Проекты

Проблема строительства и эксплуатации Северного широтного хода

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженерия
Авторы работы: Гимназия РУТ МИИТ
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Северный широтный ход – строящаяся железнодорожная магистраль в Ямало-Ненецком автономном округе протяжённостью 707 километров по маршруту Обская – Салехард – Надым – Новый Уренгой – Коротчаево, которая должна связать западную и восточную части автономного округа, Северную железную дорогу со Свердловской. Проект реализуется совместно силами правительства России, правительства ЯНАО, ПАО «Газпром», ОАО «РЖД» и АО «Корпорация развития». Координатором строительства магистрали выступает Росжелдор.

Предполагается, что Северный широтный ход разгрузит существующий южный маршрут, выходящий на Транссибирскую магистраль. Возникнут железнодорожные подходы к месторождениям Ямало-Ненецкого автономного округа, а в более далёкой перспективе – севера Красноярского края, вплоть до Дудинки (которая уже связана изолированной железной дорогой с Норильском). Северный широтный ход проложит путь к портам Северного морского пути и к порту Сабетта.

По СШХ будут перевозиться углеводороды и нефтепродукты, основной поток которых даст «НОВАТЭК», а также широкая фракция лёгких углеводородов и полиэтилен с Новоуренгойского газохимического комплекса «Газпрома», нефть и газовый конденсат – с «Роспана» и «Геотрансгаза».

Цель

Анализ эффективности использования балластного и безбалластного пути на земляном полотне Северного широтного хода.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Fusion 360
  • Ansys

Описание

  1. Автор поставил цель и задачи.
  2. Автор изучил требуемую литературу и документацию.
  3. Изучены проблемы и актуальность проекта.
  4. Автор в программах Fusion 360 и Ansys провёл исследование некоторых участков СШХ (Северного широтного хода).
  5. Автор предложил решения, которые позволят улучшить условия эксплуатации и увеличить срок службы.
  6. Автор сделал  вывод и разработал методики и предложил свои решения.

Результаты работы/выводы

По результатам экспериментальных исследований, включающих в себя натурные наблюдения с использованием геофизических методов электроконтактного динамического зондирования и георадиолокации, а также теплотехнические расчёты, выполняемые методами математического моделирования, установлены причины деформаций земляного полотна на оттаивающих вечномёрзлых грунтах. После сооружения земляного полотна из-за изменившихся условий теплообмена верхняя граница вечной мерзлоты опускается на глубину 6–10 м от верха насыпи. Деформации происходят вследствие вытаивания ледяных прослоев (начальная просадочность) и реологических процессов – выдавливания слабых грунтов из-под насыпи, которое характеризуется как длительная просадочность. Для устранения деформаций необходимо замораживать грунты в зоне подошвы откосов насыпи или создавать механическую преграду выдавливанию. Разработан комплекс организационно-технических мероприятий, направленный на рекультивацию прилежащей к насыпи зоны, отводу воды и сооружению противодеформационных конструкций. По результатам натурных наблюдений и расчётов разработаны нормативно-технические требования к длинномерным термосифонам, тепловой изоляции из пенопласта, удерживающим конструкциям из гофрированных элементов и другим противодеформационным техническим решениям.

Перспективы использования результатов работы

Нормативные документы по стабилизации земляного полотна утверждены для применения, получены патенты на изобретения. В целях повышения безопасности движения поездов и снижения эксплуатационных расходов железных дорог ОАО «РЖД» предлагается разработать долгосрочную программу стабилизации земляного полотна железнодорожного пути на участках вечной мерзлоты. Ежегодно потребуется устраивать не менее 25 км противодеформационных конструкций, стоимость которых составит 200–300 млн руб. в год. Расчётная эффективность прогнозируется ориентировочно 2500 тыс. руб/км.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РУТ(МИИТ)

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Конференция «Транспорт будущего» 2019/2020. Отборочный этап – 1-е место.

Конференция «Транспорт будущего» 2020/2021. Отборочный этап – 1-е место.