагать вблизи имеющихся путей сообщения. Вследствие дороговизны угловых опор число углов поворота должен быть минимальным. Трасса аэролинии должна учитывать топографию, климатич. и метеорология, условия. Ее ведут по кратчайшему направлению, однако с целью облегчения ориентировки при полетах ее намечают нередко вдоль существующих наземных путей сообщения; для местности, прилегающей к аэролинии, составляют так называемую «летную карту» (аэрокарту).

Лит.: Оппенгейм К., Проектирование ж. д., ч. 4, М., 1926; Лютц А., Подготовительные работы при сооружении ж.д.,ч. 1, Л., 1931; Толстопятов В., Изыскания и проектирование ж. д., М., 1931; Гори-н о в А., Реконструкция изысканий, «Транспортное строительство», М., 1931, 4—5; Справочник изыскателя, М., 1933; Волго-Донская магистраль, под ред. Аксамитного, в 4, Ростов на Дону, 1930; Webb W.L., Railroad Construction, 7 ed., N. Y., 1922; И i e s e E., В 1 u m O. u. Risch K., Linienfiihrurg, Handbibliothek f. Bauirge-nieure, hrsg. y. R. Otzen, T. 2, B. 2, B., 1925; Limas-s e t L., Cours de routes, 35tude de trac6, P., 1918; Mulier W., Die Satze vom Anschluss u. vom Knotenpunkt, «Fer-kehrstechnische Woehe», B., 1920, 12. А. Лютц.

2. Перенесение плана сооружения на местность (разбивка сооружения). Перенесение плана какого-либо сооружения, изображающего его начертание в горизонтальной проекции (на плоскости), заключается в построении на избранной местности фигуры (фигур), подобной начерченной на плане, в натуральных размерах. Разбивка углов на местности производится угломерным инструментом (теодолитом—при сложном плане, эккером, буссолью— в простых случаях). Проложение л и-и и и на местности требует вешения их направлений, измерений углов наклонений местности, увеличения мер линий плана на поправку на наклон в натуре и отмеривания линий на местности мерною лентой (при точной Т.) или веревкою и шагами (при Т. приблизительной). В каждом случае Т. необходимо сообразить порядок, очередность перенесения углов и линий с плана на местность, чтобы естественные погрешности отмеривания линий и углов на местности не накапливались в одну сторону, а распределялись равномерно—от середины каждой фигуры в обе стороны; кро ме этого надлежит наметить на плане поверочные линии (диагонали) и измерить их в масштабе плана циркулем, а лучше вычислить по данным на плане размерам; промер этих поверочных линий между уже проложенными точками на местности укажет на неправильности Т. Если при Т. не будет обнаружено грубых ошибок, то естественная неправильность в положении точек на местности уничтожается раскладкой полученной невязки пропорционально длинам переносимых на местность линий и незначительным перемещением точек на местности в соответствии с результатами раскладки невязки. При Т. с л о ж н о г о п л а-н а и при требовании точной Т. лучше разбить местность на квадраты в соответствии с квадратами, построенными на плане, для нанесения точек плана по вычисленным координатам и после этого переносить точки с плана на местность по координатам, вычисленным для составления плана, то есть получать точки на местности так, как они получались на плане при его составлении. Но и в этом случае необходимо наметить на плане и измерить циркулем или вычислить по координатам длины поверочных линий (диагоналей) и произвести их контрольные промеры на местности между уже нанесенными точками, провешивая направление каждой контрольной линии и принимая во внимание поправку на наклон местности по направлению измеряемой линии. Для большей гарантии безошибочности Т. полезно по ее окончании промерить теодолитом для полноты контроля несколько углов, сравнив результаты измерения в натуре с данными плана. Если необходимо, то надлежит обратить внимание на правильность положения трассируемого (переносимого на местность) плана относительно стран света (ориентирование); для этого на местности надо определить направление истинного (географического) меридиана или истинный азимут одной из линий, имеющихся на плане, и сравнить его с истинным азимутом, данным на плане для той же линии.