ОБЩИЙ КУРС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Вагоны»
А. В. Смольянинов
О. В. Черепов
ОБЩИЙ КУРС
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА
Курс лекций
для студентов специальности
190300.65 – «Подвижной состав железных дорог»
всех форм обучения
Екатеринбург
Издательство УрГУПС
2013
УДК 629.45
С51
С51
Смольянинов, А. В.
Общий курс железнодорожного транспорта : курс лекций /
А. В. Смольянинов, О. В. Черепов. – Екатеринбург : Изд-во УрГУПС,
2013. – 139, [1] с.
ISBN 978-5-94614-256-4
Настоящий курс лекций написан с целью оказания помощи студентам
в изучении дисциплины «Общий курс железнодорожного транспорта» при
освоении образовательных программ по направлению подготовки 190300.65
«Подвижной состав железных дорог».
В работе приведены составляющие транспортной системы России, подробно излагаются общие сведения о железнодорожном транспорте и его роли
в транспортной системе. Описаны основные технические устройства и подвижной состав, которые обеспечивают выполнение перевозочного процесса,
система организации движения, даны понятия о графике движения и обеспечении руководства движением поездов.
Курс лекций сопровождается большим презентационным материалом,
в том числе обучающим, состоящим из более 180 слайдов, размещенных на
сайте www.usurt.ru, информационные ресурсы, каталог электронных УММ,
кафедра «Вагоны».
УДК 629.45
Печатается по решению
редакционно-издательского совета университета
Авторы:
Смольянинов А. В. – профессор, д-р техн. наук, УрГУПС
Черепов О. В. – доцент, канд. техн. наук, УрГУПС
Рецензенты: Горбунов И. В. – заместитель начальника службы вагонного
хозяйства Свердловской дирекции инфраструктуры –
филиала ОАО «РЖД»
Тимухина Е. Н. – заведующая кафедрой «Управление
эксплуатационной работой», доцент, д-р техн. наук,
УрГУПС
ISBN 978-5-94614-256-4
© Уральский государственный университет
путей сообщения (УрГУПС), 2013
Оглавление
Учебный план дисциплины ............................................................................5
Лекция 1. Становление железных дорог России ...........................................6
1.1. Царскосельская железная дорога ..................................................6
1.2. Петербурго-Московская железная дорога и первые
магистрали России ........................................................................ 9
1.3. Уральская Горнозаводская железная дорога ............................... 13
Лекция 2. Транспортная система России..................................................... 18
2.1. Характеристика системы.............................................................. 18
2.2. Структура системы ....................................................................... 20
2.3. Транспортные узлы ...................................................................... 27
2.4. Транспортные коридоры ............................................................. 27
2.5. Управление системой ................................................................... 28
2.6. Транспортное законодательство.................................................. 28
Лекция 3.Структура железнодорожного транспорта.
Продукция транспорта и экономические показатели работы .... 30
3.1. Структура железнодорожного транспорта .................................. 30
3.2. Продукция транспорта и экономические показатели работы ... 32
Лекция 4. Понятия о габаритах .................................................................... 35
Лекция 5. Общие сведения о железнодорожном пути ................................ 40
5.1. Основы проектирования и постройки железных дорог.
Трасса, план и продольный профиль пути. Значение пути
в работе железных дорог, его основные элементы.
Земляное полотно и его поперечные профили.
Водоотводные устройства. Искусственные сооружения,
их виды и назначение ...................................................................40
5.2. Устройство верхнего строения пути и его элементы.
Бесстыковой путь .........................................................................52
5.3. Устройство рельсовой колеи. Соединение и пересечение
путей .............................................................................................65
Лекция 6. Сооружения и устройства электроснабжения железных дорог ....73
6.1. Схема электроснабжения железных дорог .................................. 73
6.2. Системы тока. Напряжение в контактной сети .......................... 75
6.3. Тяговая сеть .................................................................................. 77
3
Лекция 7. Подвижной состав железных дорог ............................................. 82
7.1. Общие сведения о тяговом подвижном составе.......................... 82
7.2. Тепловозы ..................................................................................... 84
7.3. Электрический подвижной состав .............................................. 87
7.4. Несамоходный подвижной состав ............................................... 90
Лекция 8. Системы и устройства автоматики, телемеханики и связи ........ 93
8.1. Развитие сигнализации, централизации и блокировки.
Классификация сигналов на железнодорожном транспорте.
Устройство и места установки светофоров ................................93
8.2. Системы интервального регулирования движения поездов ...... 99
8.3. Устройства автоматики и телемеханики на станциях............... 105
Лекция 9. Раздельные пункты .................................................................... 113
Лекция 10. Организация перевозок и движения поездов .......................... 118
10.1. Классификация поездов и их обслуживание .......................... 118
10.2. Организация грузовой и коммерческой работы ..................... 120
10.3. Основы организации пассажирских перевозок ..................... 122
Лекция 11. График движения поездов ....................................................... 124
11.1. Значение графика и требования, предъявляемые к нему ....... 124
11.2. Классификация графиков ........................................................ 126
11.3. Элементы графика.................................................................... 127
11.4. Понятие о пропускной и провозной способности железных
дорог ..........................................................................................128
Лекция 12. Руководство движением поездов ............................................. 131
12.1. Система управления движением поездов ................................ 131
12.2. Основные показатели эксплуатационной работы .................. 132
12.3. Автоматизация процессов управления перевозками .............. 134
Библиографический список ....................................................................... 139
4
УЧЕБНЫЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Общий курс железнодорожного транспорта» входит в профессиональный цикл (С.3) и является базовой (Б3.1) при
реализации основных образовательных программ подготовки специалистов по направлению подготовки (специальности) 190300.65
«Подвижной состав железных дорог»1.
Шифр
дисциплины
Б3.1
Наименование дисциплины
Число часов
Общий курс железных дорог Всего: 72
В том числе:
Контроль
Число зачетных единиц
Лекции
Лабораторные занятия
Практические занятия
Самостоятельная работа
Зачет
2
18
–
18
36
В университете подготовка специалистов по направлению
190300.65 «Подвижной состав железных дорог» осуществляется по
следующим специализациям: «Вагоны», «Электрический транспорт»
и «Высокоскоростной наземный транспорт».
1
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 190300.65 «Подвижной состав железных дорог» (квалификация (степень) «специалист»)
5
Лекция 1
СТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ
1.1. Царскосельская железная дорога
Нет такой страны в мире, где железные дороги были бы более выгодны и даже необходимы,
чем в России, так как они дают возможность
сокращать большие раcстояния путем увеличения скорости передвижения.
Ф. Герстнер
В
озникновение железнодорожного транспорта было обусловлено потребностями развивающейся промышленности, торговли, технологии и науки.
К концу XVIII века человечество накопило тот объем знаний
и опыта, который позволил создать качественно новый транспорт.
В то время были уже известны чугунные рельсовые дороги, колесные
экипажи и универсальная паровая машина двойного действия. Требовалось только объединить все это в одно целое. Это сделал талантливый английский изобретатель Р. Тревитик, построив в 1803 году
первый в мире паровоз, передвигающийся по рельсовому пути.
Одним из сторонников строительства железных дорог в России
был экономист и государственный деятель Н. С. Мордвинов, который прозорливо заметил, что из всех путей сообщения железные дороги могут быть для торговли самыми полезными. Проблемы новых
путей сообщения волновали в то время умы очень многих людей
в России. Вопрос – быть или не быть железным дорогам в страдавшей
от бездорожья огромной стране – считался наиболее актуальным из
всех животрепещущих идей.
В самом начале 1830 года молодой профессор Петербургского
университета Н. П. Щеглов опубликовал в газете «Северный муравей» статью «О железных дорогах и преимуществах их над обыкновенными дорогами и каналами». Щеглов выдвигал предложение
о постройке железной дороги между Петербургом и Тверью через
Новгород (из Твери грузы перевозились бы дальше на судах по Вол6
ге, а из Новгорода – по Волхову). Правда, он имел в виду рельсовую
дорогу с конной тягой.
Каким быть новому виду транспорта? Одни доказывали целесообразность железных дорог с паровыми локомотивами, другие
ратовали за паровые безрельсовые экипажи, передвигающиеся по
шоссейным дорогам.
В 1834 году в России была открыта первая паровая железная дорога – на Нижнетагильском металлургическом заводе, построенная
отцом и сыном Ефимом и Мироном Черепановыми. Ими же был
сооружен и первый отечественный паровоз или, как называли его
сами изобретатели, «паровая телега», «паровой дилижанс» или «сухопутный пароход». В 1833 году они приступили к изготовлению
паровоза, а уже с 21 января по 4 февраля 1834 года производили его
испытания и пробные поездки. Как говорилось в письме Дирекции,
«Паровой дилижанец постройкою совершенно готов и для ходу оного
строится чугунная дорога, а для сохранения дилижанца отстраивается
деревянный сарай».
Протяженность этой дороги составляла 854 метра. «Паровой дилижанец» двигался по ней со скоростью 13 – 16 километров в час
и вез состав весом 3,3 тонны. Следующий паровоз Черепановых мог
перевозить составы весом до 16 тонн.
В августе 1834 года по приглашению начальника штаба Корпуса горных инженеров К. В. Чевкина в Петербург приехал чешский
инженер, профессор Венского политехнического института Франц
Антон фон Герстнер, с целью ознакомления со страной и изыскания
возможностей начала строительства железных дорог. В первых числах
сентября Ф. Герстнер выехал на Урал через Москву и Казань. Герстнер
писал: «Объездил многие губернии от Санкт-Петербурга до Урала,
собрал повсюду статистические сведения и сравнивал оные с подобными сведениями о земледелии, горном деле, фабриках, торговле тех
государств, с которыми Россия имеет наибольшие сношения».
Вернувшись в Петербург, все обдумав и проанализировав, он
6 января 1835 года написал обстоятельную записку, в которой изложил
свой взгляд на необходимость для России новых путей сообщения.
Первой он предлагал построить дорогу между Петербургом и Москвой,
потом соединить Москву с основным водным путем страны – Волгой
линиями Москва – Казань или Москва – Нижний Новгород. Дальнейшее развитие сети представлялось ему недостаточно ясным.
14 января 1835 года при Главном управлении путей сообщения
и публичных зданий была создана комиссия по рассмотрению пред7
ложения Герстнера. В тот же день возглавляющий Главное управление путей сообщения К. Ф. Толь (боевой генерал Отечественной
войны 1812 года), докладывая императору о начале работы комиссии, напомнил ему, что вопрос о строительстве железных дорог уже
рассматривался ранее и «ввиду огромных водных путей сообщения
и сурового климата страны был решен не в пользу предлагаемых
железных дорог».
Однако в комиссии, благодаря настойчивости самого младшего по
чину ее участника майора корпуса инженеров путей сообщения, профессора института этого же корпуса Павла Петровича Мельникова,
возобладала иная точка зрения: «Климатические условия России не
могут служить препятствием к устройству железных дорог, ровная же
по большей части поверхность страны даже благоприятствует этому».
В виде опыта было решено ограничиться пока постройкой железнодорожной линии Петербург – Царское Село – Павловск.
15 апреля 1836 года был подписан указ о строительстве, в мае начались земляные работы, а осенью уже проводились первые опыты
движения по рельсам.
Продолжая переговоры о получении права на строительство железной дороги Петербург – Москва, Ф. Герстнер начал организацию
акционерного общества Царскосельской железной дороги. Учредителями его стали: А. А. Бобринский, Б. Б. Крамер, И. К. Плитт
и Ф. А. Герстнер. Вся финансовая деятельность общества была сосредоточена в руках Бобринского, а технической стороной ведал Франц
Герстнер. На капитал в 3 миллиона рублей было выпущено 15 тысяч
акций, которые приобрели 700 акционеров.
После завершения строительства газета «Санкт-Петербургские
ведомости» писала: «Туда мы ехали с умеренной скоростью 21 версту1 в 32 минуты, но оттуда в 22 минуты, почти по версте в минуту,
то есть по 60 верст в час. 60 верст в час – страшно подумать! Между
тем вы сидите спокойно, вы не замечаете той быстроты, ужасающей
воображение, только ветер свистит, только конь пышет огненной
пеной, оставляя за собой белое облако пара. Какая же сила несет
все эти огромные экипажи с быстротой ветра в пустыне? Какая сила
уничтожает пространство, поглощает время? Эта сила – ум человеческий».
Если сначала поезда курсировали с паровой тягой по праздничным дням, а в остальные дни с конной тягой, то с апреля 1838 года
лошадей сменили локомотивы.
1
1 верста = 1.0668 километра.
8
Вот как описывает поездку по железной дороге в 1838 году писатель И. Т. Калашников: «Часто я езжу в Царское Село, где учится мой
сын в лицее, по железной дороге. Удивительное изобретение! Представьте 12 экипажей, из которых каждый соединен из трех карет –
больших восьмиместных. Таким образом, в каждом экипаже сидит
24 человека, и во всех – 288 человек. Вся эта страшная масса – этот
сухопутный корабль летит до Царского Села (20 верст) едва полчаса.
Но вы не приметите скорости – тут не трясет, и при этой летящей
езде можно читать преспокойно книгу. Вы едва успеете сесть – уже
на месте! Между тем огненный конь пускает клубами дым, который
расстилается величественным бесконечным флюгером. В ночное
время этот дым освещается пламенем машины и часто сыплются
искры. Удивительная картина! Никак не можешь к ней привыкнуть –
совершенное волшебство».
Ширина колеи составляла 1829 мм (в 1904 году было завершено строительство железнодорожной линии Царское Село – Дно
с переустройством на колею 1524 мм). Дорога не имела существенного экономического значения, однако показала возможность и целесообразность применения в России нового для того времени вида
транспорта – железнодорожного.
1.2. Петербурго-Московская железная дорога
и первые магистрали России
Глубоко убежден, что железные дороги необходимы для России, что они, можно сказать,
выдуманы для нее более, нежели для какой-либо
другой страны Европы, что климат России и
ее пространство соделывают их особенно драгоценными для нашего Отечества.
П. Мельников
Вопрос о строительстве стальной магистрали, соединяющей две
столицы России, становился все более актуальным. 7 марта 1841 года
был создан «Особый комитет для предварительного составления
и рассмотрения проекта железной дороги от Санкт-Петербурга до
Москвы в отношении техническом и расчетов коммерческих, в которые должны входить все предметы торговли с одной стороны столицы
в другую и обратно, начиная с предметов продовольственных».
9
8 марта 1841 года инженер-полковникам Мельникову и Крафту
было поручено представить проект железной дороги между Петербургом и Москвой. 15 сентября 1841 года императору Николаю I
были представлены «соображения», произведенные Мельниковым
и Крафтом. Дорога, спроектированная ими, не имела аналогов за
рубежом, по протяженности она значительно превосходила все существовавшие магистрали. Помимо этого, впервые железная дорога
должна была строиться в таких северных широтах.
С самого начала дорога была задумана как двухколейная, с паровой тягой, причем скорость движения пассажирских поездов намечалась 37,4 километров в час, а для грузовых 16 километров в час. Через
каждые восемь километров были предусмотрены разъезды.
Николай I отослал «Соображение об устройстве железной дороги
между Санкт-Петербургом и Москвою» на рассмотрение в Министерство внутренних дел и Главное управление путей сообщения
и публичных зданий, предписав, чтобы они представили свое заключение не позднее чем через месяц. Отзыв министра внутренних
дел графа А. Г. Строганова был отрицательным.
13 января 1842 года под председательством императора Николая I
собралось ответственное совещание, которое должно было окончательно решить: быть или не быть стальной магистрали, соединяющей
две столицы России. Ни Мельников, ни Крафт на совещание приглашены не были.
На совещании обсуждались вопросы о том, полезно ли для Россиии проведение железной дороги от Санкт-Петербурга до Москвы,
какие могут быть препятствия к учреждению сей дороги, строить ли
оную через частное общество или от правительства, какие к сему
выгоднейшие финансовые меры?
При обсуждении главного вопроса мнения участников совещания
разделились. Конец вспыхнувшей дискуссии положил Николай I,
безоговорочно решивший строить Петербурго-Московскую железную дорогу по кратчайшему направлению.
27 января 1842 года император подписал указ «Об учреждении
Комитета устройства Петербурго-Московской дороги». Его председателем стал наследник престола, будущий император Александр
II. Был создан специальный Строительный комитет. В состав его,
кроме сановников, вошли инженеры Мельников и Крафт. В тот
же день, когда начал работать Строительный комитет, Мельников
и Крафт были приглашены во дворец – они удостоились аудиенции
Николая I. Прежде всего Николай I поинтересовался, ручаются ли
инженеры за успех сооружения. Мельников ответил положительно,
10
а затем по просьбе императора рассказал о потребностях предстоящего строительства. Царь слушал внимательно и заинтерисованно,
иногда задавал вопросы. Так, он осведомился, возможно ли строительство железнодорожного полотна в болотистой местности.
– Как бы пространно и глубоко болото ни было, его всегда можно засыпать, сделав предварительные работы возможного осушения местности, – убежденно ответил Мельников. – Я полагаю, что
в глубоких болотах благонадежнее делать насыпи с таким избытком против проектной линии, чтобы они осаживались до самого дна
и таким образом получали бы надежный фундамент.
– Скажите, что, по вашему мнению, полезнее и выгоднее, – спросил император Мельникова, – выписывать ли локомотивы и вагоны
из-за границы или же делать их дома, в России, с устройством для
сего необходимых фабрик?
Инженер убежденно ответил, что полагает не только полезным,
но и необходимым изготавливать локомотивы и вагоны в России,
пусть это и будет несколько дороже, чем приобретать их за границей.
Поясняя свою мысль, Мельников заметил, что фабрики, на которых
будут изготавливаться паровозы, послужат и подготовке отечественных машинистов для их управления, иначе Россия навсегда останется
в самой невыгодной зависимости от иностранных машинистов. Он
отметил, что помимо строительства локомотивов и вагонов необходимо также наладить и изготовление рельсов.
В начале августа 1851 года строительство первой большой железной дороги было завершено. Двухпутная дорога строилась восемь
лет одновременно с двух сторон. 16 августа из Петербурга в Москву
прошли поезда, перевозившие по два батальона лейб-гвардии Преображенского и Семеновского полков. Спустя три дня успешно проследовал императорский поезд, с которым в Москву прибыли Николай I
и члены его семьи. 1 ноября 1851 года на Петербурго-Московской
железной дороге было открыто регулярное движение.
В пределах магистрали было построено 272 искусственных сооружения, в том числе 184 моста, 69 труб и 19 путепроводов. Ширина
колеи 1524 мм стала обязательной для всех магистральных железных
дорог России.
Строительство первой двухпутной магистрали потребовало производства отечественных паровозов и вагонов. В 1844 году Ведомству
путей сообщения был передан Александровский механический завод
в Петербурге. Работа завода определялась особым комитетом, разработавшим технические условия на проектирование подвижного
состава и осуществлявшим контроль за качеством паровозов и ва11
гонов. К моменту открытия дороги завод построил 121 грузовой, 43
пассажирских паровоза и более 2500 вагонов и платформ. Россия
была единственным государством на Европейском континенте, где
первые паровозы были изготовлены в своей стране, а не импортировались из Англии.
На крупнейшей и наиболее технически оснащенной для того времени двухпутной магистрали между Петербургом и Москвой протяженностью 649,7 километра были применены широкоподошвенные рельсы весом 29,5 кг/пог. м, высотой 78 мм и длиной 5486 мм,
деревянные шпалы с эпюрой 1166 шт./км в сочетании с четырьмя
продольными лежнями под каждым из четырех рельсов ниже шпал;
балластный слой был двойным с толщиной нижней части на насыпях 1 фут (30,48 см), в выемках, во избежание пучин – 2 фута (0,6 м);
толщина верхнего щебеночного слоя равнялась толщине шпал.
Развитие капитализма в России после отмены крепостного права и увеличение экспорта хлеба вызвали значительное ускорение
строительства железных дорог. В 1863–1865 годах план развития
сети железных дорог широко обсуждался в различных ведомствах
и учреждениях и в целом получил одобрение. Однако в некоторых
отзывах давались рекомендации по уточнению и изменению отдельных железнодорожных направлений. П. П. Мельников изучил эти
рекомендации и 8 января 1866 года представил правительству уточненный план строительства железных дорог в стране. 23 апреля план
строительства «самонужнейших» первостепенных железнодорожных
линий был утвержден правительством. По нему намечалось сооружение железных дорог общим протяжением 7171 километр, в том числе
3655 километров первой и 2818 километров второй очереди, а также
644 километра «питательных ветвей».
Сеть сооружаемых железных дорог охватывала огромную территорию почти всей Европейской России и создавала возможность
для организации смешанных железнодорожно-водных перевозок.
В последующие годы этот план уточнялся и изменялся, в частности в отношении выбора направления отдельных железнодорожных
линий, для усиления межрайонных связей в пределах европейской
части России. Вместе с тем Мельников предвидел огромное значение продолжения запланированных к постройке железных дорог от
Ярославля до Перми и Тюмени с ответвлением от Вятки до Котласа
на Северной Двине и от Самары на восток до Оренбурга. Он считал,
что «сеть должна спешить перешагнуть за Волгу, развиться на восток
и на юго-восток и усилить могущество государства всеми богатствами, кроющимися в его глубине».
12
С 1865 по 1875 год средний годовой прирост железных дорог России составлял 1,5 тысячи километров, а с 1893 по 1897 – около 2,5 тысяч километров. Были построены железнодорожные линии Москва –
Курск (1868 г.), Курск – Киев (1870 г.), Москва – Брест (1871 г.),
Красноводск – Ташкент (1899 г.) и другие.
В 1890 году государю поступил доклад Приамурского генералгубернатора А. Н. Корфа о важности дороги для развития края, по
прочтении которого последовало Высочайшее повеление «Необходимо приступить скорее к постройке этой дороги». Сергей Юльевич Витте, будучи министром путей сообщения, предложил проект
строительства железной дороги через всю Россию – от Москвы до
Тихого океана. В феврале 1891 года Комитет министров принимает
решение о сооружении Сибирской железной дороги одновременно
с двух точек, удаленных друг от друга почти на 7000 километров: с
запада на восток – от Челябинска в глубь Сибири и с востока на запад – от Владивостока до станции Графской (Лазо).
В марте 1891 года цесаревич Николай объявил о начале строительства Великого сибирского пути от Челябинска до Владивостока
и приказал делать дорогу «дешево, скоро и прочно».
9 июля 2001 года по Транссибу отправился юбилейный поезд Москва – Владивосток, посвященный 110-летию магистрали. Светлоголубой экспресс из 16 вагонов, после напутствия министра, выступлений гостей столицы, отправился из Москвы через всю страну,
чтобы рассказать о главной дате российских железнодорожников.
1.3. Уральская Горнозаводская железная дорога
К середине XIX века железнодорожная сеть России постепенно расширялась. Меры, предпринятые по инициативе министров
финансов М. Х. Рейтерна и путей сообщения П. П. Мельникова,
принесли заметные плоды: к началу 1870-х годов рельсовыми путями центр страны был уже связан с портами Балтийского и Черного
морей, с северными и черноземными губерниями, а общая протяженность действующих линий составила более 10 тысяч верст.
Урал, где в 1860 году производили 71% чугуна всей России, 78%
железа и 89% меди, все еще оставался не подключенным к железнодорожной сети. Это была одна из главных причин кризиса уральской горнозаводской промышленности, чья продукция из-за высоких
транспортных расходов не выдерживала конкуренции.
13
Рис. 1.1. Строительство Великого сибирского пути
Вот почему в феврале 1870 года Комитет железных дорог России
согласился с предложением министра путей сообщения о строительстве Уральской железной дороги и постановил признать ее «совершенно необходимой и включить в число дорог самонужнейших».
Приоритет в авторстве идеи строительства на Урале железной дороги принадлежит нижнетагильскому инженеру В. К. Рашету, управляющему Нижнетагильскими заводами Демидова.
По предложению министра финансов Рейтерна в 1869 году графом
Строгановым было проведено совещание уральских горнозаводчиков
для обсуждения проектов железной дороги, которые «всего более
удовлетворяют нуждам уральской горной промышленности». Присутствовали представители от заводов Демидова, Шувалова, Всеволожских и наследников Яковлевых. Совещание решило, что железная
дорога в «горнопромышленном отношении» должна быть проведена
на Урале в первую очередь в направлении от Перми через Лысьвенский, Кыновский и Гороблагодатский округа на Нижнетагильский
завод, а от него к югу через Невьянские и Верх-Исетские заводы до
Екатеринбурга.
В 1870 году Комитет железных дорог по представлению министра
путей сообщения постановил:
– признать Уральскую железную дорогу совершенно необходимой и включить в число дорог самонужнейших, не определяя ныне
окончательное направление ее;
– для разъяснения выгоднейшего направления командировать
на место специальную комиссию из инженеров и техников путей
сообщения и горного ведомства;
14
– указать комиссии, что главным условием должно быть удовлетворение нужд горнозаводской промышленности хорошим, дешевым
каменным углем. Только при соблюдении этого главного условия
линия может соответствовать по возможности потребностям сибирского транзита.
Правительственная комиссия выбрала направление Уральской
железной дороги от Екатеринбурга вдоль Урала на север к Нижнему
Тагилу и Кушве, от Кушвы в западном направлении до Камасинской
пристани на Чусовой и затем на север до Добрянской пристани на
Каме. Кама в этом месте, по мнению комиссии, представляет для
судоходства те же условия, что и у города Перми. Кроме того, существующий при Добрянском заводе затон реки имеет «все нужные
условия к учреждению значительной пристани». От этой линии два
ответвления: одно – к Луньевским каменноугольным копям Всеволожских, другое – к Билимбаевскому заводу Строгановых.
Что касается транзитной линии, то «выгоднейшее» направление
ее в районе Зауралья намечалось от Екатеринбурга до Камышлова, а от Камышлова она должна направиться двумя ветвями: одна –
к Тюмени «для удовлетворения потребности торговли части Западной
и Восточной Сибири», другая же – через Шадринск на Курган «в видах среднеазиатской торговли и обеспечения заводов провиантом».
В западном же направлении от Урала «выгоднейшую связь Сибири с Россией представило бы кратчайшее направление дороги к торговым и промышленным центрам, составляющим исстари основные
торговые отношения Сибири». Такими центрами комиссия считала
Казань, Нижний Новгород и Москву.
8 ноября 1873 года император утвердил технические условия
по сооружению и эксплуатации Уральской горнозаводской железной дороги в направлении от Перми через Левшинскую пристань
и Кушвинский завод до Екатеринбурга со станциями Пермская,
Левшинская, Кушвинская, Нижнетагильская, Екатеринбургская,
Билимбаевская, Луньевская, Кизеловская, Губахинская и Усьвинская. «Станции должны быть расположены вблизи городов и заводов
и удовлетворять местным потребностям, расстояние между ними не
должно превосходить 18 верст. Отчуждение земли под дорогу должно
делаться под два пути, ширина полосы отчуждения не менее 15 саженей1 в каждую сторону, а на станциях, мостах и у казарм не менее
50 саженей. Земляное полотно должно быть устроено для одного
пути, толщина балластного слоя не менее 0,2 сажени. Общее число
1
1 сажень = 2.1336 метра.
15
станций предусматривалось не менее 32 и 17 полустанций, в том числе две первого класса; мастерские должны быть каменными, должен
быть устроен электромагнитный телеграф».
22 февраля 1874 года государь утвердил устав акционерного общества Уральской горнозаводской железной дороги для сооружения
и для эксплуатации железной дороги Пермь – Екатеринбург. Предусматривалось, что общество владеет железной дорогой в продолжение
81 года, считая от дня, назначенного для окончания постройки дороги, и потом дорога поступает безвозмездно в собственность правительства. Дорога должна быть окончена строительством и открыто
движение поездов по ней не позже четырех лет, считая с начала производства работ.
Половина всего количества паровозов, весь прочий подвижной
состав, рельсовые скрепления и все телеграфные принадлежности
должны быть русского производства. Имущество общества, составляющее принадлежность дороги, не может быть ни отчуждаемо, ни
закладываемо без особого разрешения правительства.
14 июля 1875 года состоялось окончательное соглашение между
Министерством путей сообщения и акционерным обществом Уральской горнозаводской железной дороги. Общество обязывалось подчиняться следующим условиям. Строительство главной линии от Перми
до Екатеринбурга ведется по утвержденному в 1873 году направлению, с изменением лишь Кушвинско-Екатеринбургского участка
в направлении Невьянских заводов и с отменой Билимбаевской ветви. На участке от Перми до Архиповки и от Кушвы до Екатеринбурга
предельные уклоны не допускались круче 0,01, а на участке от Архиповки до Кушвы, хотя и составляли местами 0,015, но протяжение
каждого из них не должно было превосходить 3,5 версты.
Летом 1875 года началось строительство. Работы вело «Акционерное общество горнозаводской железной дороги».
Укладка рельсов в Уральских горах потребовала колоссальной затраты сил. В частности, длина одних выемок в сплошном скальном
грунте достигала 12 верст, глубина – 5 сажен, а на Луньевской ветке –
даже 12 сажен. При пересечении многочисленных рек, ручьев, лощин
и оврагов строителям пришлось возвести 646 искусственных сооружений, в том числе 316 мостов и 329 чугунных и каменных труб. На
Луньевской ветке в горах был проложен один из первых в Европе
туннелей длиною 65 сажен. Особенно тяжело пришлось на трассе
Чусовская – Кушва длиной 172 версты.
16
Азиатская
Европейская
Рис. 1.2. Станции дороги
27 февраля 1878 года по линии от Перми до Екатеринбурга прошел
первый рабочий поезд. В августе правительственная комиссия начала
принимать дорогу, и уже 1 октября (14 октября по новому стилю) по
ней открылось регулярное движение. Это была первая железная дорога островного типа, положившая начало строительства железных
дорог на Урале. В сентябре 1879 года, после ввода в строй Луньевской
ветки, строительство первой железнодорожной магистрали Урала
было завершено полностью. Первоначально она получила название Уральской каменноугольной железной дороги и стала первой в
России железной дорогой, построенной русскими инженерами на
местности с горным рельефом и в основном из местных материалов.
На следующий год дорога обрела название Уральская горнозаводская
железная дорога.
Презентация темы на 6 слайдах.
17
Лекция 2
ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА РОССИИ
2.1. Характеристика системы
Т
ранспортная система России это совокупность транспортных средств, инфраструктуры и управления, функционирующих на территории Российской Федерации.
Транспортная система России характеризуется развитой транспортной сетью, включающей в себя 87 тыс. км железных дорог общего пользования, более 745 тыс. км автомобильных дорог с твердым
покрытием, свыше 600 тыс. км воздушных линий, 70 тыс. км магистральных нефте- и продуктопроводов, свыше 140 тыс. км магистральных газопроводов, 115 тыс. км речных судоходных путей
и множество морских трасс. В ней занято свыше 3,2 млн человек, что
составляет 4,6 % работающего населения страны.
Огромные пространства и суровый климат предопределили первостепенное значение для России всепогодных видов наземного транспорта – железнодорожного и трубопроводного (рис. 2.1). На них
падает основной объем грузовой работы.
Водный транспорт играет в России значительно меньшую роль
из-за короткого навигационного периода.
Роль автомобильного транспорта в общем грузообороте в связи с крайне незначительными средними расстояниями перевозок
(в пределах городов и пригородов, в карьерах открытых разработок
полезных ископаемых, на лесовозных дорогах в районах лесозаготовок и т. д.) также невелика, несмотря на то что им перевозится больше
половины грузов.
Электронный транспорт обеспечивает передачу электроэнергии
на расстояния. Россия занимает первое место в мире по протяженности линий высокого напряжения, объединяющих 65 региональных
энергосистем в единую энергосистему (ЕЭС). ЕЭС России представляет собой автоматизированный комплекс электрических станций
и сетей с единым центром диспетчерского управления в Москве,
который полностью контролирует и управляет работой всех станций,
подключенных к нему. Управление осуществляется на трех уров18
нях: межрегиональном, межобластном и областном, что в сочетании
с противоаварийной автоматикой позволяет быстро локализовать
аварию без значительного ущерба для ЕЭС.
Важной особенностью транспортной системы России является
ее тесная взаимосвязь с производством.
Современное состояние транспортной системы характеризуется
низким техническим уровнем производственной базы большинства
предприятий и износом подавляющего большинства транспортных
средств, что приводит к снижению безопасности ее работы, а также
отсутствием инвестиций для преодоления данных проблем.
ПАССАЖИРООБОРОТ
Железнодорожный
34 %
Воздушный
18 %
Автомобильный
33 %
Речной
14%
Морской
1%
ГРУЗООБОРОТ
Железнодорожный
54 %
Трубопроводный
28 %
Автомобильный
2%
Речной
5%
Морской
11 %
Рис. 2.1. Структура пассажирооборота и грузооборота транспорта России
(по состоянию на 2012 г.)
19
Транспортное пространство представляет собой совокупность
самостоятельных организаций – перевозчиков и посредников –
с преобладанием мелкого капитала, что явилось следствием дезинтеграции экономики в 90-е годы XX века.
2.2. Структура системы
Транспортная система России имеет сложную структуру, она
включает несколько подсистем (железнодорожную, автомобильную,
морскую, речную, воздушную и трубопроводы), каждая из которых
состоит из основных элементов: инфраструктуры, транспортных
средств и управления.
К транспортной системе относятся транспортные узлы и коридоры, а также промышленный и общественный транспорт. Инфраструктуру обычно рассматривают по отраслям.
2.2.1. Железнодорожный транспорт
Железнодорожный транспорт наиболее развит в России. По протяженности железнодорожного полотна (87 157 км, треть из которых
электрифицирована) Россия находится на втором месте после США
(226 427 км).
В европейской части страны железнодорожная сеть имеет радиальный вид, железные дороги сходятся к Москве. Первая крупная
железнодорожная магистраль Санкт-Петербург – Москва вступила
в строй в 1851 года. Тогда же началось строительство железных дорог
из Санкт-Петербурга в южном направлении.
В азиатской части страны железнодорожная сеть имеет широтное
простирание и небольшую плотность. Важнейшая магистраль – Транссибирская – начала строиться в 1892 году одновременно от Челябинска через Новониколаевск (Новосибирск) на Красноярск и Иркутск
и от Владивостока на Хабаровск, сквозное движение по ней было открыто в 1916 году.
В 1913 году была построена ветвь Тюмень – Омск – Екатеринбург.
Позже были построены широтные дублеры Транссибирской магистрали: линия Карталы – Астана – Павлодар – Барнаул – Артышта,
которая в середине XX века была продолжена до Усть-Кута (через
Новокузнецк, Абакан, Тайшет, Братск); линия Семипалатинск –
Барнаул – Новосибирск; Байкало-Амурская магистраль.
В 1970–1980-х годах для освоения нефтяных и газовых ресурсов Западной Сибири была построена железная дорога Тюмень – Сургут –
Уренгой – Ямбург.
20
В настоящее время со странами дальнего зарубежья Россия связана только через Белоруссию и Украину (за исключением Калининградской области, которая сама является анклавом). Украине сейчас
принадлежит и морская железнодорожная переправа Ильичевск –
Варна (Болгария).
Расширяется объем грузов, перевозимых через территорию Финляндии и ее порты (чему способствует одинаковая ширина колеи).
Для этого строится железная дорога Кочкома – Ледмозеро и далее
к железным дорогам Финляндии.
Высокоскоростное железнодорожное сообщение в России играет
большую роль как одно из наиболее перспективных направлений
пассажирских перевозок. Проведенные еще в 1990 году исследования показали, что, благодаря объединению крупных городов в европейской части России единой высокоскоростной сетью, появляется
возможность сократить число авиарейсов между этими городами
и перевести их на обслуживание между европейской и азиатской
частями страны, тем самым повышая подвижность населения.
Высокоскоростное железнодорожное сообщение России началось
в 2009 году и имеет предысторию в виде ограниченно организованного в СССР скоростного сообщения. Первоначально высокоскоростное железнодорожное сообщение было запущено с использованием
реконструированных имевшихся железнодорожных путей, а затем
было начато создание национальной системы высокоскоростного
движения (НСВД) на базе вновь сооружаемых высокоскоростных
железнодорожных магистралей (ВСЖМ).
Национальная система высокоскоростного движения – это совокупность железнодорожной инфраструктуры, подвижного состава
и обеспечивающих объектов (например, железнодорожных депо),
находящихся в пределах определенного государства и предназначенных для обеспечения перемещения высокоскоростных пассажирских
составов между городами со скоростями от 250 км/ч.
Первой линией НСВД в России должна стать ВСЖМ-1, связывающая Москву, Тверь и Санкт-Петербург. Магистраль ВСЖМ-1
планировалось построить к чемпионату мира по футболу 2018 года.
Кроме того, предполагается строительство ВСЖМ-2, которая пройдет от Москвы через Владимир, Нижний Новгород и Казань до Екатеринбурга (рис. 2.2 – перспективные направления указаны белыми
линиями).
21
2.2.2. Морской транспорт
Этому виду транспорта принадлежит главная роль в межгосударственном грузообороте. Важность морского транспорта для России
определяется ее положением на берегах трех океанов и протяженностью морской границы 42 тысячи километров. Основные порты:
на Черном море – Новороссийск, Таганрог, Туапсе; на Балтийском
– Калининград, Балтийск, Санкт-Петербург, Выборг; на Баренцевом – Мурманск; на Белом – Архангельск; на Японском – Ванино,
Владивосток, Находка, Порт Восточный.
2.2.3. Речной транспорт
Внутренние речные судоходные пути России составляют 80 тысяч
километров. Удельный вес внутреннего водного транспорта в общем
грузообороте составляет 3,9%. Роль речного транспорта резко повышается в ряде регионов Севера, Сибири и Дальнего Востока.
Основным в России является Волго-Камский речной бассейн,
на который приходится 40% грузооборота речного флота. Благодаря
Волго-Балтийскому, Беломорско-Балтийскому и Волго-Донскому
каналам Волга стала стержнем единой водной системы европейской
части России, а Москва – «портом пяти морей».
К другим важным рекам европейской России относятся Северная
Двина с притоками, Сухона, Онега, Свирь, Нева.
В Сибири основные реки – Енисей, Лена, Обь и их притоки. Все
они используются для судоходства и сплава леса, перевозки продовольствия и промышленных товаров в отдаленные регионы. Значение сибирских речных путей весьма велико вследствие неразвитости
железных дорог (особенно в меридиональном направлении). Реки
связывают южные районы Западной и Восточной Сибири с Заполярьем. По Оби и Иртышу транспортируется нефть из Тюмени. Обь
судоходна на протяжении 3600 км, Енисей – 3300 км, Лена – 4000 км
(навигация продолжается 4-5 месяцев). Порты нижнего течения Енисея – Дудинка и Игарка – доступны для морских судов, следующих
Северным морским путем. Крупнейшие перевалочные пункты грузов
с рек на железные дороги – Красноярск, Братск, Усть-Кут.
Важнейшей речной магистралью Дальнего Востока является Амур.
Судоходство осуществляется на всем протяжении реки.
22
23
Рис. 2.2. Карта Российской Федерации
2.2.4. Трубопроводный транспорт
Развитие трубопроводного транспорта в России началось в конце
50-х гг. XX века. Важнейшими транспортируемыми грузами являются сырая нефть, природный и попутный газ. Транспортировка
нефтепродуктов, жидких и газообразных химикатов перспективно, но в настоящее время продуктопроводы не получили большого
распространения. В России преобладают трубопроводы большого
диаметра (1220 и 1420 мм) и большой протяженности в широтном
направлении.
Крупные нефтепроводы
1. Нефтепровод «Дружба» – крупнейшая экспортная магистраль
России (Альметьевск – Самара – Унеча – Мозырь – Брест
и далее в страны Восточной и Западной Европы).
2. Альметьевск – Нижний Новгород – Рязань – Москва.
3. Нижний Новгород – Ярославль – Кириши.
4. Самара – Лисичанск – Кременчуг – Херсон – Снегиревка –
Одесса.
5. Сургут – Тюмень – Уфа – Альметьевск.
6. Нижневартовск – Самара.
7. Сургут – Полоцк.
8. Александровское – Анжеро-Судженск.
9. Красноярск – Ангарск.
10. Сургут – Омск – Павлодар – Чимкент – Чарджоу.
Крупнейшие газопроводы
1. Газопровод Саратов – Москва – первый газопровод в России
протяженностью 840 км.
2. Ставрополь – Москва.
3. Краснодарский край – Ростов-на-Дону – Серпухов – Ленинград.
4. Средняя Азия – Урал.
5. Медвежье – Надым – Тюмень – Уфа – Торжок.
6. Надым – Пунга – Пермь.
7. Уренгой – Сургут – Тобольск – Тюмень – Челябинск.
8. Крупнейшая в мире система газопроводов Уренгой – Помары
– Ужгород – страны Восточной и Западной Европы (4451 км),
9. Газопровод, проходящий от Оренбурга через Украину в страны Восточной и Западной Европы.
Строящиеся газопроводы: «Северный поток» (Nord Stream) – напрямую поставляет природный газ из России в Европу по дну Балтий24
ского моря. Первая нитка протяженностью 1224 км и 962 км второй
нитки построены.
«Южный поток» (South Stream) – по дну Черного моря из порта
Джубга в болгарский порт Варна. Далее его две ветви пройдут через
Балканский полуостров в Италию и Австрию, хотя их точные маршруты пока не утверждены (рис. 2.3).
Северный поток (Nord Stream)
Южный поток (South Stream)
Рис. 2.3. Схемы новых газопроводов
Согласно планам, газопровод «Южный поток» должен вступить
в строй к 2015 году, планируемая мощность составит 63 млрд кубометров газа в год на Балканы.
2.2.5. Автомобильный транспорт
Автотранспорт в России развит относительно слабо – занимает
одно из последних мест по объему грузооборота. Это вызвано высокой стоимостью строительства дорог в сложных природных условиях и огромной территорией. По плотности автомобильных дорог
Россия уступает даже большинству развивающихся стран. Общая
протяженность автодорог – 910 тыс. км, из них 745 тыс. км покрыты
асфальтом (в подавляющем большинстве не соответствуют мировым
стандартам), из них 45,4 тыс. км относятся к дорогам федерального
значения. Тем не менее, автомобильный транспорт имеет неоспоримое преимущество – мобильность, а для пассажиров – комфорт, что
создает перспективы для его развития.
2.2.6. Воздушный транспорт
Воздушный транспорт является самым дорогим с точки зрения
энергозатрат, приходящихся на перевозку единицы груза, что ограничивает его грузовое применение (скоропортящиеся грузы), большее
25
значение он имеет для пассажироперевозок. В районах Крайнего
Севера важную роль играют вертолеты, которые в основном перевозят грузы и пассажиров на производственные объекты, используются
для срочной медицинской помощи и т. д.
Основными центрами авиасообщения являются Москва, СанктПетербург, курорты Северного Кавказа, Екатеринбург, Новосибирск,
Иркутск, Хабаровск, Владивосток.
В России самые протяженные в мире авиатрассы:
1. Москва – Екатеринбург – Новосибирск – Иркутск – Хабаровск –
Владивосток.
2. Москва – Новосибирск – Иркутск – Якутск – Магадан –
Петропавловск-Камчатский.
3. Санкт-Петербург – Екатеринбург – Новосибирск – Иркутск –
Хабаровск – Владивосток.
4. Санкт-Петербург – Пермь – Омск – Новосибирск – Иркутск –
Якутск – Магадан – Петропавловск-Камчатский.
2.2.7. Промышленный транспорт
К промышленному транспорту относится транспорт необщего пользования и технологический транспорт, выполняющий
производственно-технологические перевозки грузов на внутренних
дорогах промышленных предприятий и организаций, комплексов зданий и сооружений, транспортных служб, и не выходящий на дороги
общего пользования. В соответствии со строительными нормами и
правилами (СНиП 2.05.07–91) в промышленный транспорт входят:
1) железнодорожный транспорт с колеей 1520 мм и 750 мм;
2) технологический автомобильный транспорт, включая моторные
тележки шириной до 2,1 м, предназначенные для межцеховых перевозок: аккумуляторные (погрузчики, тягачи с прицепами, электрокары) и с двигателями внутреннего сгорания (автопогрузчики, автокары и тягачи с прицепами);
3) гидравлический транспорт;
4) канатный подвесной транспорт;
5) конвейерный транспорт.
2.2.8. Общественный транспорт
Во внутригородских перевозках пассажиров в России лидируют автобусы. В крупнейших городах также налажено трамвайное
и троллейбусное сообщение. Эксплуатационная длина трамвайных
и троллейбусных линий составляет более 7,6 тыс. км.
Самой протяженной трамвайной сетью в мире располагает СанктПетербург (более половины находится в аварийном состоянии).
26
В семи крупнейших городах России – Москве, Санкт-Петербурге,
Нижнем Новгороде, Самаре, Екатеринбурге, Новосибирске и Казани – действует метрополитен. Суммарная эксплуатационная длина
метрополитенных путей составляет почти 390 км. Вследствие развития многоэтажного строительства в крупных городах все большее
внимание получает такой вид транспорта, как лифт.
2.3. Транспортные узлы
На территории России можно выделить два типа транспортных
узлов – узлы международного и федерального уровня. Зона влияния
транспортных узлов распространяется на крупные экономические
районы: Сибирь, Дальний Восток, Урал, Поволжье, Центральную
Россию, Юг России, Северо-Запад России.
К федеральным узлам относятся Москва, Санкт-Петербург, Калининград, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Екатеринбург, Новосибирск, Владивосток.
Существуют также узлы регионального (межрегионального) значения, зона их влияния распространяется на один, два, три субъекта
Российской Федерации (республика, край, область, округ).
Федеральные и региональные транспортные узлы взаимно дополняют друг друга: грузы с определенной территории первоначально
аккумулируются в региональном узле в необходимых для формирования маршрутного направления объемах, а потом централизованно
доставляются в федеральный транспортный узел, что позволяет сократить порожний ход транспорта.
2.4. Транспортные коридоры
Путь из Европы в Азию через Россию – кратчайший, поэтому для
нее экономически целесообразно развитие транспортных коридоров.
В настоящее время по территории России проходят три панъевропейских транспортных коридора: первый (Хельсинки – Таллин – Рига –
Каунас и Клайпеда – Варшава и Гданьск), второй (Берлин – Познань –
Варшава – Брест – Минск – Смоленск – Москва – Нижний Новгород) и девятый (Хельсинки – Выборг – Санкт-Петербург – Псков –
Москва – Калининград – Киев – Любашевка – Кишинев – Бухарест –
Димитровград – Александрополис), а также нефтепровод «Дружба».
27
Стратегически важными являются Транссибирская магистраль,
паромные линии на Балтике, коридор для доставки грузов с Тихоокеанского побережья США в Китай через российские порты Приморья,
а также воздушное пространство России (рис. 2.4).
2.5. Управление системой
В результате реформирования федеральных органов исполнительной власти, осуществленной в соответствии с Указом Президента
Российской Федерации от 09.03.2004 г. № 314 «О системе и структуре
федеральных органов исполнительной власти», произошло слияние
Министерства транспорта, Министерства путей сообщения и Министерства связи в одно общее Министерство транспорта Российской
Федерации.
2.6. Транспортное законодательство
Основными актами транспортного законодательства являются:
1. Гражданский кодекс Российской Федерации.
2. Устав железнодорожного транспорта Российской Федерации
(Федеральный закон № 18-ФЗ от 10.01.2003 г.).
3. Воздушный кодекс Российской Федерации (Федеральный
закон № 60-ФЗ от 19.03.1997 г.).
4. Кодекс торгового мореплавания Российской Федерации (Федеральный закон № 81-ФЗ от 30 апреля 1999 г.).
5. Кодекс внутреннего водного транспорта Российской Федерации (Федеральный закон № 24-ФЗ от 7 марта 2001 г.).
6. Устав автомобильного транспорта и городского наземного
электрического транспорта (Федеральный закон № 259-ФЗ
от 8 ноября 2007 г.).
7. Федеральный закон «О транспортно-экспедиционной деятельности» № 87-ФЗ от 30 июня 2003 г.
8. Конвенция о договоре международной перевозки грузов.
Важным элементом транспортного законодательства являются
правила перевозок и тарифные руководства.
Презентация темы на 10 слайдах.
28
29
Рис. 2.4. Международные транспортные коридоры России
Лекция 3
СТРУКТУРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.
ПРОДУКЦИЯ ТРАНСПОРТА И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ
3.1. Структура железнодорожного транспорта
В
рамках проводимой структурной реформы на железнодорожном транспорте, с созданием условий для отделения
деятельности по предоставлению услуг инфраструктуры от
перевозочной деятельности и появлением конкурентной среды, структура компании трансформируется в вертикально-ориентированный
холдинг.
На декабрь 2012 года в структуру компании входят:
– железные дороги;
– Дирекция управления движением;
– Дирекция тяги;
– Моторвагонная дирекция;
– Дирекция пригородных перевозок «Транском»;
– Дирекция железнодорожных вокзалов;
– Дирекция скоростного сообщения;
– Центр фирменного транспортного обслуживания;
– Дирекции по управлению терминально-складским комплексом;
– «Росжелдорснаб»;
– «Трансэнерго»;
– Институт технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта «ГИПРОТРАНСТЭИ»;
– Центр инновационного развития;
– Центр корпоративного учета и отчетности «Желдоручет»;
– Центр научно-технической информации и библиотек;
– Центр организации труда и проектирования экономических
нормативов;
– Дирекция по комплексной реконструкции железных дорог
и строительству объектов железнодорожного транспорта;
30
– Дирекция по ремонту тягового подвижного состава;
– Дирекция по эксплуатации и ремонту путевых машин;
– Дирекция по строительству сетей связи;
– Дирекция по ремонту грузовых вагонов;
– Дирекция по ремонту пути;
– Дирекция по тепловодоснабжению;
– «Трансинформ»;
– Главный вычислительный центр;
– Центральная станция связи;
– Центр обследования и диагностики инженерных сооружений;
– Дирекция социальной сферы;
– Дирекция медицинского обеспечения;
– научные институты и проектные организации.
Принадлежащая ОАО «РЖД» железнодорожная сеть разделена
между 16 филиалами:
– Восточно-Сибирская железная дорога;
– Горьковская железная дорога;
– Дальневосточная железная дорога;
– Забайкальская железная дорога;
– Западно-Сибирская железная дорога;
– Калининградская железная дорога;
– Красноярская железная дорога;
– Куйбышевская железная дорога;
– Московская железная дорога;
– Октябрьская железная дорога;
– Приволжская железная дорога;
– Свердловская железная дорога;
– Северная железная дорога;
– Северо-Кавказская железная дорога;
– Юго-Восточная железная дорога;
– Южно-Уральская железная дорога.
Каждый филиал (железная дорога) в своей структуре имеет предприятия дорожного подчинения и состоит из регионов. C 1 января
2011 года отменена подструктура отделений на всех железных дорогах. С переходом на безотделенческую систему работы каждая дорога состоит из регионов, возглавляемых заместителем начальника
дороги по региону.
Специфика работы железных дорог, связанная с размещением их
по всей территории страны, необходимостью обеспечения регулярного движения поездов при любых условиях и четкого взаимодействия
всех звеньев железнодорожного конвейера, требует особой структуры
31
управления, организованной по производственно-территориальному
принципу. Благодаря этому обеспечиваются конкретность руководства и возможность проведения единой технологической политики на всей сети железных дорог страны. Единое централизованное
руководство работой железнодорожного транспорта осуществляет
Открытое акционерное общество «Российские железные дороги»
(ОАО «РЖД») во главе с советом директоров. Совету директоров
подчиняется правление ОАО «РЖД» во главе с президентом акционерного общества.
В составе ОАО «РЖД» образовано свыше 30 департаментов и управлений, которые руководят в оперативном и техническом отношениях
деятельностью железных дорог по следующим отраслям: автоматика
и телемеханика, вагонное хозяйство, дальние пассажирские перевозки, коммерческая работа в сфере грузовых перевозок, локомотивное
хозяйство, управление перевозками, электрификация и электроснабжение и др.
В управлениях железных дорог имеются службы и отделы по отраслям, в основном соответствующие департаментам ОАО «РЖД».
3.2. Продукция транспорта
и экономические показатели работы
В отличие от других отраслей промышленности транспорт не производит новых продуктов. Продукцией транспорта является перевозка
пассажиров и грузов.
Для оценки перевозочной работы используются следующие
основные показатели.
Число отправленных (перевезенных) пассажиров –
ленный период времени (месяц, квартал, год).
∑A за опреде-
Число отправленных (перевезенных) грузов – ∑P за определенный
период времени (месяц, квартал, год).
Грузооборот, представляющий собой сумму произведений массы
перевезенных грузов ∑P на расстояние (дальность) l перевозки ∑Pl
в тонно-километрах (ткм).
Пассажирооборот, представляющий собой сумму произведений
числа перевезенных пассажиров ∑A на расстояние (дальность) l перевозки ∑Al в пассажиро-километрах (пасс.-км).
32
Приведенная продукция транспорта – определяется как сумма
тонно-километров и пассажиро-километров: ∑Plпр = ∑Pl + k∑Al,
в приведенных тонно-километрах, где k – коэффициент перевода
пассажиро-километров в тонно-километры (определяется соотношением себестоимости перевозок одного ткм и одного пасс.-км,
в большинстве случаев принимают равным 2, что соответствует учету
труда на выполнение грузопассажирских перевозок).
Грузонапряженность железных дорог (Г) – характеризуется средним количеством выполненных тонно-километров или приведенных
тонно-километров, приходящихся на 1 км железнодорожной длины Lэкс:
Г=
∑ Pl
Lэкс
или Г =
∑ Pl + k ∑ Al .
Lэкс
Под эксплуатационной длиной понимают протяжение железнодорожных линий между станциями без учета путей: второго главного,
станционных и других.
Оборот вагона (Ов) – это время от начала погрузки вагона до начала следующей его погрузки.
Производительность труда на железнодорожном транспорте
(П) – это количество тонно-километров и удвоенное количество
пассажиро-километров, приходящихся на одного работника, занятого в перевозках:
П=
∑ Pl + 2∑ Al .
Чэ
Себестоимость перевозок (С) – определяется в денежном выражении отношением эксплуатационных расходов (∑Э) к выполнению
единицы перевозок:
С=
∑Э
∑ Pl
.
пр
Эксплуатационные расходы (∑ Э) на выполнение перевозок
включают в себя: заработную плату с отчислениями на социальное
страхование, топливо и электроэнергию, материалы и запасные части, амортизационные отчисления, прочие затраты.
Прибыль (Пр)– это показатель, который характеризует всю хозяйственную деятельность железных дорог и предприятий транспорта:
33
Пр = ∑Д – ∑Э,
где ∑Д – суммарные доходы, т. е. средства, полученные предприятием за произведенную работу и услуги.
Рентабельность (Р) – это показатель, равный отношению прибыли к стоимости производственных фондов (сумма стоимости основных фондов (ОФ) и оборотных средств (ОБС), %:
Р=
Пр
ОФ + ОБС
⋅100 .
К основным производственным фондам относятся производственные и служебные здания, сооружения (путь, линии электропередачи и др.), подвижной состав, приборы, механизмы, станки,
оборудование и др.
К оборотным средствам относят оборотные производственные
фонды (материалы, сырье, топливо, запасные части) и фонды обращения (запасы готовой продукции на складе, денежные средства
на расчетном счете и др.).
Презентация темы на 4 слайдах.
34
Лекция 4
ПОНЯТИЯ О ГАБАРИТАХ
Д
ля безопасного движения поездов необходимо, чтобы локомотивы, вагоны и грузы на открытом подвижном составе
могли свободно проходить мимо устройств и сооружений,
расположенных вблизи пути, не задевая их, а также мимо следующего
по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечивается габаритом приближения строений и габаритом подвижного
состава.
Габаритом приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны входить никакие части
сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия
с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии,
контактные провода с деталями крепления, поворачивающаяся часть
колонки при наборе воды и др.) (рис. 4.1 – I).
Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя
наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не
только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий
максимальные нормируемые износы (рис. 4.1 – II, III).
Габарит приближения строений С применяется при строительстве
новых линий, постройке вторых путей, электрификации железных
дорог и других видах реконструкции общей сети и подъездных путей
(от станции их примыкания до территории предприятия).
Ширина габарита приближения строений С составляет 4900 мм.
В габарите для перегонов на расстоянии от оси пути 1745 мм предусмотрен скос высотой 1070 мм от уровня верха головки рельса для
перил на мостах, эстакадах и других искусственных сооружениях.
Расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь
строящиеся здания, заборы, опоры контактной сети и линий связи)
составляет 3100 мм. Государственным стандартом установлен также
габарит Сп, отличающийся от габарита С отдельными размерами (например, высота для габарита Сп равна 5500 мм). Требованиям этого
габарита должны удовлетворять сооружения и устройства депо, ма35
стерских, грузовых районов, складов, портов, промышленных предприятий, а также между территориями этих предприятий, т. е. там,
где скорости движения сравнительно невысоки.
1020/1120
2450
2450
3100
3100
4300
5400
Для зданий,
сооружений
В местах, где
электрификация
исключена
1600
3200
5550
6900/6750
1600
Уровень верха головок рельсов
На перегонах
1000/1100
6400/6250
На станциях
Для вновь строящихся
устройств
2900
2900
Для устройств на перегонах
и станционных путях
Для тoннелей
и перил на мостах
Для фундаментов, кабелей,
трубопроводов
Рис. 4.1. Схема построения габаритов:
I – габарит приближения строений С; II – габарит подвижного состава;
III – подвижной состав. В числителе – высота габарита для контактной
подвески с несущим тросом, в знаменателе – без него.
Действующий ГОСТ 9238 – 83 установил шесть единых для вагонов и локомотивов габаритов подвижного состава: Т, 1-Т, 0-Т
(1-ВМ), 01-Т (0-ВМ), 2-Т (02-ВМ), 03-Т (03-ВМ) и ввел два новых
габарита ТЦ и ТПР.
Подвижной состав габарита 1-Т допускается к обращению по
всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям и путям промышленных предприятий, а подвижной состав габарита Т –
по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных предприятий, сооружения и устройства на которых отвечают
36
требованиям габаритов С (с очертанием верхней части для неэлектрифицированных линий) и Сп. Габариты 1-ВМ, 0-ВМ, 02-ВМ и 03-ВМ
установлены для подвижного состава, допускаемого к обращению по
железным дорогам колеи как 1520 (1524), так и 1435 мм.
Расстояния между осями смежных путей определяются условиями
обеспечения безопасности движения поездов и личной безопасности людей, находящихся на междупутьях. При этом учитываются соответствующие размеры габаритов подвижного состава и приближения строений.
Согласно ПТЭ расстояния между осями путей на прямых участках
должны быть не менее указанных, мм:
на перегонах двухпутных линий…………………………......... 4100
на трех- и четырехпутных линиях между осями второго
и третьего путей…………………………………………………….......... 5000
на станциях между осями смежных путей…………………... 4800
на путях второстепенных и грузовых районов…………..... 4500.
Расстояние между осями второго и третьего путей 5000 мм позволяет оставить в междупутье инвентарь и инструмент для ремонта
пути при следовании поездов по этим путям (рис. 4.2).
1520 мм
1520 мм
Не менее 4100 мм
1520 мм
Не менее 5000 мм
Рис. 4.2. Трехпутный участок железной дороги
Между осями путей, предназначенных для непосредственной перегрузки грузов из вагонов в вагон, может быть допущено расстояние
3600 мм. В кривых участках размеры междупутья, а также расстояние
между осью пути и габаритом приближения строений, зависящие
от радиуса кривой, скорости движения, месторасположения пути
(перегон или станция) и других факторов, устанавливаются согласно
37
нормам, приведенным в указаниях по применению габаритов приближения строений.
Железные дороги принимают к перевозке и негабаритные грузы,
которые, будучи погружены на открытый подвижной состав, выходят
за пределы габарита погрузки.
Габаритом погрузки называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен размещаться груз (с учетом упаковки и крепления) на открытом
подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном
пути. Негабаритные грузы могут быть перевезены при принятии специальных мер предосторожности. Для проверки габаритности грузов,
погруженных на открытый подвижной состав, их пропускают через
габаритные ворота. Габаритные ворота представляют собой раму,
внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет ворота, не касаясь планок, то габарит не нарушен. Изменение положения
планки укажет на место, не соответствующее габариту. В зависимости
от высоты, на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены
зоны нижней, боковой и верхней негабаритности (рис. 4.3).
Габарит С
1100
1120
1120
Позициями 1, 2, 3, 4, 5 и 6
обозначены зоны
соответствующих степеней
негабаритности груза
1020
1600
880
5300
620
Зона верхней
негабаритности
1480
4700
4500
1700
4360
3700
3400
2800
1625
2080
6
5
4
3
2
1
2000
1850
1800
2240
2450
Зона нижней
негабаритности
380
480
1230
1400
1700
1760
1920
150
1230
4603
Зона боковой
негабаритности
4300
4000
6250
4000
Габарит подвижного
состава 1-Т
5550
6750
Зона совместной
верхней и боковой
негабаритности
Рис. 4.3. Зоны негабаритности груза
38
Уровень верха
головки рельсов
Кроме того, для более точного определения условий пропуска
грузов при наличии верхней негабаритности на двухпутных линиях
дополнительно введена зона совместной боковой и верхней негабаритности. Порядок определения негабаритности грузов, приема их
к перевозке и погрузке, отправления и следования поездов изложен
в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов по
железным дорогам колеи 1520 мм.
Презентация темы на 3 слайдах.
39
Лекция 5
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ПУТИ
5.1. Основы проектирования и постройки железных
дорог. Трасса, план и продольный профиль пути.
Значение пути в работе железных дорог, его основные
элементы. Земляное полотно и его поперечные профили.
Водоотводные устройства. Искусственные сооружения,
их виды и назначение
5.1.1. Основы проектирования и постройки железных дорог
елезнодорожные линии сооружаются для освоения новых
районов и их природных богатств, для разгрузки грузонапряженных направлений, сокращения пути и времени
следования пассажиров и грузов. Новые линии могут существенно
отличаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерами и характеру перевозок. В зависимости от этих факторов технические требования и нормы, которыми руководствуются при разработке
проектов железнодорожных линий, дифференцированы.
Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством при проектировании, предусматривают деление новых железных дорог и подъездных путей колеи 1520 мм на несколько категорий. От категории линии зависят основные параметры и технические
условия ее проектирования, мощность всех устройств линии.
В связи со значительным сокращением перевозочной работы
в 1997 году введена новая система категорий действующих железнодорожный линий.
К первой категории относятся магистрали федерального значения, связывающие между собой основные экономические районы
и промышленные центры страны, а также входящие в международные
транспортные коридоры, подходы к важнейшим морским портам, участки с интенсивным пригородным движением, с приведенной грузонапряженностью 30 млн ткм/км и выше, а также направления и участки
с размерами дальнего пассажирского движения более 20 пар в сутки.
Ж
40
Ко второй категории относятся федеральные линии с грузонапряженностью от 15 до 30 млн ткм/км.
К третьей категории относятся линии регионального значения,
осуществляющие внутри- и межобластные связи с грузонапряженностью от 5 до 15 млн ткм/км.
К четвертой категории отнесены линии местного значения, обслуживающие предприятия и население в районе их тяготения с расчетной годовой приведенной грузонапряженностью до 5 млн ткм/км,
а также малодеятельные железнодорожные линии и участки.
Малодеятельные убыточные линии делятся, в свою очередь,
на четыре основных типа:
1) тупиковые линии с выходами на сеть с преобладанием местных перевозок немассовых грузов, отправляемых или получаемых многими грузоотправителями и грузополучателями;
2) тупиковые линии с преобладанием перевозок грузов, отправляемых или получаемых одним грузовладельцем или небольшой группой грузовладельцев;
3) линии с преобладанием пассажирского движения;
4) тупиковые линии нормальной колеи, построенные для вывоза природных ресурсов и утратившие свое значение в связи
с исчерпанием этих ресурсов.
5.1.2. Трасса, план и продольный профиль пути
Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна.
Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом,
а развертка трассы на вертикальную плоскость – продольным профилем линии. Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути и других устройств железной дороги,
а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода. Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса,
представляющая собой прямую в плане. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода
естественных препятствий (горы, озера, болота и т. п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируют
в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный
профиль – в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами (рис. 5.1).
41
Гора
ВУ
КК
НК
Лес
φ
R
А
R
Б
План
пути
КК
НК
ВУ
Озеро
Площадка
Уклон
Профиль
пути
Рис. 5.1. План и профиль железнодорожной линии:
НК – начало кривой; ВУ – вершина угла поворота; НК – конец кривой:
R – радиус кривой; φ – угол поворота
Основными параметрами кривой являются: угол поворота φ, зависящий от условий местности; радиус R, обусловленный категорией
линии; длина кривой:
K =
πRϕ
π.
180
Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения и удлинения линии, повышают сопротивление движению, боковой износ рельсов и колес подвижного состава, ухудшают
видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет
ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обеспечения безопасности при
выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети.
Поэтому при проектировании новых железных дорог, в зависимости
от категории линии и местных условий, выбирают радиусы кривых,
соответствующие будущей категории железнодорожной линии.
Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов
его элементов и их длиной. Крутизна i, измеряемая в тысячных долях,
42
представляет собой частное от деления разности h отметок конечных
точек элемента профиля на его длину l (рис. 5.2).
Т – сила тяги
ЦТ
Wi
h
α
Qi
Q
α
l
Рис. 5.2. Расчетная схема для определения крутизны уклона
Так, если h = 5 м, а l = 5000 м, то i = 5/5000 = 0,001= 1 о/оо. Говорят –
уклон одна тысячная. От каждой единицы промилле дополнительное сопротивление движению равно 1 кгс/т. Из рис. 5.2 видно, что
крутизна уклона создает дополнительное сопротивление движению
поезда:
W = Qsinα ≈ Qtgα = Qi · 10–3,
где Q – масса поезда; i – число тысячных подъема.
От крутизны уклона зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся обеспечить возможно меньшее ее
значение. Одним из основных параметров железнодорожной линии
является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший
затяжной подъем, по величине которого устанавливают норму массы
поезда при одиночной тяге и минимальной расчетной скорости движения. В сложных топографических условиях, когда на протяжении
не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который
поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами.
43
5.1.3. Значение пути в работе железных дорог, его основные
элементы
Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений,
предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной
скоростью. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность
движения поездов, а также эффективность использования технических средств железных дорог.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами,
а также комплекс производственных подразделений и хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его плановопредупредительного ремонта. Структурными подразделениями
путевого хозяйства являются дистанции пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции.
Путевое хозяйство – одна из наиболее важных отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства
в системе железнодорожного транспорта весьма значителен: на его
долю приходится более 50 % всех основных средств железных дорог
и свыше 20 % общей численности работников.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений.
Нижнее строение пути включает в себя земляное полотно (насыпи,
выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.).
К верхнему строению пути относятся: балластный слой, шпалы,
мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения.
Железнодорожный путь функционирует при различных погодных условиях, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этом согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ)
все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее
строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости
и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов со скоростями, установленными на данном участке.
Для выполнения указанных требований постоянно проводятся
работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы
тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бессты44
ковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных
переводов и др.
5.1.4. Земляное полотно и его поперечные профили.
Водоотводные устройства
Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли
и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных
и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не
укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации
работ. Выполнение указанных требований достигается правильным
выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному
отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется
поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять
собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпьполувыемку.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 5.3.
Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы,
называется основной площадкой. На однопутных линиях основная
площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м
и высотой 0,15 м, а на двухпутных – форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время
дождя и таяния снега.
На двух- и многопутных линиях ширина основной площадки увеличивается на расстояние между осями крайних путей (на двухпутных
линиях – на 4,1 м, а на трехпутных – на 9,1 м).
Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется
бровкой земляного полотна, а откоса с основанием – подошвой откоса. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее
основания по оси.
45
0,02...0,04
7,1
2,3
7,0
3
4
0,15
≥ 0,6
2
h
1
Ось будущего
второго пути
4,1
0,02...0,04
7
l
6
5
3,0
≥ 0,6
Рис. 5.3. Типовой нормальный профиль насыпи:
1 – водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4 – бровка
земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – подошва насыпи;
h – расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи;
l – длина горизонтальной проекции откоса насыпи;
h/l – крутизна откоса
Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется с помощью продольных водоотводных
канав шириной (по дну) и глубиной не менее 0,6 м, которые при
поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон,
а при большем уклоне – только с нагорной стороны.
Если насыпь возводится из местного грунта, находящегося рядом
с ней, то для отвода воды от полотна используются образующиеся
при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну
резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее
0,002.
Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Со стороны будущего второго пути на однопутных линиях ширина бермы составляет не менее 7,1 м, а с противоположной стороны – не менее 3 м. Для обеспечения отвода воды от
насыпи берма имеет уклон 0,02 ...0,04.
Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 5.4.
Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи.
С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках
создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами.
Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон
дна 0,002. Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом
выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами.
46
3
≥ 0,6
0,02...0,04
0,02...0,04
0,5
≥ 0,6
5
4
1,0
b0
0,4
6
2,3
0,15
2
Ось будущего
второго пути
1
Рис. 5.4. Типовой поперечный профиль выемки:
1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет1;
5 – кювет; 6 – бровка откоса; b0 – ширина обреза
Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных
вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между
кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным
уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву.
В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо
водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут
быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными,
а по форме – трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми
и треугольными.
5.1.5. Искусственные сооружения, их виды и назначение
Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных
линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных
городских территорий, а также безопасный переход людей через пути
и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели,
подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски
и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.
1
Банкет – невысокий земляной вал вдоль верхнего края выемки, служащий для
защиты бровки и откоса выемки от стекания в нее воды. Отсыпается из ближайшего
грунта при разработке откоса выемки. Поверхность его планируется со скатом 0,01—
0,02 в сторону от пути; откос же в сторону выемки делается с уклоном 1 : 1 или 1 : 1,5;
между верхним ребром откоса выемки и подошвой откоса банкета оставляется полоса шириной не менее 1 м. При крутизне местности более 1 : 5 банкет не отсыпается,
так как в этом случае его трудно удержать от сползания или смыва водой.
47
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для
пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих
давление на грунт. Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные – быками. Мост разделяется опорами на пролеты (рис. 5.5).
L
1
2
4
3
l1
5
l3
l2
ГВВ
ГМВ
Рис. 5.5. Основные элементы конструкции моста:
1 – береговая опора (устой); 2 – неподвижная опора; 3 – подвижная опора;
4 – пролетное строение; 5 – промежуточная опора (бык); L – полная
длина моста; l1 + l2 + l3 – отверстие моста; ГВВ – горизонт высоких вод;
ГМВ – горизонт меженных (средних) вод
а
б
в
Рис. 5.6. Конструкции железнодорожных мостов:
а – с ездой поверху; б – с ездой понизу; в – смешанное расположение
(посередине)
48
Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах
различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним – продольные балки, образующие
проезжую часть.
Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост
называют с ездой поверху, если на уровне нижнего – с ездой понизу;
кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине (рис. 5.6).
Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают
независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях (рис. 5.7, а).
а
б
в
Рис. 5.7. Путепровод (а), виадук (б) и эстакада (в)
Виадуки сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий
(рис. 5.7, б).
49
Эстакады создают вместо больших насыпей в городах, где они
меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними,
а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды (рис. 5.7, в)
Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших
водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные,
металлические, бетонные и железобетонные трубы (рис. 5.8, а).
а
б
Рис. 5.8. Вид трубы (а) и тоннеля (б)
При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели (рис. 5.8, б). Их создают и для безопасного перехода
людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных
пунктах пригородных поездов.
Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению подразделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образовавшееся после удаления породы при сооружении
тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, – обделкой. В слабых грунтах во избежание
обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условиях –
из металла.
Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на
крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены,
а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва
при паводках и повреждения льдом – регуляционные сооружения
(рис. 5.9), состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют
каменным мощением или бетонными плитами.
50
2
1
3
4
Рис. 5.9. Регуляционные сооружения:
1 – грушевидная дамба; 2 – траверсы; 3 – шпоровидная дамба;
4 – голова дамбы
В горах, в местах возможных обвалов сооружают специальные
галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков – селеспуски.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений
являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных
сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому
их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо,
чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе
с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов
с наибольшей скоростью, установленной для данного участка.
Презентация на 11 слайдах.
51
5.2. Устройство верхнего строения пути и его элементы.
Бесстыковой путь
Верхнее строение пути (ВСП) служит для направления движения
подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес
и передачи их на нижнее строение. Верхнее строение пути (рис. 5.10) представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья.
3200
+8
1520 –4
1
2
3
4
5
5400
7000
Рис. 5.10. Элементы верхнего строения пути:
1 – рельс; 2 – промежуточные рельсовые скрепления; 3 – шпала;
4 – балласт; 5 – дорнит
Рельсы непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шпалы и балластный слой передается на
земляное полотно. Толщина балластного слоя и расстояние между
шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно
не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки (рис. 5.11).
Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой,
укладываемый на основную площадку земляного полотна, покрытую
строительным иглопробивным материалом (геотекстиль) дорнит.
Верхнее строение пути, подверженное воздействию неблагоприятных факторов (проходящие поезда, атмосферные осадки, ветер,
колебания температуры), должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным.
52
Рдин = 100...250 кН
(700...900) МПа
(3,5...4,0) МПа
0,2 МПа
(0,15...0,3) МПа
(0,08...0,1) МПа
(0,08...0,1) МПа
Рис. 5.11. Распределение напряжений между элементами ВСП
5.2.1. Дорнит
Дорнит – это нетканое (реже тканое) геотекстильное полотно.
Геотекстиль дорнит выполняет функцию разделения слоев и позволяет перераспределить напряжение в основании насыпи, увеличить
несущую способность основания, устойчивость откосов, улучшить
условия уплотнения земляного полотна. Также в данном применении
геотекстиля дорнит выполняется функция армирования при проектировании насыпей из грунта повышенной влажности (рис. 5.12).
С геотекстилем
Без геотекстиля
Рис. 5.12. Увеличение несущей способности основания
53
«Геотекстиль» переводится с латыни как наземная ткань. Сам же
«дорнит» имеет уже русские корни. Название этого материала можно
разложить на составляющие части: «дор» – сокращение от слова «дорога», «нит» – сокращение от слова «нити».
Слой из геотекстиля дорнит раскатывают в продольном направлении по всей ширине земляного полотна и укладывают внахлест
(рис. 5.13).
Рис. 5.13. Дорнит и его применение
Основой для производства геотекстиля дорнит служит полиэфирное волокно. В настоящее время насчитывается около пятидесяти видов геотекстильного полотна, отличающегося физико-химическими,
а следовательно, и эксплуатационными характеристиками.
Рабочая температура геотекстиля дорнит составляет от – 60 до + 100°
С, что позволяет применять его на всей территории нашей страны.
5.2.2. Балластный слой
Основным назначением балластного слоя является восприятие
давления от шпал и равномерное распределение его по основной
площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил,
упругости подрельсового основания и возможности выравнивания
рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площадки вода не
должна задерживаться на поверхности балластного слоя. Материал для
балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой
и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не
должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раз54
дуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве
балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для
балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.
Путевой щебень, применяемый на железных дорогах России, выпускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25... 60
и 25... 50 мм. Для балластировки станционных путей и применения
в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также
мелкий щебень с размерами частиц 5...25 мм.
Балластный слой укладывают в виде призмы, которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5. Ширина ее верхней части устанавливается техническими условиями.
Размеры балластной призмы должны обеспечивать устойчивость
рельсо-шпальной решетки и напряжения на поверхности земляного
полотна не выше допускаемых (рис. 5.14).
Согласно экспериментальным и теоретическим исследованиям,
давление выравнивается на глубине 75 см.
[см]
74,5
50,0
35,5
15
60,0
Рис. 5.14. Распределение давления в балластном слое
5.2.3. Шпалы
Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований
и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены также для кре55
пления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи.
Помимо шпал, к подрельсовым основаниям относятся мостовые
и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также
сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными,
упругими и обладать достаточным сопротивлением электрическому
току. Материалом для шпал служит дерево (сосна, ель, пихта, лиственница, кедр, бук, береза), железобетон и металл.
Около 90% всех шпал на железных дорогах составляют деревянные, пропитанные масляными антисептиками, срок службы которых
составляет 15 лет. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм с отклонениями не более ± 20 мм и шириной по верху 150, 160 и 165 мм.
По форме поперечного сечения деревянные шпалы делятся на обрезные (пропилены четыре стороны), полуобрезные (пропилены три
стороны) и необрезные (пропилены две стороны) (рис. 5.15).
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют
эпюрой шпал. На железных дорогах России и стран СНГ применяют
четыре эпюры, соответствующие укладке 1440, 1600, 1840 и 2000 шпал
на 1 км пути.
б
в
180
Тип I
180
180
180
150
Тип I
210
250
250
Тип I
180
a
250
280
230
Тип II
230
230
140
150
150
105
190
Тип III
Тип II
230
260
230
140
Тип III
150
160
130
160
Тип II
195
Тип III
230
250
Рис. 5.15. Формы поперечных сечений деревянных шпал:
а – обрезные; б – полуобрезные; в – необрезные
56
150
150
На железных дорогах России наряду с деревянными получили
широкое распространение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой (рис. 5.16). Их достоинствами являются
долговечность (40…50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути
и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами
и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд. Благодаря
указанным качествам они уже используются на главных путях всех
основных направлений сети, в том числе на участках скоростного
движения поездов.
К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность
крепления рельсов к ним. Для повышения упругости пути с железобетонными шпалами под рельсы укладывают амортизирующие
прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют
рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями. Железобетонные шпалы изготавливают из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой
проволоки периодического профиля диаметром 3 мм. На станциях
метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных
шпал используются полушпалы, заглубленные в бетон.
2016
480
300
203
240
330
406
203
310
< 1:20
1050
145
206
193
230
150
> 1:20
300
2700
Рис. 5.16. Железобетонная шпала Ш-1-1
5.2.4. Рельсы
Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на
шпалы. Кроме того, на участках с автоблокировкой рельсы служат
проводниками сигнального тока, а при использовании электротяги – проводниками обратного тягового тока. Для надежной работы
рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, изно57
соустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они
воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для их
изготовления служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на
несколько типов: Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает рельс, а число –
округленное значение массы, кг, одного погонного метра рельса.
Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная
нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса
считается двутавровая, одновременно обеспечивающая и меньший
расход металла (рис. 5.17).
м
bг
в
bг
hг
1
2
Sпод
hш
hпод
hр
3
Sш
bпод
Рис. 5.17 – Поперечное сечение рельса:
1 – головка рельса; 2 – шейка; 3 – подошва; hp – высота рельса;
hг – высота головки; hш – высота шейки; hпод – высота подошвы;
bгн – ширина нижней части головки; bпод – ширина подошвы;
bгв – ширина верхней части головки; Sш – толщина шейки;
к
S под
– толщина подошвы у края
Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65.
Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки
в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м.
58
В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути, а также
при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38 м). Срок
службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего
по ним груза, до их перекладки в среднем составляет для термически
упрочненных рельсов Р65 – 500 млн т, а для Р50 – 350 млн т. Срок
службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.
5.2.5. Рельсовые скрепления. Противоугоны
Рельсовый путь представляет собой две непрерывные рельсовые
нити, расположенные на определенном расстоянии одна от другой
благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев друг к другу. Рельсы соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений, которые должны обеспечивать надежную
и достаточно упругую их связь, неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускать их продольного смещения
и опрокидывания, а при использовании железобетонных шпал помимо этого электрически изолировать рельсы и шпалы. Существуют
три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные (рис. 5.18).
а
б
в
1
2
1
1
3
2
4
5
6
13
3 4
12
7
4
3
11 10
9 8
Рис. 5.18. Рельсовые скрепления:
а – нераздельное; б – смешанное; в – раздельное скрепление типа
КБ для железобетонных шпал; 1 – рельс; 2 – костыль; 3 – подкладка
металлическая; 4 – шпала; 5 – клеммный прижимной болт; 6 – клемма,
7 – изолирующая втулка; 8 – закладной болт; 9 – анкерная шайба;
10 – прокладка; 11— резиновая подкладка; 12 –плоская шайба;
13 – шайба пружинная двухвитковая
При нераздельном скреплении рельс и подкладки, на которые он
опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями или шурупами. При смешанном скреплении подкладки, кроме того, крепят
59
к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное
скрепление с применением клинчатых подкладок, имеющих уклон
1:20, широко распространено на дорогах нашей страны. Его достоинствами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое
скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому изнашиванию шпал. При раздельном скреплении
рельс соединяют с подкладками жесткими или упругими клеммами и
клеммными болтами, а подкладки крепят к шпалам болтами или шурупами. Достоинства раздельного скрепления (возможность смены
рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным
усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи) способствуют все
более широкому его применению, хотя оно несколько дороже и сложнее по конструкции скреплений других видов. На железных дорогах
России широко распространено раздельное скрепление КБ-65. Его
недостатками являются большое число деталей, значительная масса
и высокая жесткость. Поэтому в настоящее время началось активное внедрение нового бесподкладочного пружинного раздельного
скрепления пониженной жесткости – ЖБР-3-65, у которого масса и
число деталей уменьшены более чем в 1,5 раза (рис. 5.19).
Кроме того, разработано анкерное рельсовое скрепление АРС-4,
наиболее перспективное для пути с железобетонными шпалами. Благодаря отсутствию резьбовых соединений оно не требует обслуживания,
что позволяет существенно сократить затраты на содержание пути.
Рис. 5.19. Бесподкладочное пружинное раздельное скрепление
60
Рельсовые звенья соединяют друг с другом с помощью стыковых
скреплений, основными элементами которых являются накладки,
болты с гайками и пружинные шайбы (рис. 5.20).
а
б
А
А–А
Внутренняя
сторона
колеи
2
3
4 5
1
А
Рис. 5.20. Стыковое скрепление рельсов:
а – общий вид; б – схема крепления; 1 – подкладка; 2 – путевой болт;
3 – двухголовая накладка; 4 – пружинная шайба; 5 – гайка
Стыковые накладки предназначены для восприятия в стыке изгибающих и поперечных сил. Двухголовые накладки изготавливают из
высокопрочной стали и подвергают закалке. Болты, как и накладки,
должны обладать высокой прочностью. Под их гайки для обеспечения
постоянного натяжения подкладывают пружинные шайбы. В последнее время переходят на применение шестидырных накладок.
По расположению относительно шпал в качестве стандартных приняты стыки на весу, что обеспечивает большую упругость и удобство
61
подбивки балласта под стыковые шпалы. Так как с изменением температуры длина рельсов меняется, между их торцами в стыках оставляют зазор, наибольшая величина которого во избежание сильных
ударов колес подвижного состава не должна превышать 21 мм. Каждому значению температуры воздуха (и рельсов) соответствует определенный стыковой зазор. Для обеспечения возможности некоторого
перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в ранее
изготавливавшихся рельсах имели форму овала (с большой осью, направленной вдоль рельса) или круга большего диаметра, чем у болтов.
Вновь выпускаемые рельсы имеют только круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.
На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков применяют изолирующие стыки, препятствующие прохождению
электрического тока от одного из соединяемых рельсов к другому.
В стыковой зазор помещают прокладку из текстолита или трикопа,
имеющую очертания рельса. В последнее время все шире применяют
клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки,
изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими
втулками соединяют с помощью эпоксидного клея с концами рельсов в монолитную конструкцию. На линиях с электрической тягой
и автоблокировкой для беспрепятственного прохождения тока через
стык устанавливают специальные стыковые соединители.
Под действием сил, которые возникают при движении поездов,
особенно при торможении на затяжных спусках, может происходить
продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами
по балласту, называемое угоном пути. Для предотвращения угона
пути применяют противоугоны (рис. 5.21).
а
б
Рис. 5.21. Пружинный противоугон:
а – общий вид; б – рабочее положение
62
Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся
в шпалу. На 25-метровом рельсовом звене устанавливают от 18 до 44
пар противоугонов.
5.2.6. Бесстыковой путь
В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный – бесстыковой путь (рис. 5.22).
Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие
на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава
и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива
и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Значительное сокращение числа стыковых скреплений посредством сварки отдельных
рельсовых звеньев в плети позволяет сэкономить до 1,8 т металла на
каждый километр пути, снизить расходы на его содержание и ремонт.
Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 %
по сравнению со стыковым, деревянных шпал – на 8... 13 %, балласта
(до очистки) – на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути
снижаются на 10...30 %.
Рис. 5.22. Вид бесстыкового пути
Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной
длины, не имеющих болтовых отверстий. Рельсы сваривают электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно63
сварочных машинах. Между сварными плетями укладывают 2–4 пары
уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5;
12,46; 12,42 и 12,38 м) для сезонного регулирования длины плетей
перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных на
путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом.
Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки
в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.
На первых этапах внедрения бесстыкового пути длина сварных
плетей на сети железных дорог России обычно не превышала 800 м,
что соответствовало длине специальных поездов, которые составляли
из платформ, оборудованных роликами. Этими поездами плети доставляли на перегон. С 1986 года после многолетних опытов разрешена укладка плетей, длина которых совпадает с длиной блок-участка
и даже перегона, с введением ряда дополнительных требований
к их изготовлению и эксплуатации. Одна из основных особенностей
бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных
рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не
может изменяться. Вследствие этого в них возникают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100...200 кН, действие которых в жаркую погоду может привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз – к излому плети
с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно
укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением
и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.
Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках
скоростного движения поездов. На этих участках к верхнему строению пути предъявляют повышенные требования, уделяя особое
внимание предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется их обработкой,
осуществляемой специальными рельсошлифовальными поездами.
Презентация на 13 слайдах.
64
5.3. Устройство рельсовой колеи.
Соединение и пересечение путей
5.3.1. Устройство рельсовой колеи
Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара включает
в себя стальную ось, на которую наглухо насажены колеса, имеющие
для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни.
Для того чтобы каждая колесная пара не могла поворачиваться
вокруг вертикальной оси, колесные пары вагона или локомотива
соединяют по две и более жесткой рамой тележек. Расстояние между крайними осями колесных пар, соединенных рамой, называется
жесткой колесной базой, а между крайними осями вагона или локомотива – полной колесной базой. Жесткое соединение колесных пар
обеспечивает их устойчивое положение на рельсах, но в то же время
затрудняет прохождение в кривых малого радиуса, где возможно их
заклинивание. Для облегчения вписывания в кривые современный
подвижной состав выпускают на отдельных тележках с небольшими
жесткими базами.
Поверхность катания колес подвижного состава в средней части
имеет уклон 1:20, наличие которого обеспечивает их более равномерное изнашивание, повышенное сопротивление действию горизонтальных сил, направленных поперек пути, меньшую чувствительность колесных пар к неисправностям и препятствует появлению
желоба на поверхности катания, затрудняющего прохождение колесных пар по стрелочным переводам. В соответствии с этим рельсы
устанавливаются также с уклоном 1:20, что при деревянных шпалах
достигается за счет клинчатых подкладок, а при железобетонных –
соответствующим наклоном поверхности шпал в зоне опирания
рельсов. Расстояние между внутренними гранями головок рельсов
называется шириной колеи. Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 мм ± 3 мм), двух толщин гребней (от 25
до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для
свободного прохождения колесных пар. Номинальный размер ширины колеи на прямых и кривых участках пути с радиусом более
350 м, принятый в России, составляет 1520 мм с допуском в сторону
уширения 8 мм, а на участках со скоростью движения до 50 км/ч —
10 мм. Допуск в сторону сужения равен 4 мм (рис. 5.23).
65
1440 ± 3
<1:20
>1:20
+8
1520 –4
Рис. 5.23. Положение колесной пары в колее
В соответствии с ПТЭ верхние части головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должны находиться на одном уровне.
На всем протяжении прямых участков пути разрешается сооружать
одну рельсовую нить на 6 мм выше другой. При строительстве пути
стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против
другого по наугольнику, что по сравнению с расположением стыков
вразбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы, а также
позволяет заготавливать и менять рельсошпальную решетку целыми
звеньями с помощью путеукладчиков.
В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей,
основными из которых являются возвышение наружного рельса
над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при
малых радиусах, применение укороченных рельсов на внутренней
рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями
путей в круговых кривых двух- и многопутных линий в соответствии
с требованиями габарита. Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на рельсовые нити была примерно одинаковой с учетом действия
центробежной силы. Величина возвышения (мм) зависит от массы
поезда, скорости движения и радиуса кривой:
h = 12,5ν2 / R – 115.
Согласно ПТЭ максимальное возвышение наружного рельса
в кривой составляет 150 мм.
66
Наличие переходных кривых связано с необходимостью плавного
сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в
профиле пути (рис. 5.24).
НПК
1
КПК
ρ=∞
a
2
ρ=R
3
б
h
4
НПК
l
5
Рис. 5.24. Схема положения переходной кривой:
а – план; б – профиль; 1 – прямая; 2 – переходная кривая;
3 – круговая кривая; 4 – уровень головки наружного рельса; 5 – уровень
головки внутреннего рельса; l – длина переходной кривой;
h – возвышение наружнего рельса
Уширение колеи обеспечивает вписывание подвижного состава
в кривые. Поскольку колесные пары закреплены в раме тележки
таким образом, что в пределах жесткой базы они всегда параллельны
друг другу, в кривой только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные находятся под углом к нему. Это требует
увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание
заклинивания колесных пар.
ПТЭ установлены следующие номинальные размеры ширины
колеи в кривых в зависимости от радиуса кривой:
Радиус кривой, м
Ширина колеи, мм
от 349 до 300
1530
от 299 и более
1535
Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи
не должна превышать по сужению – 4 мм, по уширению +8 мм.
Укладка укороченных рельсов во внутреннюю рельсовую нить необходима для исключения разбежки стыков. Поскольку внутренняя
нить в кривой короче наружной, применение рельсов одинаковой
67
длины вызвало бы забегание стыков вперед на внутренней нити. Для
предотвращения разбежки стыков каждому радиусу кривой должна
соответствовать своя величина укорочения рельса. В целях унификации установлены стандартные укорочения рельсовых звеньев длиной
25 м – 80 и 160 мм.
5.3.2. Соединение и пересечение путей
Переход подвижного состава с одного пути на другой обеспечивают устройства по соединению и пересечению путей, относящиеся
к их верхнему строению. Соединение путей друг с другом осуществляют стрелочными переводами, а пересечение путей – глухими
пересечениями. Применяя стрелочные переводы и глухие пересечения, создают соединения путей, называемые стрелочными улицами
и съездами (рис. 5.25).
а
б
в
Рис. 5.25. Соединение путей:
а – обыкновенный съезд; б – перекрестный съезд; в – стрелочная улица
В зависимости от назначения и условий соединения путей различают одиночные, двойные и перекрестные стрелочные переводы.
68
Одиночные переводы подразделяют на обыкновенные, симметричные и несимметричные.
Обыкновенный стрелочный перевод, служащий для соединения
двух путей, может быть право- или левосторонним. Он применяется при отклонении бокового пути от прямолинейного в ту или
иную сторону. Этот вид переводов наиболее распространен. В состав стрелочного перевода входят собственно стрелка, крестовина
с контррельсами, соединительная часть, расположенная между ними,
и переводные брусья. Стрелка включает в себя два рамных рельса, два
остряка, предназначенные для направления подвижного состава на
прямой или боковой путь, и переводной механизм (рис. 5.26).
Стрелка
1
Соединительные
пути
Комплект
крестовинной
части
4
2
5
3
6
1
R
4
Переводные
брусья
Рис. 5.26. Обыкновенный стрелочный перевод:
1 – рамные рельсы; 2 – остряки; 3 – переводной механизм;
4 – контррельс; 5 – усовики; 6 – сердечник
Остряки соединяют друг с другом поперечными стрелочными
тягами, с помощью которых один из них подводится вплотную
к рамному рельсу, в то время как другой отводится от другого рамного
рельса на расстояние, необходимое для свободного прохода гребней
колес. Перевод остряков из одного положения в другое осуществляется специальными стрелочными приводами через одну из тяг,
а в пологих стрелочных переводах, остряки которых имеют значительную длину, – через две тяги и более. В приводе имеется устройство,
запирающее остряки в том или ином положении и контролирующее
их плотное прилегание к рамным рельсам. Тонкая часть остряка называется острием, а другой его конец – корнем. Корневое крепление
обеспечивает поворот остряков в горизонтальной плоскости и соединение с примыкающими к ним рельсами.
69
Крестовина состоит из сердечника, двух усовиков и желобов
(рис. 5.27). Она обеспечивает пересечение гребнем колес рельсовых
головок, а контррельсы направляют гребни колес в соответствующие желоба при прохождении колесной пары по крестовине. Точка
пересечения продолжения рабочих граней сердечника крестовины
называется ее математическим центром, а самое узкое место между
усовиками – горлом крестовины. Угол α, образуемый рабочими гранями сердечника, называется углом крестовины.
5
А1
1
2
4
А
C
Ок
α
ι8p
90°
3
E B
Рис. 5.27. Общий вид крестовины:
1 – усовики; 2 – горло; 3 – сердечник; 4 – крестовина; 5 – контррельс
Наиболее важным параметром стрелочного перевода является
марка крестовины. В зависимости от назначения пути используют
стрелочные переводы с крестовинами, имеющими различные марки
(табл. 5.1).
Таблица 5.1
Марки крестовин стрелочных переводов
Пути, на которых расположены
стрелочные переводы
Главные и приемоотправочные, пассажирские
Приемоотправочные для
грузового движения
Прочие
Марки крестовин стрелочных переводов
обыкновенных
симметричных
Не круче 1/11*
–
Не круче 1/9
Не круче 1/6
Не круче 1/8
Не круче 1/4,5
* При проходе пассажирских поездов только по прямому пути допустимы переводы с маркой крестовины 1/9.
70
На железных дорогах широко применяется стрелочный перевод
усиленной конструкции с литой крестовиной марки 1/11 и гибкими
остряками, допускающий движение поездов по прямому пути со
скоростью до 160 км/ч. Существующие переводы пологой марки
1/18 применяют на маршрутах следования поездов при отклонении
их с главного пути на боковое направление, где скорость движения
составляет 80 км/ч. На линии Москва – Санкт-Петербург используют
стрелочные переводы с крестовиной марки 1/11, предназначенные
для движения пассажирских поездов по прямому пути со скоростью
200 км/ч. Конструктивной особенностью этого перевода является наличие крестовины, имеющей гибкий подвижной сердечник.
В рабочих положениях такой сердечник плотно прилегает к соответствующей боковой грани усовика крестовины, благодаря чему
образуется непрерывная поверхность катания для колес подвижного
состава (рис. 5.28).
Рис. 5.28. Общий вид стрелочного перевода
Распространенными устройствами для соединения путей являются съезды. В зависимости от расположения соединяемых путей
съезды бывают обыкновенные, перекрестные и сокращенные.
Обыкновенный съезд состоит из двух одиночных стрелочных
переводов и соединительного пути, укладываемого между корнями
их крестовин. Перекрестный, или двойной, съезд представляет собой
пересечение двух одиночных съездов. Он имеет четыре стрелочных
перевода и глухое пересечение, помещаемое между корнями крестовин. Такие съезды укладывают в стесненных условиях, когда для последовательного расположения двух одиночных съездов нет участка
достаточной длины.
71
При устройстве перекрестных съездов, а также в местах, где пути
пересекаются, но перевод подвижного состава с одного из них на другой не осуществляется, выполняют глухие пересечения под прямым
или острым углом. На магистральных железных дорогах получили
широкое распространение глухие пересечения под острым углом с
применением крестовин марок 2/9 и 2/11. Эти пересечения состоят
из четырех крестовин с контррельсами, из них две крестовины острые
и две тупые (рис. 5. 29).
Острая крестовина
Тупая крестовина
LП
Рис. 5.29. Косоугольное ромбическое пересечение
У прямоугольных пересечений все крестовины одинаковые. Путь,
на котором последовательно расположены стрелочные переводы,
ведущие на параллельные пути, называется стрелочной улицей. Это
устройство дает возможность перемещать подвижной состав на любой из соединяемых путей. Обычно стрелочные улицы объединяют
группы путей одного назначения в парки. В зависимости от расположения по отношению к основному пути и угла наклона стрелочные
улицы бывают разных видов.
Презентация на 7 слайдах.
72
Лекция 6
СООРУЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
6.1. Схема электроснабжения железных дорог
Ж
елезнодорожный транспорт потребляет около 7 % энергии, производимой электростанциями России. В основном она расходуется на обеспечение тяги поездов и питания нетяговых потребителей, к которым относятся станции, депо,
мастерские и устройства регулирования движения поездов. Кроме
того, к системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее предприятия и небольшие населенные пункты.
Система электроснабжения электрифицированных дорог состоит
из внешней (электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач) и тяговой (тяговые подстанции
и электротяговая сеть) частей (рис. 6.1).
На тепловых, гидравлических и атомных электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток напряжением 6...21 кВ
и частотой 50 Гц. Для передачи электрической энергии к потребителям напряжение на трансформаторных подстанциях повышают
до 750 кВ в зависимости от протяженности высоковольтных линий
электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест потребления электроэнергии
напряжение понижают до 110... 220 кВ и подают в районные сети,
к которым наряду с другими потребителями подключены тяговые
подстанции электрифицированных железных дорог и трансформаторные подстанции дорог с тепловозной тягой. Нарушение электроснабжения железных дорог может привести к сбою в движении поездов. Чтобы обеспечить надежное питание электроэнергией тяговой
сети железнодорожного транспорта, как правило, предусматривают
ее подключение к двум независимым источникам. В отдельных случаях допускается питание от двух одноцепных линий электропередачи
или одной двухцепной.
Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую ли73
нии. Участки контактной сети подсоединяют к соседним тяговым
подстанциям. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом способствует снижению потерь
электроэнергии в тяговой сети.
1
2
3
4
5
12
6
11
10
9
7
8
Рис. 6.1. Схема электроснабжения железной дороги:
1 – электростанция; 2 – повышающий трансформатор;
3 – высоковольтный выключатель; 4 – линия электропередачи;
5 – тяговая подстанция; 6 – блок быстродействующих выключателей
и разъединителей; 7 – отсасывающая линия; 8 – питающая линия;
9 – выпрямитель; 10 – тяговый трансформатор; 11 – высоковольтный
выключатель; 12 – разрядник
74
6.2. Системы тока. Напряжение в контактной сети
На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и однофазного переменного тока. Тяга на
трехфазном переменном токе не получила распространения, поскольку технически сложно изолировать близко расположенные провода
двух фаз контактной сети (третья фаза – рельсы).
Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянного тока, так как предлагаемые модели двигателей
переменного тока не отвечают предъявляемым требованиям по мощности и надежности. Поэтому железнодорожные линии снабжают
системой однофазного переменного тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток
в постоянный.
Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического
подвижного состава: 3 кВ – при постоянном токе и 25 кВ – при переменном. При этом определены допустимые с точки зрения обеспечения стабильности движения колебания напряжения: при постоянном
токе – 2,7...4 кВ, при переменном – 21 ...29 кВ. На отдельных участках железных дорог допускается уровень напряжения не менее 2,4 кВ
при постоянном токе и 19 кВ – при переменном.
Основными параметрами, характеризующими систему электроснабжения электрифицированных железных дорог, являются мощность тяговых подстанций, расстояние между ними и площадь сечения контактной подвески.
На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе,
тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение
подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный. Все
оборудование, подающее переменный ток, размещается на открытых
площадках, а выпрямители и вспомогательные агрегаты – в закрытых
помещениях (рис. 6.2). От тяговых подстанций электроэнергия поступает в контактную сеть по питающей линии – фидеру.
Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его полярность, относительно низкое напряжение
и отсутствие возможности обеспечить полную электроизоляцию
верхнего строения пути от нижнего. Рельсы, служащие проводниками тока разной полярности, и земляное полотно представляют собой
систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов
75
и искусственных сооружений. Для предотвращения этого применяют соответствующие защитные устройства (анодные заземлители,
катодные станции и др.). Из-за относительно низкого напряжения
(U = 3 кВ) в системе постоянного тока по контактной сети к электрическому подвижному составу подводится мощность при большой силе тягового тока. Для этого тяговые подстанции размещают
недалеко друг от друга (10... 20 км) и увеличивают площадь сечения
проводов контактной подвески.
Рис. 6.2. Общий вид тяговой подстанции
При переменном токе повышается эффективность использования
электрической тяги, поскольку по контактной сети передается требуемая мощность при меньшей силе тока по сравнению с системой
постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются
на расстоянии 40... 60 км друг от друга. Их задачей является только
понижение напряжения со 110...220 до 25 кВ, поэтому их техническое
оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного
тока. Кроме того, в системе однофазного переменного тока площадь
сечения проводов контактной сети примерно в два раза меньше.
76
Для размещения оборудования на тяговых подстанциях при переменном токе используют открытые площадки. Однако конструкция
локомотивов и электропоездов при переменном токе сложнее, а их
стоимость выше. В результате воздействия электромагнитного поля
переменного тока на металлические конструкции и коммуникации,
расположенные вдоль железнодорожных путей, в них появляется
опасное для людей напряжение, а в линиях связи и автоматики возникают помехи. Поэтому применяют особые меры защиты сооружений. Затраты на такие защитные меры, как улучшение электрической
изоляции между рельсами и землей, замена воздушных линий кабельными или радиорелейными, составляют 20...25% общей стоимости
работ по электрификации.
Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных
на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных
железнодорожных станциях. В ряде случаев, когда создание таких
станций представляется нецелесообразным, применяют электровозы двойного питания, работающие как на постоянном, так и на
переменном токе.
6.3. Тяговая сеть
Тяговая сеть состоит из контактной (питающей) и рельсовой
(отсасывающей) сетей. Рельсовая сеть представляет собой рельсы,
имеющие стыковые электрические соединения.
Контактная сеть – это совокупность проводов, конструкций
и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии
от тяговых подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава.
Основным требованием к конструкции контактной сети является
обеспечение надежного постоянного контакта провода с токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических
и атмосферных условий. В контактной сети нет дублируемых элементов, поэтому ее повреждение может повлечь за собой нарушение
установленного графика движения поездов.
В соответствии с назначением электрифицированных путей используют простые и цепные воздушные контактные сети. На второстепенных станционных и деповских путях при сравнительно небольшой скорости движения может применяться простая контактная
подвеска, представляющая собой свободно висящий провод, который
закреплен на опорах.
77
При высокой скорости движения провисание контактного провода должно быть минимальным. Это обеспечивается конструкцией цепной подвески, в которой контактный провод между опорами
подвешен не свободно, как в простой подвеске, а прикреплен к несущему тросу с помощью часто расположенных проволочных струн
(рис. 6.3).
1
2
9
3
8
5
4
6
7
LП
Рис. 6.3. Контактная сеть:
1 –опора; 2 – тяга; 3 – консоль; 4, 9 – изоляторы; 5 – несущий трос;
6 – контактный провод; 7 – струна; 8 – фиксатор; LП – длина пролета
Благодаря такой конструкции расстояние между поверхностью
головки рельса и контактным проводом остается практически постоянным. Для цепной подвески в отличие от простой требуется меньше опор: они располагаются на расстоянии 70...75 м друг от друга.
В соответствии с ПТЭ высота контактного провода над поверхностью
головки рельса на перегонах и станциях должна составлять не менее
5750 мм, а на переездах – 6000...6800 мм. В горизонтальной плоскости
контактный провод расположен зигзагообразно относительно оси
пути с отклонением у каждой опоры на ±300 мм. Благодаря этому
обеспечиваются его ветроустойчивость и равномерное изнашивание
контактных пластин токоприемников.
Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди. Он может иметь площадь сечения 85, 100 или
78
9,30...14,50
150 мм2. Наиболее распространены медные фасонные (МФ)
провода (рис. 6.4).
Для увеличения срока службы
контактных проводов используют различные технические решения (сухая графитовая смазка
медных накладок на полозе токоприемника и др.), снижающие
10,19...15,50
их износ.
На строящихся магистральных железных дорогах применяРис. 6.4. Сечение контактного
ют металлические (высотой до
провода МФ
15 м и более) и железобетонные
(до 15,6 м) опоры контактной
сети. Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор на
прямых участках должно составлять не менее 3100 мм. На существующих линиях, оборудованных контактной сетью, и в особых случаях
на электрифицируемых линиях допускается сокращение указанного
расстояния до 2450 мм – на станциях и до 2750 мм – на перегонах.
Схема оснащения контактными проводами станционных путей
зависит от их назначения и типа станции. Над стрелочными переводами контактная сеть имеет так называемые воздушные стрелки,
образуемые пересечением двух контактных подвесок.
Надежное электроснабжение подвижного состава и безопасность
работников, обслуживающих контактную сеть, обеспечиваются,
в частности, ее секционированием (делением на отдельные участки)
с помощью воздушных промежутков, нейтральных вставок (изолирующих соединений), а также секционных и врезных изоляторов.
Нейтральные вставки представляют собой несколько последовательно включенных воздушных промежутков, исключающих кратковременное электрическое соединение смежных секций контактной
сети токоприемниками электрического подвижного состава в процессе его движения. Применение нейтральных вставок обязательно на участках переменного трехфазного тока с питанием секций
от разных фаз. Перегоны и промежуточные станции, а на крупных
станциях группы электрифицированных путей выделяются в отдельные секции. Соединение или разъединение секций осуществляется
посредством секционных разъединителей, размещаемых на опорах
контактной сети.
79
Для защиты контактной сети от короткого замыкания между соседними тяговыми подстанциями располагают посты секционирования, оборудованные автоматическими выключателями (рис. 6.5).
Кроме того, с целью обеспечения безопасности обслуживающего персонала и других лиц, а также защиты систем автоматики
и телемеханики от токов короткого замыкания все металлические
конструкции, непосредственно взаимодействующие с элементами
контактной сети или находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют
или оборудуют устройствами отключения. Для предохранения подземных металлических сооружений от повреждения блуждающими
токами их изолируют от земли.
Рис. 6.5. Пост секционирования
Снабжение электроэнергией линейных железнодорожных потребителей осуществляется посредством использования специальной
трехфазной линии с напряжением 10 кВ, которая подвешивается на
опорах контактной сети.
На электрифицированных железных дорогах по рельсам проходит
тяговый ток. Для сокращения потерь электроэнергии и обеспечения
нормального режима работы устройств автоматики и телемеханики
на таких линиях предусматривают следующие особенности устройства верхнего строения пути:
80
– к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают
медные стыковые соединители, снижающие электрическое сопротивление рельсовых стыков;
– рельсы изолируют от шпал с помощью резиновых прокладок в
случае применения железобетонных шпал и пропиткой деревянных
шпал креозотом;
– используют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, и между подошвой рельса и балластом
обеспечивают зазор не менее 3 см;
– на линиях, оборудованных автоблокировкой и электрической
централизацией, применяют изолирующие стыки (для того чтобы пропускать тяговый ток в обход их, устанавливают дроссельтрансформаторы или частотные фильтры).
Презентация на 7 слайдах.
81
Лекция 7
ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
7.1. Общие сведения о тяговом подвижном составе
К
подвижному составу относят локомотивы, вагоны и моторвагоны. Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного
состава, к которому относятся локомотивы и моторвагоны. На локомотивах и моторных вагонах электрическая энергия, полученная
от первичного источника, превращается в механическую энергию
движения поезда.
Локомотив – двигатель на колесах, предназначенный для передвижения вагонов по рельсам. Слово «локомотив» пошло от названия
первого паровоза Стефенсона – «Локомоши».
К основным видам локомотивов относятся: электровозы, тепловозы, газотурбовозы, мотовозы и паровозы.
Первоначально преобразование тепловой энергии, получаемой
при сжигании топлива, в механическую производилось установкой
с паровым котлом или паровой машиной.
Презентация «Паровозы» на 9 слайдах.
На смену паросиловым установкам пришли более совершенные
тепловые двигатели – дизели и газовые турбины: тепловозы и газотурбовозы.
Паровозы, тепловозы, газотурбовозы и дизель-поезда являются
автономными видами тяги, т.е. механическая энергия для движения
поезда вырабатывается в результате сгорания топлива на самом локомотиве.
Развитие транспортной техники привело к созданию электровозов
и моторных вагонов (электровагонов) неавтономной тяги. В отличие от автономного тягового подвижного состава здесь первичная
(электрическая) энергия поступает на электровоз или электровагон
от внешних источников.
82
У автономных локомотивов, в зависимости от типа теплового
двигателя и степени его использования, коэффициент полезного
действия составляет: у паровозов 5 – 9%, у тепловозов 29 – 31%. КПД
электротяги равен 34 – 35%.
По роду работы локомотивы подразделяют на: грузовые, пассажирские и маневровые. Грузовые локомотивы должны развивать силу
тяги, позволяющую водить поезда большой массы. Пассажирские
локомотивы предназначены для вождения более легких поездов, но
с большими скоростями. Моторвагонный подвижной состав, применяемый на электрифицированных линиях, состоит из электровагонов, включаемых в электропоезда; на неэлектрифицированных
линиях применяют дизель-поезда.
Различают локомотивы односекционные (локомотив с одним
кузовом) и многосекционные (двух -, трех - , четырехсекционные),
т. е. локомотивы с двумя и более самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или специальными
шарнирными соединениями. В некоторых случаях оборудование секционных локомотивов позволяет каждой его секции самостоятельно
водить поезда. Многие электровозы и тепловозы имеют оборудование, позволяющее им работать по системе нескольких (многих)
единиц, что дает возможность обеспечить управление несколькими
локомотивами (секциями) из одной кабины машиниста.
Ходовые части электровозов и тепловозов обозначаются так называемой осевой формулой, в которой:
цифры означают число осей в каждой тележке;
индекс «0» – индивидуальный привод от тягового электродвигателя к оси;
знак «+» – тележки связаны между собой шарнирно и тяговое
усилие к поезду передается через их раму;
знак «–» – тележки между собой не соединены и тяговое усилие
к поезду передается через раму кузов.
Например:
30 + 30 – односекционный шестиосный локомотив, две сочлененные трехосные тележки с индивидуальными приводами всех движущихся колесных пар;
2(30 – 30) – двухсекционный локомотив, каждая секция которого
имеет две трехосные несочлененные тележки с индивидуальными
приводами всех движущихся колесных пар и может работать самостоятельно;
30 – 30 – 30 – 30 – все то же, но секции не могут работать самостоятельно.
83
Каждому типу локомотива присущи определенные тяговые свойства, важнейшими из них являются: величина реализуемой силы тяги
Fк и скорость движения на руководящем подъеме vр. Регулирование Fк
и vр осуществляется: на электровозе – ступенями за счет изменения напряжения на зажимах двигателя и за счет ослабления магнитного потока
двигателей; на тепловозах с электрической передачей – за счет изменения напряжения на клеммах генератора и подачи топлива в дизель.
7.2. Тепловозы
Тепловоз – автономный локомотив с энергетической установкой –
дизель-генератором. Через передачу (электрическую, механическую
или гидравлическую) усилия от двигателя, работающего на дизельном топливе, передаются на колесные пары. Первый магистральный тепловоз в нашей стране был построен в 1924 году по проекту
Я. М. Гаккеля.
Тепловоз имеет также экипажную часть (обычно тележечного
типа) и вспомогательное оборудование (холодильник для охлаждения двигателя, компрессор для работы автоматических тормозов
и другие устройства).
В передней части тепловозов, используемых в грузовом и пассажирском движении, размещается кабина машиниста с пультом
управления.
Электрическая передача является наиболее распространенной.
Принципиальная схема работы тепловоза с электрической передачей
заключается в следующем. Коленчатый вал дизеля вращает якорь
тягового генератора. Генератор вырабатывает постоянный электрический ток, который поступает в тяговые электродвигатели. Вращение якорей посредством тяговых редукторов передается движущим
колесным парам (рис. 7.1).
Механическая передача подобна автомобильной: она состоит из
шестеренчатой коробки скоростей, реверсивного устройства и муфты
сцепления.
Принцип работы гидравлической передачи основан на использовании кинетической энергии жидкости, т. е. передача энергии
осуществляется за счет динамического напора рабочей жидкости.
Основными элементами гидравлической передачи являются центробежные насосы, соединенные с валом двигателя, и гидравлическая
турбина, работающая за счет энергии струи жидкости, нагнетаемой
насосом (рис. 7.2).
84
2
3
4
1
5
6
Рис. 7.1. Общий вид колесномоторного блока:
1 – рельс; 2 –колесная пара; 3 – зубчатое колесо; 4 – шестерня тягового
двигателя; 5 – тяговый двигатель; 6 – крепление тягового двигателя
4
3
5
2
6
1
10
9
7
8
Рис. 7.2. Схема гидропередачи:
1 – вал ведущего двигателя; 2 – вал центробежного насоса;
3, 6, 8, 10 – соединительные трубы; 4 – турбина; 5 – вал турбины;
7 – камера; 9 – всасывающая камера
85
Серия тепловозов с электрической передачей имеет буквенное
обозначение ТЭ, а с гидравлической – ТГ. В табл. 7.1 приведены
основные данные некоторых тепловозов.
Основные разработки Коломенского тепловозостроительного
завода по пассажирским тепловозам базируются на шестиосной механической части с осевой формулой 30 – 30. В следующих за серией
ТЭП70 тепловозах серий ТЭП150 применена электрическая передача
переменно-постоянного тока.
Таблица 7.1
Основные данные тепловозов
(Г – грузовой, П – пассажирский, М – маневровый)
Серия
Род службы
Осевая
характеристика
2(30 – 30)
Мощность по Конструктивная
дизелю, кВт
скорость, км/ч
2×1470
100
ТЭ3
Г
ТЭП60
П
30 – 30
2210
160
ТЭМ2
М
30 – 30
880
100
2ТЭ116
Г
2(30 – 30)
2×2210
100
ТЭП70
П
30 – 30
2940
160
ТГ16
Г
2(20 – 20)
2×1208
85
ТГ102
ГП
2(20 – 20)
2×1470
100/120
20,6/61,6
ТГМ3
МГ
20 – 20
550
ТЭП150
П
30 – 30
3100
160
ГТ1
Г
2(20 – 20 – 20)
8300
100
Газотурбовоз – локомотив с газотурбинным двигателем. Такой
двигатель был построен в России в 1890 году по проекту инженера
П. Д. Кузьминского.
Принцип действия газотурбинной установки газотурбовоза с
электрической передачей пояснен на рис. 7.3.
Воздух, сжатый в осевом компрессоре 3 до давления 600 кПа,
поступает в камеру сгорания 4, где сжигается жидкое топливо. Продукты сгорания при температуре до 730° С поступают на лопатки
газовой турбины 5. Вырабатываемая мощность за вычетом мощности,
потребляемой компрессором, передается генератору 1.
Дизельным поездом называется постоянно сформированный состав
с одним или двумя моторными вагонами с дизельной силовой установкой. Дизельные поезда в основном бывают серии ДР1 и ДР2.
Автомотриса представляет собой самодвижущийся вагон с двигателем внутреннего сгорания дизельного или карбюраторного типа,
86
предназначенный для пассажирских или почтовых перевозок. Передача – механическая, электрическая или гидравлическая.
1
3
2
4
5
6
7
8
Рис. 7.3. Схема газотурбинной установки газотурбовоза
с электрической передачей:
1 – генератор; 2 – редуктор; 3 – компрессор; 4 – камера сгорания;
5 –газовая турбина; 6 – ведущая колесная пара; 7 – зубчатая передача;
8 – тяговый электродвигатель
Мотовозом называется локомотив небольшой мощности, предназначенный для маневровой работы на железнодорожных станциях
и подъездных путях промышленных предприятий.
Презентация «Тепловозы» на 20 слайдах.
7.3. Электрический подвижной состав
Электрический подвижной состав – это электровозы и электропоезда, используемые для пригородного движения.
В зависимости от рода применяемого тока различают электровозы
постоянного, переменного и двойного питания; так же различаются
и электропоезда. Энергию для передвижения поездов электровоз
и электровагон получают через контактный провод, с которым соприкасается установленный на крыше электровоза (электровагона) токоприемник. Электрическая энергия, подведенная к тяговым двигателям, заставляет вращаться их якоря, которые через зубчатую передачу
приводят во вращение колесные пары электровоза (электровагона).
87
На магистральной железной дороге электрическая тяга была впервые внедрена в 1895 году в США, когда были электрифицированы
тоннель и подходы к нему на направлении Балтимор – Огайо.
Первые российские электровозы серии «С» были построены Коломенским машиностроительным заводом и московским заводом
«Динамо». Эти шестиосные локомотивы имели нагрузку на ось 19 т
и были оснащены тяговыми двигателями мощностью 340 кВт.
В 1938 году началось производство электровозов ВЛ22 с нагрузкой
на ось 22 т, на которых были установлены тяговые двигатели мощностью 400 кВт. С 1947 года модернизированные электровозы ВЛ22м
начал выпускать Новочеркасский электровозостроительный завод
(НЭВЗ), ставший базой отечественного электровозостроения.
Электровозы и электровагоны состоят из механической части (кузова для размещения в нем электрической аппаратуры и другого оборудования); тележек, состоящих из рамы, колесных пар с буксами,
рессорного подвешивания и тормозного оборудования, крепления
тяговых двигателей; электрического оборудования (тяговых электродвигателей, вспомогательных электрических машин, аппаратуры
для управления двигателями и вспомогательными машинами, а на
электроподвижном составе переменного тока и двойного питания,
кроме того, из трансформаторов и преобразователей тока). Основные
данные некоторых электровозов приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Основные данные электровозов
Серия
электровоза
Род
службы
Ток
Осевая
характеристика
Мощность
часовая на
валах тяговых
двигателей, кВт
Конструкционная
скорость,
км/ч
ВЛ23
Г
Постоянный
30 + 30
3150
100
ВЛ8
Г
То же
20 + 20 +20+20
4200
100
ВЛ10
Г
То же
20 – 20 –20 – 20
5200
100
к
Г
Переменный
30 – 30
4650
110
ВЛ80к
Г
То же
20 – 20 –20 – 20
6520
110
20 – 20 –20 – 20
6000
110
ВЛ60
Г
Двойного
питания
т
П
Постоянный
30 – 30
5100
180
ЧС6
П
То же
20 – 20 –20 – 20
8400
180
ЧС200
П
То же
20 – 20 – 20 – 20
8400
220
ВЛ82м
ЧС4
88
Окончание табл. 7.2
Серия
электровоза
Род
службы
Ток
Осевая
характеристика
Мощность
часовая на
валах тяговых
двигателей, кВт
Конструкционная
скорость,
км/ч
Перспективные электровозы
ЭП1
П
Переменный
20 – 20 – 20
4500
120 – 140
ЭП200
П
То же
20 + 20 – 20 + 20
7200
200
ЭП2
П
Постоянный
20 – 20 – 20
6600
120 – 140
ЭП100
П
То же
20 + 20 – 20 + 20
7200
200
ЭП10
П
Двойного
питания
20 – 20 – 20
6600
120 – 160
ЭП300
П
То же
20 + 20 – 20 + 20
8000 - 10000
200
В передней части электровоза размещается кабина машиниста
с пультом управления.
Перспективные электровозы имеют силу тяги в продолжительном
режиме от 220 до 297 кН.
У электровозов серии ВЛ (Владимир Ленин) цифры указывают
количество осей и род тока. Для серий электровозов переменного
тока установлена нумерация: четырехосные – от ВЛ40 до ВЛ59; шестиосные – от ВЛ60 до ВЛ79; восьмиосные – от ВЛ80 до ВЛ99.
Электровозы постоянного тока нумеруются: шестиосные –
от ВЛ19 до ВЛ39; восьмиосные – от ВЛ8 до ВЛ18. Пассажирские
электровозы серии ЧС – произведены в Чехословакии.
Для России характерна развитая система пригородных сообщений, которая охватывает более 100 городов и реализуемая в основном с использованием моторвагонных электропоездов. В настоящее
время парк пригородных электропоездов состоит главным образом
из поездов постоянного тока серии ЭР2 и переменного тока серии
ЭР9 различных модификаций производства Рижского вагоностроительного завода. В последние годы на Демиховском машиностроительном заводе освоен выпуск электропоездов серий ЭД4 и ЭД4М.
Состав электропоезда формируется из моторных, имеющих тяговые
двигатели, и из прицепных вагонов.
Презентация «Электровозы» на 23 слайдах.
89
7.4. Несамоходный подвижной состав
Вагоном принято называть несамодвижущуюся (несамоходный)
единицу подвижного состава, предназначенную для перевозки пассажиров или грузов. По назначению вагоны разделяются на две основные группы – пассажирские и грузовые. К первым относятся вагоны,
предназначенные для перевозки пассажиров, вагоны-рестораны,
почтовые, багажные и специального назначения. Пассажирские вагоны бывают дальнего, межобластного и пригородного сообщения.
Вагоны дальнего следования подразделяются на мягкие и жесткие,
а по планировке – на купейные и некупейные.
Грузовой вагон родился на угольной шахте в России на Змеиногорском руднике в 1782–1784 годах, где использовали четырехосные
тележки, передвигавшиеся по лежневому пути, а впоследствии по
чугунной дороге. Грузовые вагоны различают по типам (крытый,
платформа, полувагон, цистерна и др.), грузоподъемности, количеству осей.
Грузоподъемностью вагона называется наибольшая масса груза
(нетто), который может перевозиться в данном вагоне. Тарой вагона
считается его общая масса в порожнем состоянии. Обе величины
выражаются в тоннах и указываются на вагоне.
Крытые вагоны предназначены для грузов, нуждающихся при перевозке в укрытии от атмосферных осадков (хлебные грузы, известь,
цемент в пакетах, бумага, различные ценные грузы и др.). Парк грузовых вагонов состоит из четырехосных вагонов грузоподъемностью
66–68,8 тс.
Платформы – вагоны без кузова, которые используются для перевозки контейнеров, длинномерных и тяжеловесных грузов. Платформы строят с невысокими откидными металлическими бортами,
приспособлениями для установки стоек, необходимых при перевозке бревен, столбов, досок и т. п. Грузоподъемность четырехосных
платформ – 63 и 73 тс. Для перевозки большегрузных контейнеров
массой брутто 10, 20 и 30 тс используются специальные четырехосные
платформы, оборудованные устройствами для установки и крепления
контейнеров.
Полувагоны – открытые сверху вагоны, которые служат для перевозки главным образом навалочных грузов – угля, щебня, песка,
руды, кокса и др., а также таких грузов, как лес, трубы, балки. В настоящее время основную часть парка составляют четырехосные полувагоны грузоподъемностью 69–70 тс.
90
Цистерны (cisterna – водоем, хранилище) – представляют собой
специальные металлические сварные резервуары (котлы) цилиндрической формы, имеющие в верхней части люки для загрузки груза,
а также для очистки и ремонта котла. В зависимости от перевозимых
грузов цистерны могут быть разделены на две группы:
– общего назначения – для перевозки нефтепродуктов широкой
номенклатуры, причем они подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) нефтепродуктов;
– специальные – для перевозки определенных видов груза.
Специальные, в свою очередь, подразделяются на цистерны для
перевозки: высоковязких грузов, пищевых продуктов (молоко, патока, спирт, виноматериалы), кислот (азотная, соляная, серная и др.),
сжиженных газов (пропан, аммиак, хлор и др.), порошкообразных
(цемент, кальцинированная сода и др.), затвердевающих (пек, капролоктан, нафталин и др.) и некоторых других грузов.
В зависимости от конструкции несущих элементов цистерны бывают рамные, у которых основные внешние нагрузки, действующие
на вагон, воспринимаются рамой, и безрамные, у которых эти нагрузки воспринимаются котлом.
Кроме того, цистерны, подобно другим видам вагонов, различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, материалу
и способу изготовления котла и другим признакам.
Изотермические вагоны (от греч. isos – одинаковый и therme –
тепло) предназначены для перевозки скоропортящихся продуктов
(мясо, рыба, масло, фрукты и др.). К изотермическим вагонам относятся также вагоны-рефрижераторы, оборудованные механической
холодильной установкой и электрическим отоплением. Вагонырефрижераторы объединяются в пятивагонные секции: четыре вагона
грузовых и пятый машинный вагон с бригадой обслуживания.
Вагоны специального назначения предназначаются для грузов, требующих особых условий перевозки. Вагоны типа хоппер (открытые
и закрытые) имеют специальную конструкцию, обеспечивающую разгрузку перевозимого продукта (минеральные удобрения, зерно, цемент,
сыпучие строительные грузы и др.) «самотеком» через люки в полу.
Думпкар – вагон-самосвал, предназначен для перевозки сыпучих
грузов – угля, руды, щебня, вскрышных пород и др. Хотя эти вагоны
и носят название английского происхождения, строили их в России
с давних времен. При прокладке железных дорог балласт доставляли
в полувагонах с опрокидывающимся кузовом, построенных в 1868 году.
91
Транспортеры предназначены для перевозки громоздких и тяжеловесных грузов (машины и химическое оборудование). Транспортеры –
это многоосные платформы (12, 16, 20 и более осей ) грузоподъемностью 130, 180, 230, 300 и до 780 т.
Вагонный парк России имеет более ста типов вагонов. В каждом
вагоне независимо от назначения и конструкции есть следующие
общие узлы:
– кузов вагона (с рамой или без) предназначен для восприятия и
передачи нагрузок на ходовые части вагона, а также для размещения
пассажиров или грузов. На кузове вагона размещается тормозное
оборудование и ударно-тяговые приборы;
– ходовые части (тележки), воспринимающие массу вагона и обеспечивающие безопасное и плавное его движение. К ним относятся:
колесные пары, буксы с подшипниками качения и рессорное подвешивание с гасителями колебаний. В современных вагонах все эти
части объединены в тележки;
– ударно-тяговые приборы, служащие для сцепления вагонов между собой и с локомотивом и смягчения растягивающих и сжимающих
усилий, передаваемых от локомотива и от одного вагона другому:
– тормоза и тормозное оборудование, обеспечивающие регулирование скорости движения и остановку поезда, а также удержание
одиночных вагонов на пути. Торможение происходит за счет нажатия
тормозных колодок на колеса, в результате чего между ними возникает трение, замедляющее скорость вращения колес.
Презентация «Вагоны» на 24 слайдах.
92
Лекция 8
СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
8.1. Развитие сигнализации, централизации
и блокировки. Классификация сигналов
на железнодорожном транспорте. Устройство
и места установки светофоров
8.1.1. Развитие сигнализации, централизации и блокировки
вижение на железных дорогах в начале их постройки происходило с малыми скоростями и незначительным числом
поездов. В таких условиях точное соблюдение установленного расписания было достаточно надежной гарантией безопасности
движения. Однако уже на открытии линии Ливерпуль – Манчестер
(1830 г.) произошел несчастный случай, заставивший английского
изобретателя Джорджа Стефенсона задуматься над необходимостью
применения каких-либо сигналов, без которых невозможно говорить о безопасности железнодорожного движения. По указанию Стефенсона были введены сигналы, которые подавали сторожа: днем –
флажками, ночью – ручными фонарями. Машинистам выдавали
рожки, которые в 1835 году были заменены паровым свистком.
С изобретением англичанином Грегори семафора (1841 г.) в движении поездов стал возможен переход от разграничения их по времени к разграничению пространством.
Крупным шагом вперед в обеспечении безопасности движения
поездов было введение блокировки, посредством которой путевые
семафоры запирались на время, пока на соответствующем участке пути находился поезд. Первой удовлетворительной системой
блокировки была система Тейера, появившаяся в Англии (1852 г.)
и примененная в России (1868 г.)
Управление стрелками на расстоянии (централизация стрелок)
появилось впервые в Англии. Введение на русских железных дорогах
систем централизации стрелок и сигналов относится к 1900–1905
годам. Сначала появилась гидравлическая система Бианки и Серве-
Д
93
таса и позже (1909 г.) была построена первая в России электрическая
централизация системы Всеобщей компании электричества.
Первые устройства автоматической блокировки были установлены на железной дороге Париж – Сен-Жермен в 1859 году.
В 1869 году американец Вильям Робинзон разработал модель первой автоблокировки с применением рельсовых цепей. При наезде
поезда рельсовая цепь замыкается его колесами, путевое реле притягивает якорь и сигнал закрывается. Внедрение рельсовых цепей
было сопряжено с большими трудностями. Верхнее строение пути
и скрепления рельсовых стыков не были приспособлены для надежного проведения электрического тока, но Робинзону удалось устранить этот недостаток введением стыковых соединителей и получить
таким образом рельсовые цепи длиной до 1200 метров.
При введении электрификации потребовалось разрешить противоречие: с одной стороны, создать непрерывную электрическую
цепь для обратных тяговых токов, с другой – образовать на ней же
изолированную секцию для сигнальных токов. В первое время оно
решалось устройством однорельсовой цепи, при которой одна нить
рельсов не изолировалась и предназначалась для тягового тока,
а другая изолировалась и предназначалась для сигнального тока.
Позднее для питания рельсовых цепей был применен переменный
ток частотой 60 Гц (переменный тяговый ток частотой 25 Гц).
Изобретение электрического перевода стрелок (1888 г.) принадлежит французу М. Депре, который для этой цели применил два
мощных соленоида, и братьям Сартно, воспользовавшимся обычным
электродвигателем, вращательное движение которого преобразовывалось в поступательное движение стрелочных остряков.
Одним из самых опасных элементов, входивших в общую систему
железнодорожной сигнализации, являлся человек, обслуживающий
сигнализацию или пользующийся ею, со свойственными его природе недостатками. Это обстоятельство привело к необходимости
в 80-х годах XX-го столетия введения в эксплуатацию автостопов –
приборов, останавливающих поезд при проходе его мимо или при
приближении к закрытому семафору. В настоящее время почти на
всех железнодорожных линиях с интенсивным движением поездов
применяют автоматическую блокировку и автоматическую локомотивную сигнализацию (АЛС).
В области автоматизации диспетчерского управления движением
поездов, развития систем диспетчерской централизации и диспетчерского контроля определяющими факторами являются концентрация
94
диспетчерского руководства, создание диспетчерских центров, оборудованных автоматизированными рабочими местами, современными средствами связи и отображения информации, вычислительной
техникой. При этом автоматика обеспечивает отображение местоположения поездов и их номеров, ведение исполненного графика
движения, разработку оперативного плана-графика, а в ряде случаев
и автоматическую установку маршрутов (рис. 8.1).
8.1.2. Классификация сигналов на железнодорожном транспорте
Сигналом называется условный видимый или звуковой знак, с помощью которого подается определенный приказ. На железнодорожном
транспорте под сигналом обычно понимают и сигнальный прибор
и его сигнальное показание. Сигнал является приказом.
Видимые сигналы выражаются цветом огней, щитов, флагов, дисков; числом и взаимным положением сигнальных показаний; режимом горения сигнальных огней и формой переносных сигнальных
щитов.
Звуковые сигналы выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности. Значение их днем и ночью одно и то
же. Для подачи звуковых сигналов служат свистки локомотивов,
моторвагонных поездов и дрезин, ручные свистки, духовые рожки,
сирены, гудки и петарды.
Рис. 8.1. Диспетчерский зал Уральского центра управления перевозками
95
По времени применения видимые сигналы подразделяют на:
– дневные, подаваемые в светлое время суток и сигнализирующие
цветом окраски щита, флага, диска или цветом, режимом горения
и сочетанием огней сигнального прибора;
– ночные, сигнализирующие огнями установленных цветов и подаваемые в темное время суток;
– круглосуточные, подаваемые одинаково как в светлое, так
и в темное время суток и сигнализирующие цветом, режимом горения и сочетанием огней. Видимые сигналы подаются светофорами,
флагами, фонарями, щитами и дисками.
Видимые сигналы в зависимости от сигнальных приборов, которыми их подают, классифицируют на:
– постоянные (светофоры, устанавливаемые в определенных местах железнодорожного пути, и локомотивные светофоры);
– переносные (щиты, флаги, фонари на шестах, предназначенные
для временного ограждения тех или иных участков пути и подвижного состава);
– ручные (флаги, диски, фонари, посредством которых подают на
поезда различные команды и указания);
– поездные (диски, флаги и фонари для обозначения головы
и хвоста поезда).
В качестве постоянных сигналов на железных дорогах применяются светофоры, которые используются во всех системах железнодорожной автоматики и телемеханики. По назначению постоянные
сигналы делят на основные и предупредительные. Основные сигналы
ограждают станции и блок-участки на перегонах и подают сигналы,
которые разрешают или запрещают движение поездов по этим пунктам или участкам. Предупредительные сигналы извещают о приближении к основным сигналам и об их показании.
Основные сигналы в свою очередь в зависимости от назначения
подразделяются на:
– входные, ограждающие станции со стороны прилегающих перегонов и служащие для разрешения или запрещения поезду следовать
на станцию;
– выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправляться
со станции на перегон;
– проходные, расположенные на перегоне и разрешающие или запрещающие поезду проследовать на ограждаемые ими участки;
– маршрутные – для разрешения или запрещения поезду проследовать из одного района станции в другой;
96
– прикрытия – для ограждения мест пересечений в одном уровне
железных дорог с другими железными дорогами, трамвайными путями и троллейбусными линиями, а также разводных мостов.
Светофоры, кроме того, применяются в качестве маневровых,
горочных, повторительных, заградительных и локомотивных.
Основными сигнальными цветами на транспорте являются красный, желтый и зеленый. При одинаковой силе света красный огонь
лучше виден и искажается меньше, чем другие огни. Он принят
в качестве сигнала остановки. Желтый огонь близок к красному,
виднее зеленого; он разрешает движение и требует снижения скорости. Зеленый огонь разрешает движение с установленной скоростью.
Кроме названных, применяют синий, лунно-белый, прозрачно-белый
и молочно-белый сигнальные огни. Синий огонь используют как запрещающий на маневровых светофорах.
8.1.3. Устройство и места установки светофоров
Основным сигнальным прибором на железнодорожном транспорте является светофор – оптический прибор, сигнализирующий
днем и ночью цветом одного или нескольких огней. Светофоры подразделяют на: линзовые и прожекторные.
Линзовые светофоры бывают:
– мачтовые – состоящие из металлической или железобетонной
мачты и укрепленной на ней головки с линзовыми комплектами;
консольные или мостиковые, у которых головки подвешены над
путями на консолях (мостиках) с правой стороны по ходу поезда или
над осью пути;
– карликовые, у которых светофорная головка без мачты укреплена непосредственно на фундаменте с небольшим наклоном по
вертикали, благодаря чему обеспечивается видимость сигнала с локомотива на близком расстоянии. На фундаменте каждого светофора
устанавливается табличка с буквой М и цифрами, обозначающими
индекс светофора.
Прожекторный светофор представляет собой мачту, на которой
укреплена светофорная головка с круглым фоновым щитом. Для
получения трех различных сигнальных огней в головке светофора
установлен светофильтр с тремя цветными стеклами, который передвигается прожекторным реле при пропускании через него тока прямой или обратной полярности.
Линзовый светофор имеет для каждого огня отдельный линзовый
комплект с лампами 15, 25 и 35 Вт при напряжении 12 В.
97
Линзовые комплекты размещены в светофорных головках таким
образом, что они отделены друг от друга перегородками, благодаря
чему исключено появление ложного сигнального показания от горящей лампы соседнего комплекта. Головки имеют фоновые щитки
и козырьки, защищающие фонари от попадания грязи, снега, солнечных лучей и света локомотивных прожекторов.
В линзовых комплектах светофоров, установленных на кривых
участках пути, имеются рассеивающие стекла. Они отклоняют лучи
на 10° или 20° в горизонтальной плоскости в сторону кривой, благодаря чему сигнальные огни светофоров видны в любых точках кривых
на расстоянии не менее тормозного пути (рис. 8.2).
860
2
6
1
5
Ось пути
На перегоне
не менее
2750
3
На станции
не менее
2450
4
7
Рис. 8.2. Расположение и устройство светофора:
1 – корпус головки; 2 – козырек; 3 – фоновый щиток; 4 – мачта;
5 – внутренняя цветная линза; 6 – рассеивающее стекло;
7– наружная бесцветная линза
Светофоры устанавливают у железнодорожных путей с правой
стороны по направлению движения поездов или над осью ограждаемого пути. Светофоры размещают так, чтобы их показания нельзя
было принять за сигналы, относящиеся к смежному пути.
Входные светофоры устанавливают от первого входного стрелочного перевода на расстоянии не ближе 50 м, считая от остряка про98
тивошерстного или предельного столбика пошерстного стрелочного
перевода. Для обеспечения безопасности движения поездов красные,
желтые и зеленые огни светофоров на прямых участках пути днем
и ночью должны быть отчетливо различимы из кабины управления
локомотива приближающегося поезда на расстоянии не менее 1000 м.
Перед всеми входными и проходными светофорами устанавливают
предупредительные светофоры. На линиях, оборудованных автоблокировкой, каждый проходной светофор является предупредительным по
отношению к следующему. Расстояние между смежными светофорами
на линиях, оборудованных автоблокировкой с трехзначной сигнализацией, должно быть не менее тормозного пути. Показания входных
светофоров на прямых участках пути днем и ночью должны быть отчетливо различимы из кабины управления локомотива приближающегося поезда на расстоянии не менее 1000 м, на кривых участках –
не менее 400 м, а сильно пересеченной местности – не менее 200 м.
Входные светофоры, по которым на станцию принимают нечетные
поезда, обозначают буквой Н, предупредительные перед ними – НПС,
а со стороны прибытия четных поездов – соответственно Ч и ЧПС.
Выходные светофоры устанавливают у каждого отправочного пути
впереди места, предназначенного для стоянки локомотива отправляющегося поезда. Показания выходных и маршрутных светофоров
главных путей должны быть отчетливо различимы на расстоянии не
менее 400 м, а боковых путей – не менее 200 м. Выходные светофоры
нечетного и четного направлений обозначают соответственно буквами Н и Ч с указанием номера пути, к которому они относятся.
Открывает (включает разрешающие сигнальные огни) станционные светофоры полуавтоматического действия дежурный по станции
или поездной диспетчер, а закрываются они (загорается красный
огонь) автоматически от проходящих поездов.
Презентация на 10 слайдах.
8.2. Системы интервального регулирования
движения поездов
Для интервального регулирования движения поездов служат перегонные устройства сигнализации, централизации и блокировки
(СЦБ) и связи. Эти системы автоматики и телемеханики одновременно обеспечивают безопасность движения и необходимую пропускную способность.
99
В настоящее время основными средствами интервального регулирования движения поездов являются: автоматическая блокировка,
автоматическая локомотивная сигнализация, устройства диспетчерского контроля за движением поездов, автоматическая переездная
сигнализация и автошлагбаумы, а также полуавтоматическая блокировка.
8.2.1. Автоматическая блокировка и автоматическая локомотивная
сигнализация
При автоматической блокировке перегоны делятся на блокучастки автоматически действующими проходными светофорами.
Длина блок-участка равна расстоянию между смежными светофорами. При автоматической блокировке с трехзначной сигнализацией
она должна быть не менее тормозного пути при полном служебном
торможении и максимально реализуемой скорости, кроме того,
должна быть не менее тормозного пути при экстренном торможении с учетом пути, проходимого за время срабатывания автостопа,
и составлять от 1000 до 2600 м.
Автоматическая смена сигнальных показаний проходных светофоров достигается тем, что в пределах каждого блок-участка устраивают
электрические рельсовые цепи, через которые поезд воздействует
на аппаратуру управления огнями светофора. Электрические рельсовые цепи позволяют обнаружить целость рельсового пути. Рельсовые цепи отделены друг от друга изолирующими стыками (ИС).
Такие стыки имеют металлические накладки с фибровой изоляцией.
На главных путях применяется клееболтовой изолирующий стык.
В этом стыке применены стандартные двухголовые накладки, которые
с помощью клеевого шва из стеклоткани, пропитанной эпоксидным
компаундом с отвердителем, склеиваются с рельсовыми концами,
благодаря чему образуется монолитное соединение. Источником тока
в рельсовой цепи является путевая батарея (ПБ), в состав которой
входят аккумулятор и выпрямитель, потребитель тока – путевое реле
(ПР). Сигнальная батарея (СБ) обеспечивает горение светофора.
Если блок-участок свободен, ток от источника питания протекает
по рельсам и поступает в путевое реле, которое замыкает цепь сигнальной батареи на зеленый огонь светофора.
Если блок-участок занят хотя бы одной колесной парой (или лопнул рельс), то ток не будет поступать в путевое реле, якорь его отпадет и цепь сигнальной батареи замкнется на лампу красного огня
светофора (рис. 8.3).
100
1000...2600 м
А
Раздельный
пункт
Четное
Блок-участок
Нечетное
1000...2600 м
Блок-участок
Раздельный
пункт
Перегон
ИС
ПР
ИС
Р
СБ
Двухзначная
ПБ
ИС
ИС
Рис. 8.3. Рельсовые цепи автоматической блокировки
При электрической тяге на постоянном или переменном токе
устраивают рельсовые цепи переменного тока в виде импульсов
числового кода. Автоблокировку с кодовыми рельсовыми цепями
называют кодовой числовой автоблокировкой. В ней сигнальные
показания впереди стоящего светофора по рельсовым цепям передаются на позади стоящий светофор. Каждому сигнальному огню
соответствует определенный сигнальный код тока, поступающего
в рельсовую цепь перед данным светофором. Эти сигнальные коды
управляют и огнями локомотивного светофора автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
На электрифицированных участках по рельсам протекает тяговый
ток (постоянный или переменный) и ток рельсовых цепей автоматической блокировки (переменный). Для пропуска тяговых токов
в обход изолирующих стыков автоблокировки в рельсовые цепи
включают специальные приборы – дроссель-трансформаторы и частотные фильтры.
На железнодорожном транспорте используется автоблокировка с двухзначной (К, З), трехзначной (К, Ж, З) и четырехзначной
(К, Ж, ЖЗ, З) сигнализацией. Двухзначная система сигнализации
применяется на линиях метрополитена, где необходимо обеспечить
возможно малые интервалы между поездами. На магистральных же101
лезных дорогах применяют трех- и четырехзначную сигнализацию.
При трехзначной блокировке поезда следуют на зеленый огонь и разграничены тремя блок-участками. Четырехзначная автоблокировка
применяется на пригородных участках, где обращаются быстроходные дальние пассажирские и пригородные поезда, а также на линиях
скоростного пассажирского движения. Тормозной путь скоростных
поездов значительно длиннее тормозного пути пригородных поездов,
поэтому торможение их начинают при одновременно горящих желтом и зеленом огнях светофора, а пригородных – при желтом огне.
Чтобы исключить возможность проездов запрещающих сигналов
в условиях плохой погоды, все участки, оборудованные автоблокировкой, дополняются устройствами автоматической локомотивной сигнализации, которая предназначена для передачи показаний
путевого светофора, к которому следует поезд, на локомотивный
светофор, установленный в кабине машиниста. Дополнительно
к устройствам АЛС на локомотивах устанавливают автостопы, которые служат для автоматической остановки поезда, если машинист
не примет мер к торможению. В зависимости от способа передачи
сигнальных показаний путевых сигналов на локомотив (непрерывно или только в определенных точках пути) различают автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного типа с автостопом
(АЛСН) и автоматическую локомотивную сигнализацию точечного
типа с автостопом (АЛСТ). Последняя применяется на участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой.
На линиях, оборудованных автоблокировкой, применяют устройства диспетчерского контроля, дающие поездным диспетчерам непрерывную информацию о продвижении поездов и избавляющие их
от многих переговоров с дежурными по станциям. Для этого в кабинете диспетчера размещают световое табло, на котором изображено
путевое развитие направления, имеется ряд лампочек. Нормально –
все лампочки табло погашены. Занятие поездами блок-участка, главных и приемо-отправочных путей промежуточных станций контролируется горением белых лампочек. Открытие положения входных
и выходных светофоров контролируется зелеными лампочками.
Сигнальная индикация на табло промежуточных станций выполнена таким образом, что дежурные по станциям получают также
информацию о повреждениях перегонных устройств автоблокировки
и переездной сигнализации.
Для повышения надежности и улучшения содержания устройств
интервального регулирования движения поездов внедряются системы технической диагностики.
102
8.2.2. Полуавтоматическая блокировка
Полуавтоматической она называется потому, что часть действий
по изменению показаний сигналов производится автоматически
(от воздействия поездов), а часть – работниками, занятыми приемом,
отправлением и пропуском поездов. Каждый межстанционный перегон со стороны станции огражден выходными светофорами. Нормально – выходные светофоры закрыты. Для разрешения поезду
занять перегон дежурный по станции их открывает нажатием кнопки
на пульте управления. На однопутных перегонах это возможно только
при согласии дежурного по соседней станции, а на двухпутных – после получения с соседней станции блокировочного сигнала о прибытии ранее отправленного поезда. Выходной сигнал закрывается
автоматически или дежурным по станции. Об отправлении поезда
извещается соседняя станция, и на аппаратах обеих станций появляются указатели занятости перегона и исключается возможность
отправления другого поезда на занятый перегон.
Пример. На однопутном участке отправление поезда со станции А
возможно только после получения согласия соседней станции Б (на
пульте станции А горит лампочка «Получение согласия», а на пульте
станции Б горит лампочка «Дача согласия»). Дежурный по станции
А готовит стрелочный маршрут и нажимает кнопку Т «Отправление», открывает выходной сигнал, что подтверждается включением
на пульте зеленой лампочки повторителя, одновременно загорается
красная лампочка «Занятие перегона отправления», а на станцию Б
поступает блокировочный сигнал отправления и на ее пульте гаснет
лампочка «Дача согласия» и загорается «Занятие перегона приема».
При выходе поезда со станции выходной сигнал автоматически закрывается, зеленая лампочка повторителя гаснет, загорается красная
лампочка занятия перегона. Дежурный по станции Б готовит маршрут приема и открывает входной сигнал. После выполнения операций
по прибытии поезда дежурный по станции Б нажимает кнопку «Дачи
прибытия», на пульте станции А выключается лампочка «Занятие
перегона отправления», а на станции Б – лампочка «Занятие перегона приема», что свидетельствует о свободности перегона.
8.2.3. Автоматическая переездная сигнализация
На пересечении железнодорожного пути в одном уровне с автомобильными дорогами, трамвайными и троллейбусными линиями
устанавливают переездную светофорную и оповестительную сигнализацию и автоматические шлагбаумы. Переезды бывают регули103
руемые, на которых движение через переезд регулируется устройствами переездной сигнализации, а также дежурным работником,
и нерегулируемые, на которых возможность безопасного проезда через переезд определяется водителями транспортных средств. При обслуживании переездной сигнализации дежурным работником переезд
называют охраняемым, а не обслуживаемый – неохраняемым.
Автоматические шлагбаумы, перекрывающие проезжую часть
автодороги, и светофоры автоматической светофорной сигнализации устанавливают на правой ее обочине. Нормальное положение
автоматических шлагбаумов открытое. Для приведения в действие
автоматической переездной сигнализации используют рельсовые
цепи автоблокировки или устраивают специальные цепи.
Автоматическая светофорная сигнализация подает сигналы остановки в сторону автотранспорта заблаговременно c таким расчетом,
чтобы до подхода поезда переезд был освобожден от транспортных
средств. В момент вступления поезда на участок приближения на
светофорах в сторону автодороги загораются два попеременно мигающих красных огня и подается звуковой сигнал (звонок или ревун)
для оповещения пешеходов. Если переезд оборудован автошлагбаумами, то одновременно загораются красные огни на заградительных
брусьях шлагбаумов и через определенное время брусья опускаются
в горизонтальное положение. После освобождения переезда заградительные брусья автошлагбаумов поднимаются, красные огни на
светофорах гаснут, а зеленый (при его наличии) загорается.
Для ограждения охраняемого переезда со стороны подхода поездов используют на перегонах проходные и предупредительные,
а на станциях – входные, выходные, маршрутные и маневровые светофоры, расположенные на расстоянии не менее 15 м от переезда при
условии видимости переезда с места их установки. Если названные
светофоры нельзя использовать, то перед охраняемыми переездами
устанавливают специальные заградительные светофоры. Заградительный светофор включает дежурный по переезду в тех случаях,
когда на переезде возникает препятствие для движения поездов.
С целью повышения безопасности движения поездов и исключения несанкционированного въезда автотранспортных средств в зону
огражденного переезда устанавливаются механические ограждения
регулируемых переездов по полосам движения. Устройство заграждения железнодорожного переезда совместно с автоматической переездной сигнализацией обеспечивает:
– механическое ограждение зоны переезда;
104
– исключение возможности въезда транспортных средств на
огражденный переезд;
– обеспечение возможности выезда транспортных средств, оказавшихся в зоне переезда после его ограждения;
– обнаружение транспортных средств в зоне крышек заградительных устройств при ограждении (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Механическое ограждение регулируемого переезда
Для неавтоматического управления переездными светофорами,
автоматическими шлагбаумами и заградительными светофорами
имеется специальный щиток, установленный на наружной стороне
будки дежурного по переезду.
На неохраняемых переездах, расположенных на перегонах и станциях, применяют автоматическую светофорную сигнализацию с зеленым огнем, а ограждение со стороны подхода поездов не предусматривается.
8.3. Устройства автоматикии телемеханики
на станциях
Станционные устройства автоматики и телемеханики служат для
управления стрелками и сигналами и обеспечения таких взаимных
зависимостей между ними, при которых исключается открытие сигнала при неправильно установленных и незапертых стрелках, а при
открытом сигнале не допускается перевод тех стрелок, по которым
предусмотрен пропуск поезда.
105
Движение поездов и маневровые передвижения в пределах станций совершаются по определенным маршрутам. Маршрут – это путь
следования поезда или маневрового состава по станции при установленных в определенное положение и запертых стрелках и открытому светофору, разрешающему движение по данному маршруту. Те маршруты,
по которым нельзя одновременно пропускать поезда, называются
враждебными (например, маршрут приема на один и тот же путь
поездов с разных сторон станции).
Основными техническими средствами управления и контроля за
передвижениями поездных единиц на станциях служат устройства
электрической централизации стрелок и сигналов (ЭЦ). К станционным устройствам относятся также горочная автоматическая централизация (ГАЦ) и диспетчерская централизация (ДЦ).
8.3.1. Электрическая централизация стрелок и сигналов
Электрической централизацией называется система устройств,
обеспечивающих управление и контроль стрелками и светофорами
железнодорожных станций с помощью электрической энергии.
В состав ЭЦ входят: аппарат управления, релейная аппаратура,
стрелочные электроприводы, светофоры, электрические рельсовые
цепи, кабельные сети, источники питания.
В зависимости от удаленности стрелок и светофоров от поста
управления используют следующие способы управления:
– прямое, когда каждый электропривод стрелки и светофор в пределах станции управляются и контролируются по отдельным жилам
кабеля;
– кодовое, когда стрелочные электроприводы и светофоры управляются по общей линейной цепи подачей кодовых сигналов телеуправления и контролируются по общей линейной цепи передачей
кодового сигнала телесигнализации на пост управления.
По принципу управления стрелками и светофорами релейная централизация подразделяется на следующие системы:
– с раздельным управлением стрелками и светофорами, когда
для перевода каждой стрелки и открытия светофора используют отдельные кнопки или рукоятки;
– с маршрутным управлением стрелками и светофорами, в которых задание на перевод стрелок по маршруту и открытие светофора
осуществляют нажатием на пульте управления двух кнопок – начала
и конца маршрута.
Перевод, замыкание и контроль положения централизованных
стрелок осуществляется стрелочными электроприводами. Стрелоч106
ные электроприводы всех видов должны обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка
к рамному рельсу, не допускать замыкания стрелки при зазоре между
прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более, отводить другой
остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм, переводить
стрелку из одного положения в другое с ходом остряков 154 мм.
Важнейшим условием дистанционного управления стрелками является наличие контроля их положения на посту управления. Поэтому стрелочные приводы имеют датчик контроля (автопереключатель),
обеспечивающий контроль положения стрелки и преобразующий эту
информацию в электрическую величину для дистанционной передачи ее в орган управления.
В процессе эксплуатации стрелок возможно попадание посторонних предметов между остряком и рамным рельсом, препятствующее
нормальному переводу. Для защиты электродвигателя от перегрузок
предусматривается специальное устройство – фрикцион.
Стрелочные приводы, кроме дистанционного, должны допускать
перевод стрелки вручную. При этом, а также при вскрытии привода
электрическое питание должно отключатся автоматически.
8.3.2. Диспетчерская централизация
Система, предназначенная для управления движением поездов из
одного пункта с помощью каналов телеуправления и телесигнализации, получила название диспетчерской централизации.
Диспетчерская централизация представляет собой сочетание автоматической блокировки на перегонах с электрической централизацией стрелок и сигналов станций и обеспечивает:
– управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда станций и перегонов;
– контроль на аппарате управления за положением и занятостью
перегонов, путей на станциях и прилегающих к ним блок-участков,
а также повторение показаний входных, маршрутных и выходных
светофоров;
– возможность передачи станций на резервное управление стрелками и сигналами по приему, отправлению поездов и производству
маневров или передачи стрелок на местное управление для производства маневров;
– автоматическую запись графика исполненного движения поездов;
– выполнение требований, предъявляемых к электрической централизации и автоматической блокировке.
107
Все операции по приему и отправлению поездов со станций
участка производит диспетчер, а регулирование следования поездов
по перегонам совершается автоматически по сигналам автоблокировки. Диспетчерская централизация позволяет повысить пропускную
способность, участковую скорость и безопасность движения поездов.
Все операции по приему и отправлению поездов со станций участка
производит диспетчер, а регулирование следования поездов по перегонам совершается автоматически по сигналам автоблокировки.
В качестве типовой применяют диспетчерскую централизацию
системы «Луч», пригодную для участков с различной грузонапряженностью.
8.3.3. Горочная автоматическая централизация
На крупных станциях поезда расформировывают и формируют на
сортировочных горках. Состав надвигают на горку, откуда отдельные
вагоны или группы вагонов (отцепы) скатываются на подгорочные
пути, специализированные по назначениям вагонов. Управление
централизованными стрелками, сигналами и замедлителями для торможения вагонов ведут с одного горочного поста.
Для расформирования составов и повышения перерабатывающей
способности сортировочные горки оснащены комплексом автоматических устройств, в состав которых входит горочная автоматическая
централизация (ГАЦ), обеспечивающая автоматический перевод
стрелок для каждого отцепа, скатывающегося с горки по заданному
маршруту на подгорочный путь.
Система ГАЦ может работать в двух режимах:
– программном автоматическом, при котором до роспуска состава
с горки с помощью накопителя производится предварительный набор
маршрутов на все отцепы состава поезда;
– маршрутном, при котором маршруты задают для каждого очередного отцепа непосредственно перед его скатыванием с горки нажатием кнопки, соответствующей номеру подгорочного пути.
Комплексная система автоматизации процесса расформирования
составов на сортировочных горках включает в себя, кроме ГАЦ, также устройства автоматического регулирования скорости скатывания
отцепов (АРС), горочных программно-задающих устройств (ГПЗУ),
оперативно-запоминающих устройств (ГОЗУ) для ввода информации
в ГАЦ, телеуправления горочным локомотивом (ТГЛ), автоматического задания скорости роспуска составов (АЗСР), автоматического
контроля заполнения путей подгорочного парка (КЗП).
108
8.3.4. Связь на железнодорожном транспорте
История развития. Телеграф начал применятся на железных дорогах в 30-х годах ХIX столетия англичанами Куком и Уинстоном.
В 1838 г. американец Самюэль Морзе сконструировал аппарат, который надолго стал основным средством связи на железных дорогах.
С его появлением при прокладке железнодорожных линий, как правило, проводили и телеграф. Затем был изобретен электромагнитный
телефон, позволивший устанавливать непосредственную связь на
больших расстояниях.
Первые попытки применения радиотелеграфа и радиотелефона
для связи станций железных дорог между собой, движущегося поезда
со станцией, движущихся поездов между собой, а также использование радиоаппаратуры для сигнализации и предупреждения проезда
закрытых светофоров были сделаны в США Управлением Соединенной тихоокеанской железной дорогой в 1906 году.
На главных линиях железных дорог США, Великобритании, стран
Западной Европы, Африки и Азии в 50-е годы ХХ века радиосвязь
использовали по следующим основным направлениям:
— связь между отдельными станциями и между станциями и управлениями;
– связь поезда с сигнальными будками или промежуточными
станциями, между отдельными поездами, а в длинносоставных грузовых поездах – между головной и хвостовой частями поезда;
– на сортировочных станциях (наличие радиоустановки на пульте
дрезины начальника станции, которой он пользуется при объезде
подъездных путей);
– при производстве ремонтных работ для обеспечения прямой
связи с соседними сигнальными постами, станциями и поездами.
На железных дорогах СССР радиосвязь начала применяться
в 1936 году, а уже в 1937–38 годах на ряде станций появились отдельные опытные радиоустановки. В 1948 году начался серийный выпуск
радиостанций ЖР-1 для внутристанционной радиосвязи (машинистов маневровых локомотивов с маневровыми диспетчерами, а также
списчиков вагонов с работниками технических контор). В начале
50-х годов на Омской железной дороге был оборудован опытный участок для испытания поездной радиосвязи на базе радиостанции ЖР-1
серии «Г». С 1954 года для поездной радиосвязи стали использовать
радиостанцию типа ЖР-3, у которой была повышенная помехозащищенность и в 1,5 раза большая дальность действия.
В конце ХХ века железные дороги России оснащались радиосредствами системы «Транспорт». Система железнодорожной технологи109
ческой радиосвязи «Транспорт» значительно расширяет возможности
поездной, станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи и обеспечивает решение ряда технологических задач. Поездная радиосвязь обеспечивает, наряду с телефонной связью между диспетчером
и машинистом, передачу диспетчером отдельных команд вплоть до
команды экстренной остановки поезда без участия машиниста.
На железных дорогах мира начинает использоваться спутниковая
связь и навигация. Железнодорожными компаниями США и Канады разрабатывается система управления движением поездов АRES.
В этой системе на основе измерения текущих координат и скорости
подвижного состава, а также технического состояния локомотивов
и пути обеспечивается автоматическое управление движением поездов. Местоположение поезда и скорость его движения определяются
с точностью соответственно 0,1 км и 0,5 км/ч.
На железных дорогах СНГ решение навигационных задач возможно на базе использования системы «ГЛОНАСС». Перспективной для
железнодорожного транспорта является международная спутниковая
система определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, «Коспас – Сарсат».
Более 10 лет назад приборы спутниковой навигации стали устанавливать в комплексное локомотивное устройство безопасности
(КЛУБ). Оно оснащено навигационным приемником и специально
разработанным энергонезависимым устройством для хранения электронной карты участков пути, содержащей данные о географических
и железнодорожных координатах, объектах пути, их длине и другие
служебные данные.
Спутниковые системы также стали штатным оборудованием для
вагонов-путеизмерителей и дефектоскопов. Устройствами контроля
безопасности и связи с использованием системы ГЛОНАСС/GPS
оборудовано около 100 пассажирских поездов. Проходит тестирование маневровая и горочная автоматическая локомотивная сигнализация (МАЛС/ГАЛС) со встроенными средствами спутниковой навигации, которые помогают определять местоположение локомотивов
на станции с погрешностью не более 1 м (рис. 8.5).
Глобальные навигационные спутниковые системы позволяют
осуществлять:
– контроль координат местоположения поезда на перегонах
и станциях;
– управление движением поездов по радиоканалу;
– определение местоположения восстановительных поездов
и путевых бригад;
110
Системы высокоточного координатно-временного обеспечения (DGPC)
Определение
местоположения
восстановительного
поезда
ДЦУП
Сетевой центр
Контроль управления движением поездов на перегонах и станциях
Место проведения
восстановительных
работ
Станция
А
Перегон между станциями А и Б
Станция
Б
Станция
В
Рис.8.5. Глобальные навигационные спутниковые системы
(ГЛОНАСС / GPS)
– передачу информации о дислокации поездов на станции по
спутниковому каналу связи (резервному).
На участке Москва – Клин Октябрьской дороги началась реализация пилотного проекта внедрения дифференциальной глобальной
навигационной спутниковой системы (ДГНСС). Опытная ДГНСС,
учитывающая все требования стандартов Европейской системы спутникового позиционирования (EUPOS), состоит из четырех постоянно действующих космических приемопередающих станций. Они
соединены в общую сеть сбора и обработки данных и дают возможность определять местоположение объектов с точностью до 2–5 см
в режиме реального времени.
Проводная связь. Для руководства движением поездов и работой
линейных подразделений железные дороги оборудованы проводной
(телефон, телефакс) и беспроводной (радио- и радиорелейной) связью.
К проводной связи относятся следующие ее виды:
– местная – для служебных переговоров работников различных
служб, находящихся в одном пункте;
– постанционная – для связи работников станции участка между
собой;
– дорожная – для связи работников управления дороги с отделениями дорог и крупными станциями, а также последних между
собой;
– магистральная – для связи министерства путей сообщения
с управлениями железных дорог и дорог между собой;
111
– связь совещаний:
магистральная – для проведения совещаний руководством МПС
со всеми или некоторыми управлениями дорог;
дорожная – для проведения совещаний руководящими работниками управления дорог с отделениями и крупными станциями;
региональная – для проведения совещаний руководством региона
железной дороги со станциями;
– поездная диспетчерская – для служебных переговоров поездного диспетчера с дежурными по станциям своего участка;
– поездная межстанционная – для служебных переговоров дежурных смежных станций по вопросам движения поездов;
– перегонная – для служебных переговоров руководителей путевых работ, электромехаников СЦБ и контактной сети, находящихся
на перегоне, с дежурными по станциям, ограничивающим данный
перегон;
– другая служебно-функциональная связь.
Поездная радиосвязь – предназначена для обеспечения непрерывной двусторонней связи между поездным диспетчером и машинистами локомотивов, следующих с поездами на участке.
Станционная радиосвязь – для обеспечения переговоров станционного диспетчера с машинистами маневровых и горочных локомотивов.
Радиорелейная связь служит для одновременной передачи большого числа телефонных разговоров и телевизионных передач.
112
Лекция 9
РАЗДЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ
Р
аздельные пункты делят железнодорожную линию на перегоны.
Раздельными пунктами являются: разъезды, обгонные пункты, станции, путевые посты, а при автоматической блокировке –
и проходные светофоры.
Разъездами называются раздельные пункты на однопутных линиях, имеющие путевое развитие, предназначенное для скрещивания
и обгона поездов (рис. 9.1).
Н2
5
Нечетное
2
Ч2
Н1
Н
1
Ч1
Ч
Четное
4
Н3
3
6
Ч3
Рис. 9.1. Схема разъезда пути:
1 – главный путь; 2, 3 – приемо-отправочные пути; 4 – улавливающий
тупик; 5, 6 – предохранительные тупики; Н, Н1, Н2, Н3 – светофоры для
нечетных поездов; Ч, Ч1, Ч2, Ч3 – светофоры для четных поездов
Разъезды имеют главный и один-два приемо-отправочных пути,
средства СЦБ и связи, служебно-технические и жилые здания.
Скрещивание поездов заключается в предварительной приемке
поезда на один из приемо-отправочных путей с остановкой. Поезд
противоположного направления пропускают через разъезд по главному пути без остановки, после чего отправляют ранее прибывший
поезд.
Обгон поездов на разъезде состоит в приеме с остановкой первого поезда на приемо-отправочный путь и пропуске второго поезда
того же направления по главному пути или свободному приемоотправочному пути.
113
Обгонные пункты – раздельные пункты на двухпутных линиях,
имеющие путевое развитие, допускающее обгон поездов и в необходимых случаях перевод поезда с одного главного пути на другой
(рис. 9.2).
На обгонных пунктах кроме главных путей, как правило, имеются
по одному приемо-отправочному пути в каждом направлении движения, а также устройства СЦБ и связи, служебно-технические и жилые
здания. На этих раздельных пунктах может быть при необходимости осуществлен перевод поездов с одного главного пути на другой
с помощью диспетчерских съездов, укладываемых в горловинах.
На разъездах и обгонных пунктах могут также выполняться операции
по посадке-высадке пассажиров.
Нечетное
2
Четное
8 10
4
6
I
II
12
7
9
11
1
5 3
а
б
Рис. 9.2. Схема обгонного пункта:
Ι, ΙΙ – главные пути; 1, 2, 3…12 – стрелочные переводы;
а – полезная длина пути; б – полная длина пути
Станция – это раздельный пункт, имеющий путевое развитие,
позволяющее производить операции по приему, отправлению,
скрещиванию и обгону поездов, операции по приему, выдаче грузов
и обслуживанию пассажиров, а при развитых путевых устройствах –
маневровую работу по расформированию и формированию поездов
и технические операции с поездами.
Первые железнодорожные станции появились в России в 1837 году
при сооружении однопутной Царскосельской железной дороги, на которой были построены две конечные и три промежуточные станции.
По характеру работы станции делятся на: промежуточные, участковые, сортировочные (рис. 9.3), пассажирские и грузовые.
Станции, к которым примыкают не менее трех магистральных
линий, называются узловыми. В зависимости от объема и сложности
114
работы и наличия тех или иных технических устройств станции подразделяют на классы. Станции, имеющие большой объем работы
и высокий уровень технической оснащенности, являются внеклассными, за ними следуют станции 1, 2, 3, 4 и 5 классов.
Тр1
О1
П1
Четное
А
С
Тр2
О2
ЛХ и ВД
Нечетное
Б
П2
Рис. 9.3. Схема односторонней сортировочной станции
с последовательным расположением парков:
ТР1, ТР2 – транзитные парки; О1, О2 – парки отправления;
С – сортировочные парки; ЛХ и ВД – локомотивное
и вагонное хозяйство; П1, П2 – приемные парки
Независимо от назначения каждая станция кроме приема, отправления и пропуска поездов выполняет в том или ином объеме
маневровую работу. Она заключается в передвижении вагонов или
локомотивов по станционным путям при расформировании и формировании поездов, отцепке или прицепке вагонов, расстановке или
уборке их с фронтов погрузки и выгрузки.
Расформирование заключается в расстановке вагонов по специализированным сортировочным путям.
Формирование – это расстановка групп вагонов в составе поезда
согласно плану формирования и требованиям ПТЭ.
Перечень и порядок выполнения операций по обработке составов
и вагонов, расформированию, формированию, маневровой и местной работе в минимальные сроки на основе научной организации
и применения передовых методов труда при полном использовании
технических средств станции регламентируются технологическим
процессом работы станции.
Техническо-распорядительный акт станции устанавливает порядок использования технических средств и предусматривает безопасное и беспрепятственное выполнение операций по приему, отправлению и проследованию поездов по станции и производству
маневровой работы.
115
Для массового расформирования и формирования грузовых поездов на сортировочной станции устраивают сортировочную горку
(рис. 9.4).
Горочный
пост
2-я тормозная
позиция
3-я тормозная позиция
Пути парка
прибытия
Обходной
путь
Сортировочный парк
Вершина
горки
План горки
1-я тормозная
позиция
Профиль горки
Перевальная
часть
Надвижная часть
Нг
Расчетная
точка
Спускная часть
Lp
Рис. 9.4. План и профиль сортировочной горки:
Lp – росстояние от вершины горки до расчетной точки;
Нг – расчетная высота горки
Сортировочная горка состоит из трех основных элементов: надвижной части, вершины горки и спускной части. Под вершиной горки
понимается площадка, сопрягающая надвижную и спускную части.
Горки подразделяют на механизированные и немеханизированные.
Механизированные горки оборудуют специальными устройствами
для торможения вагонов (вагонными замедлителями) и электрической
централизацией стрелок и сигналов.
Путевые посты устраивают на железнодорожной линии в месте
примыкания или схождения двух или более магистральных линий
или главного направления со второстепенным, либо при подходе
к железнодорожному узлу со спецификой разграничения движения
поездов в различных направлениях (например, пассажирские поезда
в пассажирский парк или на пассажирскую станцию, грузовые –
в парки приема, отправления или транзитные сортировочной станции или грузовой станции, либо в обход всего узла или конкретных
раздельных пунктов), на конце двухпутной вставки, если он расположен вне какой-либо станции (рис. 9.5).
116
Калмык
Поворино
Рис. 9.5. Вариант путевого поста
Железнодорожные пути на раздельных пунктах подразделяются
на станционные и специального назначения. К станционным путям
относятся пути в границах станции – главные, приемо-отправочные,
сортировочные, вытяжные, погрузочно-разгрузочные, деповские,
соединительные и прочие. Главные станционные пути – это непосредственное продолжение главных путей перегона. К путям специального назначения относят предохранительные и улавливающие
тупики и подъездные пути на перегонах и станциях. Предохранительные тупики предназначены для предупреждения выхода подвижного
состава на маршруты следования поездов. Улавливающие тупики
предназначены для остановки потерявшего управление поезда или
части поезда при движении его по затяжному подъему.
Пути, предназначенные для выполнения одних и тех же операций,
объединяют в отдельные группы, называемые парком. По назначению их подразделяют на парки приема и отправления поездов, сортировочные и др. Пути в каждом парке нумеруются последовательно.
Станционные пути соединяют между собой или объединяют в парки
с помощью стрелочных переводов, съездов и стрелочных улиц. Места,
где сосредоточены соединения этих путей, называют стрелочными
горловинами станций. Стрелочные переводы нумеруются с каждой
стороны станции последовательно четными или нечетными номерами в зависимости от направления следования поездов.
Четным считается направление с запада на восток и с юга на север.
Нечетным – с востока на запад и с севера на юг.
117
Лекция 10
ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК И ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
10.1. Классификация поездов и их обслуживание
П
оездом называется сформированный и сцепленный состав вагонов с одним или несколькими действующими локомотивами
или моторными вагонами, имеющий установленные сигналы.
Отправляемые на перегон локомотивы без вагонов, моторные вагоны
и специальный самоходный подвижной состав рассматриваются как
поезда.
По старшинству поезда подразделяют на внеочередные, очередные и назначаемые по особым требованиям, очередность которых
устанавливают при назначении.
К внеочередным относят пожарные и восстановительные поезда, снегоочистители, локомотивы без вагонов и специальный самоходный подвижной состав, предназначенные для восстановления
нормального движения и тушения пожара.
Очередные поезда в порядке приоритетности представлены пассажирскими скоростными, пассажирскими скорыми, остальными пассажирскими, почтово-багажными, воинскими, грузопассажирскими,
людскими, ускоренными грузовыми, грузовыми, хозяйственными
поездами и локомотивами без вагонов.
Людскими считаются грузовые поезда, в состав которых входят
не менее десяти вагонов, занятых людьми.
Хозяйственными называются поезда, обслуживающие собственные нужды дороги (перевозка балласта, рельсов, шпал и др.).
Всем поездам в зависимости от категории на станциях формирования присваивают номера: скорым 1–99, пассажирским дальним
круглогодичного обращения 171–299, грузовым сквозным 2001–2998,
грузовым участковым 001–3398, грузовым сборным 3401–3498, пригородным 6001–6999 и т.д.
Поезда одного направления имеют нечетные номера, а поезда
обратного направления – четные.
Нормы массы и длины поездов устанавливают в плане их формирования и графике движения. В отношении сквозных поездов
118
нормы массы унифицированы для всего направления следования, с
тем чтобы избежать ее перелома (изменения) при переходе с одного
участка на другой. Ускоренные грузовые поезда имеют несколько
меньшие нормы массы.
Все большее распространение получает вождение тяжеловесных
поездов, масса которых значительно превышает норму. Это позволяет дорогам перевозить дополнительное количество груза при том
же числе локомотивов и снизить затраты на перевозки.
Грузовые поезда могут быть тяжеловесными и поездами повышенной массы. В первом случае масса поезда для соответствующих серий
локомотивов на 100 т и более превышает установленную графиком
движения норму на участке следования этого поезда. Во втором случае грузовой поезд с одним или несколькими действующими локомотивами (в голове состава, в голове и хвосте, в голове и последней
трети состава) имеет массу более 6 тыс. тонн.
В зависимости от длины помимо обычных существуют грузовые
поезда повышенной длины; длинносоставные и соединенные. Длина
поезда повышенной длины составляет 350 осей и более. Длинносоставным называют поезд, длина которого превышает максимальную
норму, установленную графиком движения на участке следования
этого поезда. Грузовой поезд, составленный не менее чем из двух
сцепленных поездов с действующими локомотивами в голове каждого поезда, называют соединенным.
Одним из основных условий обеспечения безопасности движения поездов является наличие тормозных средств, достаточных для
остановки поезда на расстоянии, равном длине тормозного пути,
при следовании с наибольшей допустимой скоростью по руководящему спуску в случае возникновения препятствия для движения.
Тормозной путь в зависимости от руководящего спуска и допустимой
максимальной скорости движения принимается равным 1000, 1200,
1300, 1500, 1600 и 1700 м.
Грузовой поезд обслуживает локомотивная бригада, тогда как
пассажирский – также проводники, а в необходимых случаях и другие работники. Пассажирские и другие поезда для перевозки людей
и почтово-багажные поезда снабжают противопожарными средствами, средствами для оказания первой медицинской помощи и другим
необходимым снаряжением.
119
10.2. Организация грузовой и коммерческой работы
Грузовая работа выполняется в местах общего и необщего пользования. К местам общего пользования относятся крытые и открытые
склады, а также участки, специально выделенные на территории железнодорожной станции, принадлежащие владельцу инфраструктуры
и используемые для проведения операций по погрузке, выгрузке, сортировке и хранению грузов, в том числе контейнеров, багажа и грузобагажа пользователей услугами железнодорожного транспорта.
К местам необщего пользования относятся железнодорожные
пути необщего пользования, крытые и открытые склады, а также
участки, расположенные на территории железнодорожной станции, не принадлежащие владельцу инфраструктуры или сданные им
в аренду и используемые для выполнения операций по погрузке и выгрузке грузов, в том числе контейнеров, определенных пользователей
услугами железнодорожного транспорта.
Более 80 % грузов, предъявляемых к перевозке, грузят и выгружают на путях предприятий и организаций, связанных с общей сетью
железных дорог непрерывной рельсовой колеей. Такие пути называются подъездными. Взаимоотношения железной дороги с предприятием, имеющим подъездные пути, порядок подачи и уборки
вагонов регулируются договорами на эксплуатацию этих путей.
Наряду с погрузкой и выгрузкой на станциях выполняют следующие коммерческие операции: подготовку груза, взвешивание и прием
его к перевозке, оформление перевозочных документов, взимание
провозной платы и сборов, пломбирование вагонов, хранение груза
на станциях, выдачу прибывшего груза получателям и др. Грузы перевозят грузовой скоростью в обычных грузовых поездах и большой
скоростью с оплатой по повышенному тарифу – в ускоренных поездах. Кроме того, грузы транспортируют пассажирской скоростью
в багажных вагонах пассажирских поездов или специальных почтовобагажных поездах.
Значительное распространение на железнодорожном транспорте, а также в смешанном железнодорожно-автомобильном
и железнодорожно-водном сообщении получила перевозка грузов
в контейнерах. Контейнерный парк состоит из специальных контейнеров (для скоропортящихся, наливных и других грузов) и универсальных. Увеличивается объем перевозок в крупнотоннажных
контейнерах массой брутто 20 т и более. Контейнеры, загруженные на
складах грузоотправителей, перевозят автомобилями на станции, где
120
их перегружают кранами на контейнерную площадку, а затем грузят
на железнодорожные платформы. По прибытии на станцию назначения контейнеры перегружают на контейнерную площадку или на
автотранспорт, который доставляет их на склад получателя.
Применение контейнеров, представляющих собой многооборотную тару, позволяет сэкономить пиломатериалы, упаковочную ткань,
металлическую ленту, гвозди. При перевозке в контейнерах можно
организовать транзитную доставку груза от склада отправителя до
склада получателя, минуя промежуточные базы, и полностью механизировать погрузочно-разгрузочные операции. Производительность
труда в этом случае становится в 4–5 раз выше, чем при перевозке
мелких отправок в крытых вагонах.
Для выполнения грузовых операций и хранения груза железные
дороги имеют комплекс устройств и сооружений: крытые склады,
контейнерные и навалочные площадки, весовое хозяйство и др.
Ускорение трудоемких погрузочно-разгрузочных работ, удешевление
их стоимости, уменьшение времени простоя вагонов и улучшение
условий труда можно обеспечить с помощью комплексной механизации, при введении которой основные и вспомогательные операции
выполняют машины и механизмы.
К наиболее простым техническим средствам, предназначенным
для перемещения грузов на складах, относятся тележки (аккумуляторные – электрокары и с двигателями внутреннего сгорания –
автокары). Для перемещения сыпучих, кусковых и легких штучных
грузов в горизонтальном и наклонном направлениях используют
конвейеры (транспортеры).
Для погрузки и выгрузки грузов, перевозимых в контейнерах, на
поддонах и в ящиках, на открытых платформах и площадках применяют автопогрузчики, а в крытых складах – вилочные электропогрузчики с необходимыми съемными приспособлениями. Погрузку
и выгрузку сыпучих и кусковых грузов осуществляют также с помощью тракторных ковшовых погрузчиков. Кроме того, на открытых
платформах и площадках устанавливают козловые и мостовые краны. Краны для сыпучих грузов оборудуют грейферами, а для тарноштучных грузов и контейнеров – автоматическими захватами и другими специальными приспособлениями.
Козловые краны отличаются от мостовых тем, что мост у них установлен на опорах-козлах особого вида, а рельсы подкранового пути
проложены на уровне земли, без сооружения дорогостоящих опор
и эстакад (рис. 10, а).
121
а
б
Рис. 10.1. Механизация погрузо-разгрузочных работ:
а – козловой кран на погрузочной площадке; б – выгрузка вагона
на вагоноопрокидывателе
Сыпучие грузы выгружают из саморазгружающихся полувагонов на эстакадах или повышенных путях, а при значительном грузообороте – специальными вагоноопрокидывателями (рис. 10, б).
Из крытых вагонов сыпучие грузы выгружают механическими лопатами или специальными вагоноразгрузчиками.
10.3. Основы организации пассажирских перевозок
Основная задача организации пассажирских перевозок состоит
в удовлетворении потребностей населения в передвижении, а также
обеспечение безопасности и высококачественного обслуживания
пассажиров на вокзалах и в поездах.
Для организации пассажирских перевозок и развития соответствующих устройств устанавливают ожидаемый объем перевозок
в пассажирокилометрах. Основой для этого служат результаты анализа отчетности о выполненных перевозках за прошедший период,
данные о численности населения, состоянии экономики (в том числе
о строительстве новых городов и поселков, железнодорожных линий),
расширении сети курортов и домов отдыха, развитии коллективного
садоводства и огородничества и т. д. Учитывают и такие факторы,
как массовые организованные перевозки пассажиров, удельный вес
междугородных и пригородных перевозок пассажиров другими видами транспорта.
122
Пассажирские поезда подразделяют на следующие категории:
дальние, следующие на расстояние свыше 700 км, местные – 150...
700 км и пригородные – до 150 км. Дальние и местные поезда в зависимости от скорости движения и числа остановок могут быть скоростными, скорыми и пассажирскими. К скоростным и скорым относятся поезда, следующие с высокой скоростью и имеющие остановки
только на больших станциях.
Пассажирские поезда следуют с меньшей скоростью и останавливаются на всех или на большинстве станций. Их средняя скорость
движения составляет лишь около 50 км/ч. Перевозка почты и багажа
осуществляется в специальных вагонах, включаемых в скорые, пассажирские и почтово-багажные поезда.
При составлении расписания отправление дальних поездов с
начальных пунктов назначают, как правило, в вечернее время, а
прибытие на конечные пункты – в утреннее. Расписание местных
и пригородных поездов стремятся сделать удобным для основной категории пассажиров, согласовывая его с часами работы предприятий
и учреждений. В некоторых случаях при возникновении больших
пассажиропотоков помимо обычных могут быть сформированы пассажирские поезда длинносоставные, повышенной длины и соединенные. В первом случае длина поезда превышает установленную
схемой его формирования, во втором случае в состав пассажирского
поезда входят 20 вагонов и более.
Пассажирский поезд называют соединенным, если он составлен
из двух сцепленных пассажирских поездов с действующими локомотивами в голове каждого поезда. Наибольший удельный вес в общем
объеме пассажирских перевозок занимают пригородные перевозки. Их характерной особенностью является необходимость частых
остановок для посадки и высадки пассажиров и значительная неравномерность движения по периодам года, дням недели и времени
суток.
На пригородных линиях с небольшими размерами пассажирского
движения, где применение электротяги может оказаться экономически неоправданным, используют дизель-поезда и автомотрисы.
Устройства для обслуживания пассажиров должны обеспечивать
им максимальные удобства. Это учитывается, в частности, при проектировании вокзалов и планировке вокзальных помещений.
123
Лекция 11
ГРАФИК ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
11.1. Значение графика и требования,
предъявляемые к нему
Н
а железнодорожном транспорте движение поездов осуществляется по графику – основному нормативнотехнологическому документу, регламентирующему работу
всех подразделений по организации движения поездов.
График движения выражает план всей эксплуатационной работы
железных дорог и является основой организации перевозок. Движение поездов строго по графику достигается точным соблюдением
технологических процессов работы станций, локомотивных и вагонных депо, тяговых подстанций, пунктов технического обслуживания,
дистанций пути и других подразделений железных дорог, связанных
с движением поездов. Объединяя и координируя работу этих подразделений, график движения позволяет им действовать согласованно.
Роль графика возрастает в условиях рыночной экономики, когда
осложняется организация устойчивых вагонопотоков. В связи с этим
в рамках автоматизированной системы управления перевозочным
процессом (АСУПП) комплексу автоматизации и разработки графика движения поездов уделяется большое внимание.
При составлении графика должна быть предусмотрена приоритетная прокладка международных поездов, их согласованный подвод
на пограничные станции и точное соблюдение технологии обработки
поездов. На основе графика составляют расписание движения поездов, в котором указывают время прибытия, отправления и проследования поездов для каждого раздельного пункта.
Ход поезда изображается на графике в виде движения точки
в системе координат, где по оси абсцисс откладывается время суток
от 0 до 24 ч, а по оси ординат – пройденное расстояние. Таким образом, график движения выражает зависимость t = f(S), где S – путь,
пройденный поездом; t – время его хода.
124
км
След движения точки условно принимают за прямую, соединяющую точки отправления и прибытия поезда, соответствующие
смежным раздельным пунктам, исходя из того, что поезд следует по
перегону с постоянной скоростью. Угол наклона прямой к горизонтали характеризует скорость движения поезда. Фактически же эта
скорость изменяется, причем особенно существенно при замедлении
поезда перед остановкой и разгоне после отправления (рис. 11.1).
А
3
5
8
183
6
Б
5 2
2102
9
В2
0
1
час
Рис. 11.1. Фрагмент графика движения поездов:
А, Б, В – обозначения раздельных пунктов; 0, 1 на оси абсцисс – время, ч;
цифры на осях раздельных пунктов – время прибытия, отправления или
проследования поезда (число минут сверх целого десятка); числа над
наклонными прямыми – условные номера поездов; штриховая кривая
в левом нижнем углу – реальный график движения поезда, с учетом
изменения его скорости
График обычно строят на стандартной сетке с масштабом времени
4 мм – 10 мин и масштабом расстояний 2 мм – 1 км. На сетке каждый
час разделен вертикальными линиями на шесть 10-минутных интервалов, при этом получасовые деления отмечают штриховой прямой.
Горизонтальными линиями обозначают оси раздельных пунктов.
Линии движения нечетных поездов наносят сверху вниз, а четных –
снизу вверх. В точках пересечения этих линий с осями раздельных
пунктов (в тупых углах) проставляют время прибытия, отправления
или проследования поездов – цифру, указывающую число минут
сверх целого десятка.
Чтобы уяснить, как читается график движения, обратимся к вышеприведенному рисунку, на котором видно, что пассажирский поезд
125
№ 183 прибывает на станцию А в 0 ч 13 мин, где предусмотрена
2-минутная стоянка для высадки и посадки пассажиров. Он отправляется
в 0 ч 15 мин и прибывает на станцию Б в 0 ч 30 мин. После 2-минутной
стоянки на этой станции поезд отправляется в 0 ч 32 мин. На станцию В
он прибывает в 0 ч 49 мин. Грузовой поезд № 2102 отправляется со станции В в 0 ч 2 мин и прибывает на станцию Б в 0 ч 25 мин. Здесь он стоит
11 мин в связи с пропуском встречного поезда № 183, отправляется
в 0 ч 36 мин и станцию А проходит без остановки в 0 ч 58 мин.
11.2. Классификация графиков
Графики движения поездов (рис. 11.2) классифицируют следующим образом. В зависимости от скорости движения поездов различают параллельные и непараллельные (нормальные) графики.
При параллельных графиках поезда каждого направления следуют
с одинаковой скоростью, поэтому линии их хода параллельны друг
другу. В обычных условиях эксплуатации движение происходит по
нормальным графикам, так как пассажирские и грузовые поезда движутся с разными скоростями.
а
б
А
0
1
2
А0
1
2
Б
Б
В
В
Г
Рис. 11.2. Примеры графиков движения поездов:
а – однопутный график движения поездов; б – двухпутный график
движения поездов; А, Б, В, Г – обозначения раздельных пунктов;
0, 1, 2 – время, ч
По числу главных путей на перегонах графики подразделяют на
однопутные и двухпутные. В первом случае главный путь использу126
ется для движения в обоих направлениях и скрещение поездов может
происходить только на станциях и разъездах, во втором случае – как
на перегонах, так и на станциях. По соотношению числа поездов
в четном и нечетном направлениях различают парные графики, когда
это число одинаковое, и непарные – в противном случае.
В зависимости от расположения поездов попутного следования
графики могут быть пачечные, пакетные и частично пакетные. При
пачечном графике поезда движутся друг за другом с разграничением
межстанционным перегоном. Это означает, что нельзя отправить на
перегон поезд, пока ранее отправленный не прибыл на следующую
станцию, т. е. на перегоне может находиться только один поезд. При
пакетном графике поезда следуют пакетами с разграничением по
времени или блок-участкам. В этом случае на перегоне между станциями одновременно могут находиться несколько попутных поездов,
образующих пакет. Такие графики применяют при использовании
автоблокировки. При частично пакетных графиках часть поездов
движется одиночно, а часть – пакетами.
11.3. Элементы графика
Для составления графика должны быть известны его основные
элементы:
– время хода поездов различных категорий по перегонам;
– продолжительность стоянки поездов на станциях для выполнения технических, грузовых и пассажирских операций;
– станционные интервалы;
– интервалы между поездами в пакете;
– время нахождения локомотивов на станциях локомотивного
депо и в пунктах оборота.
Время хода поезда определяют тяговыми расчетами с помощью
ЭВМ и уточняют на основании опытных поездок и достижений передовых машинистов. Это время устанавливают отдельно для каждой
категории пассажирских и грузовых поездов при движении по каждому перегону в четном и нечетном направлениях.
Продолжительность стоянки поездов при выполнении технических, пассажирских и грузовых операций зависит от категории поездов, типа станции и технологического процесса ее работы.
Важными элементами графика являются станционные интервалы –
минимальные промежутки времени, необходимые для выполнения
127
операций на раздельных пунктах по приему, отправлению и пропуску
поездов. Станционные интервалы определяют построением графика
выполняемых операций, исходя из их максимального совмещения
и конкретных условий работы. Интервалы зависят в основном от
особенностей средств сигнализации и связи, применяемых на прилегающих перегонах, способа управления стрелками и сигналами,
схемы раздельного пункта (длина горловины, число стрелок, входящих в маршрут приема и отправления поездов) и профиля подходов
к раздельному пункту.
11.4. Понятие о пропускной и провозной способности
железных дорог
Пропускной способностью железнодорожной линии называется наибольшее число поездов или пар поездов установленной массы, которое
может быть пропущено в единицу времени (сутки, час) в зависимости
от имеющихся постоянных технических средств, типа и мощности
подвижного состава и принятых методов организации движения поездов (типа графика).
Различают наличную пропускную способность, т. е. ту, которой
обладает линия в настоящее время, и потребную, необходимую для
заданных размеров движения.
Пропускную способность железнодорожных линий рассчитывают
комплексно: по перегонам, станциям, устройствам электроснабжения на электрифицированных железных дорогах, деповским и экипировочным устройствам. По наименьшей из найденных величин,
называемой результативной пропускной способностью, и устанавливают пропускную способность участка или линии в целом.
Освоение растущего грузооборота вызывает необходимость увеличения пропускной способности железнодорожных линий. Это
увеличение, определяемое как разница между потребной и наличной пропускными способностями, может быть достигнуто за счет
организационно-технических и реконструктивных мероприятий.
К организационно-техническим относятся мероприятия, направленные на использование резервов пропускной способности и потому не требующие значительных расходов. Суть этих мероприятий
заключается в совершенствовании методов организации движения
поездов и улучшении использования технических устройств и подвижного состава, в том числе внедрении научной организации труда,
128
включая передовые методы станционных работников и локомотивных бригад. В результате увеличиваются масса и скорость движения
поездов, уменьшаются станционные интервалы, ускоряется обработка поездов и сокращается их стоянка на станциях.
Реконструктивные мероприятия связаны с применением новой
техники и выполнением строительных работ, что требует значительных капитальных затрат. К реконструктивным мероприятиям относятся электрификация железных дорог, введение более мощных
локомотивов и большегрузных вагонов; оборудование линий автоблокировкой, электрической централизацией стрелок и сигналов,
а также диспетчерской централизацией; постройка вторых путей
и двухпутных вставок; смягчение профиля пути и усиление мощности верхнего строения; увеличение длины и числа станционных
путей и др.
О влиянии отдельных элементов реконструкции на пропускную
способность можно судить по следующим данным: укладка вторых
путей позволяет увеличить пропускную способность линий в 3–4
раза; введение автоблокировки на двухпутной линии вместо полуавтоматической блокировки приводит к повышению пропускной способности более чем в 2 раза, а на однопутной линии – на 25...30 %.
Реконструкцию железных дорог проводят поэтапно в наиболее
целесообразной последовательности, что позволяет снизить капитальные затраты и расходы на перевозки. Для обеспечения потребной
пропускной способности железнодорожной линии выбирают наиболее рациональные организационно-технические и реконструктивные мероприятия на основе технико-экономического сравнения
вариантов.
Важным резервом увеличения провозной способности железнодорожных линий является повышение массы поездов и статической
нагрузки на вагоны. Для увеличения статической нагрузки и объемов
перевозки грузов установлены повышенные технические нормы загрузки вагонов. Возрастание массы, а следовательно, и длины поездов, как правило, требует увеличения полезной длины путей на
станциях. Расчеты показывают, что если доля поездов повышенной
длины составляет 30 % их общего числа, то для нормальной организации движения на загруженной двухпутной линии требуется удлинить
пути только на 10... 20 % станций.
Работы по удлинению части приемоотправочных путей на станциях являются в настоящее время одним из главных направлений
в освоении растущих объемов грузовых перевозок.
129
Увеличение провозной способности участков на 5...6 % достигается применением телемеханической системы многих единиц СМЕТ,
предназначенной для дистанционного управления локомотивами
тяжеловесных поездов. Эта система состоит из электронной стойки,
которая устанавливается в машинном помещении локомотива, а также пультов сигнализации и управления, имеющихся в каждой кабине
машиниста. На лобовой части локомотива размещены приемники
(розетки) и кабель с разъемом. Совместная работа локомотивов обеспечивается при помощи трехпроводной линии связи посредством
включения кабеля с разъемом одного локомотива в рабочий приемник другого локомотива.
Система СМЕТ для электровозов постоянного и переменного тока
в отличие от обычной системы многих единиц позволяет оперативно
соединять электровозы в сплотки и разъединять их в зависимости
от массы поезда и поездной обстановки на участке. Управлять локомотивами, оборудованными аппаратурой СМЕТ, можно по радиоканалу.
Организационно-технические мероприятия включают в себя также применение подталкивания и двойной тяги, пропуск сдвоенных
составов, переход на другие типы графика движения, в том числе на
пакетный.
Важным резервом при выполнении путевых ремонтных работ,
особенно на грузонапряженных двухпутных линиях, является продвижение пакетами по соседнему пути (при хорошей видимости)
соединенных грузовых поездов с локомотивами в голове и середине
состава, оборудованных радиосвязью. Это мероприятие позволяет
повысить пропускную способность действующего пути в период существования «окна» более чем в 1,5 раза.
Презентация на 40 слайдах.
130
Лекция 12
РУКОВОДСТВО ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ
12.1. Система управления движением поездов
С
истема управления движением поездов включает в себя
техническое нормирование и оперативное планирование эксплуатационной работы, регулирование перевозок
и перевозочных средств, оперативное руководство перевозочным
процессом и анализ выполненной работы.
Техническое нормирование заключается в разработке для дорог
и отделений технических нормативов эксплуатационной работы: количественных заданий, качественных показателей норм рабочего парка
вагонов и эксплуатируемого парка локомотивов. Регулирование перевозок и перевозочных средств состоит в осуществлении мероприятий,
направленных на устранение затруднений в продвижении вагонопотоков и отклонений от технических нормативов. К этим мероприятиям относятся перераспределение вагонного и локомотивного парков
в соответствии с изменившимся объемом работы, регулирование погрузки по дням, направлениям и роду подвижного состава.
Оперативное руководство перевозочным процессом осуществляет
диспетчерский аппарат, несущий сменное дежурство. На дорогах
эту задачу выполняет распорядительный отдел службы перевозок.
Оперативной работой станций руководят дежурные по станции, а на
крупных станциях – станционные и маневровые диспетчеры.
Движением поездов на участках руководят поездные диспетчеры,
которые ранее находились в отделениях дорог, а в настоящее время
на большинстве дорог переведены в единые диспетчерские центры
управления, созданные при управлениях железных дорог. Участки,
которыми они ведают, называются диспетчерскими кругами. Границами этих кругов являются, как правило, участковые и сортировочные станции.
Основная задача поездного диспетчера – обеспечить движение
поездов по графику, а в случае его нарушения – ввести опоздавшие
поезда в график. С этой целью диспетчер применяет такие регулировочные меры, как уменьшение продолжительности стоянки по131
ездов на раздельных пунктах, отправление по неправильному пути
на двухпутных участках, изменение порядка и пунктов скрещения и
обгона поездов и др.
Важное значение для совершенствования организации движения
поездов и использования резервов имеет анализ эксплуатационной
работы железнодорожной сети, дорог, отделений и станций. Этот
анализ выявляет степень выполнения установленных норм и показателей, причины отклонения от них и позволяет наметить меры по
исправлению положения. Различают оперативный и периодический
анализ. Оперативный анализ заключается в разборе результатов работы за смену и сутки, а периодический – за более длительный срок
(пятидневка, декада, месяц, год).
Необходимым условием правильного планирования и оперативного руководства поездной и грузовой работой является знание
фактического положения дел на линии. Необходимые сведения диспетчер получает со станций и от машинистов локомотивов с перегонов участка. Кроме того, ему регулярно передается информация
о подходе поездов и вагонов и сложившейся обстановке на каждом
стыковом пункте.
12.2. Основные показатели эксплуатационной работы
Контроль за ходом выполнения планов перевозок, анализ использования технических средств, планирование, учет и оценка работы
невозможны без системы количественных и качественных показателей, определяющих объем и качество эксплуатационной работы.
К количественным показателям относятся:
– объем перевозок (отправления) грузов, число перевезенных
пассажиров;
– грузо- и пассажирооборот;
– число вагонов или масса грузов, погруженных за сутки;
– работа вагонного парка, определяемая для всей сети числом
вагонов, погруженных за сутки, а для дорог и отделений – суммой
вагонов своей погрузки и принятых груженых вагонов от других дорог
и отделений. Так как принятые вагоны могут быть или выгружены,
или сданы гружеными, работа определяется как сумма выгруженных
и сданных груженых вагонов.
Основными качественными показателями работы железных дорог
и их подразделений являются:
132
– соблюдение графика движения, выполнение плана перевозок
и плана формирования поездов;
– реализация технической, участковой и маршрутной скоростей
движения поездов;
– степень использования подвижного состава, характеризующаяся:
оборотом, бюджетом времени, среднесуточным пробегом и производительностью локомотивов; оборотом и среднесуточным пробегом
вагонов; статической и динамической нагрузкой, а также производительностью грузовых вагонов.
Оборот локомотива определяется продолжительностью обслуживания им одной пары поездов на участке обращения, т. е. промежутком времени с момента выдачи локомотива под поезд до момента выдачи его под следующий поезд. При работе локомотивов по
удлиненным участкам обращения, выходящим за пределы границ
отделения, а иногда и дороги, вводится дополнительный показатель
использования локомотивов, называемый их бюджетом времени.
Этот показатель характеризует расчленение часов или процентов,
времени работы на отдельные операции: движение на перегонах,
простои на промежуточных станциях, нахождение на станциях смены
бригад, в пунктах оборота и на станции приписки.
Комплексным показателем использования локомотива является
его суточная производительность, ткм брутто/локомотив, определяемая делением общего грузооборота на участках обращения локомотивов за сутки на численность эксплуатируемого парка локомотивов,
в состав которого входят локомотивы, находящиеся во всех видах
движения, а также подвергаемые техническим операциям и осмотру.
Универсальным показателем качества работы железных дорог
и использования подвижного состава, отражающим уровень организации труда всех работников железных дорог и подъездных путей предприятий, является оборот вагона, т. е. промежуток времени
между двумя последовательными погрузками в один и тот же вагон.
Оборот вагона представляет собой сумму времени нахождения
вагона в поездах на участках (в движении и на промежуточных станциях) и транзитного вагона – на технических станциях (в транзитных
поездах и под переработкой), а также станциях погрузки и выгрузки.
Оборот вагонов имеет важное значение для экономики в целом: им
определяются не только качество использования подвижного состава
и транспортные издержки, но и продолжительность перевозки грузов.
Среднесуточный пробег вагона рассчитывают посредством деления
полного рейса на оборот вагона. Использование грузоподъемности вагона характеризуется его статической и динамической нагрузками.
133
Одним из наиболее важных комплексных показателей качества
является производительность вагона, определяемая грузооборотом,
т-км нетто, приходящимся на каждый вагон рабочего парка в сутки.
Для анализа перевозочного процесса важно провести экономическую оценку показателей эксплуатационной работы. С этой целью
на дорогах разрабатывают специальные справочники применительно
к конкретным условиям.
В табл. 12.1 в качестве примера приведены некоторые результаты
деятельности ОАО Российские железные дороги в первом полугодии
2010 года. К сожалению, не все перечисленные в тексте показатели
являются публичными.
12.3. Автоматизация процессов
управления перевозками
На железнодорожном транспорте внедряется система автоматизации процессов управления эксплуатационной работой с применением ЭВМ и информационных технологий. К этим процессам
относятся:
– управление перевозками в целом;
– управление движением поездов на участке и маневровой работой – на станциях;
– автоматизация учета, коммерческих операций и техникоэкономических расчетов (составление отчетности, оформление перевозочных документов, резервирование мест в пассажирских поездах,
определение провозной платы, себестоимости перевозок и др.).
Важная роль в автоматизации процессов управления перевозками принадлежит системе информационно-вычислительных центров
с дистанционной передачей данных (оргсвязь). Информация передается в режиме межмашинного обмена сразу в информационновычислительный центр (ИВЦ) дороги и после обработки поступает
на печатающее устройство ЭВМ или на линию. Эти данные автоматически распределяются по потребителям.
Управление перевозочным процессом на уровнях ОАО «РЖД»,
железной дороги и линейного подразделения осуществляется в рамках
автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Основная техническая база этой системы – единая
сеть вычислительных центров: главный вычислительный центр (ГВЦ)
ОАО «РЖД», ИВЦ дорог и узловые вычислительные центры (УВЦ).
134
Таблица 12.1
Итоги первого полугодия 2010 года
Пассажирские перевозки
Количество,
млн чел.
В дальнем следовании
В пригородном сообщении
Всего
51,9
Пассажирооборот
Количество, Динамика, %
Динамика, %
млрд пасс.к I полуг.
к I полуг. 2009 г.
км
2009 г.
-1,6
45,2
-4,8
-21,6
399,5
451,4
-20,3
Грузовые перевозки
Вид груза
Каменный уголь
Кокс
Нефть и нефтепродукты
Руда железная
и марганцевая
Черные металлы
Лом черных металлов
Химические
и минеральные
удобрения
Цемент
Лесные грузы
Строительные
грузы
Руда цветная и
серное сырье
Химикаты
и сода
Промышленное
сырье и формовочные материалы
Грузы в контейнерах
Всего
Количество,
млн т
Динамика, %
к I полуг. 2009
143,6
6,4
+12,2
+47,3
125
+10
49,7
+11,5
35,6
+20,4
9,2
+45,7
23
+22,6
14,6
22
+13,7
+6,2
62
+5,2
12,5
+15,9
14,4
+26,1
16,8
+30,6
8,5
+20,2
584,6
+12,2
135
13,4
-30,2
58,6
-12,1
Грузооборот в целом за полугодие
Количество,
Динамика, %
млрд тарифк I полуг. 2009
ных т-км
1208
+14,5
В АСУЖТ входит ряд функциональных подсистем управления
перевозками пассажиров и грузов, устройствами электроснабжения и энергетики, локомотивным и вагонным хозяйствами, работой
станций, узлов и участков, эксплуатацией и ремонтом пути и др.
В их числе подсистема «АСУ-контейнер», обеспечивающая контроль
за использованием контейнерного парка.
Вводится автоматическое слежение (система ДИСКОН) за продвижением и дислокацией на сети железных дорог крупнотоннажных контейнеров международного сообщения. Одной из важнейших
функциональных подсистем АСУЖТ является автоматизированная
система управления локомотивным хозяйством (АСУТ). Эта система
анализирует результаты эксплуатационной работы подразделений
локомотивного хозяйства, обеспечивает централизованный учет локомотивного парка по его состоянию и использованию, планирует
работу локомотивов и локомотивных бригад, техническое обслуживание и ремонт электровозов и тепловозов. Для получения информации о техническом состоянии локомотивов по данным датчиков
бортовых и стационарных диагностических устройств автоматически
проверяются и регистрируются на машинных носителях информации
значения основных характеристик оборудования тяговых единиц.
В вагонном хозяйстве на сортировочных станциях внедрена автоматизированнная система управления ремонтом вагонов на пунктах технического обслуживания (АСУ ПТО). Ее основной задачей
является слежение за неисправными вагонами, выявляемыми в ходе
технического осмотра, с целью предотвращения включения их в состав до выполнения ремонтных работ.
Проводится работа по внедрению автоведения поезда. Значительное внимание в рамках АСУЖТ уделяется развитию автоматизированных систем оперативного управления грузовыми перевозками
(АСОУП). На базе АСОУП создают автоматизированные диспетчерские центры управления. Автоматизированы учет выполнения
планов формирования поездов на сортировочных станциях и построение графика исполненного движения поездов. В настоящее время в ЦУП ОАО «РЖД» и на всех железных дорогах внедрена система
автоматизированного ведения графика исполненного движения ГИД
«Урал-ВНИИЖТ». Воплощены в практику системы интегрированной обработки маршрута машиниста, контроля дислокации и регулирования вагонного парка (ДИСПАРК) и др. Проводятся работы
по автоматизации расчета плана формирования поездов.
Эффективность автоматизированных систем управления в значительной мере обусловлена использованием специализированных
136
устройств выдачи информации в алфавитно-цифровой и графической формах (дисплеи, принтеры, графопостроители и др.).
Большое будущее принадлежит автоматизированной системе сопровождения движущихся объектов, разработанной в России компанией «Дельта Телеком» на базе сотовой сети. Эта система позволяет
повысить безопасность движения путем постоянного отслеживания
места нахождения локомотивов и вагонов.
Весьма актуальную для железнодорожного транспорта проблему
решает реализация автоматического считывания информации с движущихся локомотивов и вагонов. Создана и прошла эксплуатационную проверку система автоматической идентификации подвижных
объектов (САИД) «Пальма». Принцип ее действия состоит в следующем: на подвижном составе или крупнотоннажном контейнере крепят кодовый бортовой датчик, имеющий мини-антенну, модулятор
волнового сопротивления и интегральную микросхему функционального преобразования кода с запоминающим устройством.
В точках контроля движения поездов, в нескольких метрах от
железнодорожного пути, устанавливают стационарную считывающую аппаратуру, которая передает в направлении кодового бортового
датчика сигналы в диапазоне сверхвысоких частот. Датчик частично поглощает эти сигналы и частично отражает излучение обратно.
Сигналы, отраженные датчиком, декодируются, и расшифрованная
информация по каналам передачи данных поступает в обрабатывающий компьютер дорожного вычислительного центра.
Считывание информации происходит при скорости движения
до 140 км/ч. Благодаря достоверности оперативной информации
САИД позволяет улучшить продвижение вагонопотоков, сократить
потребность в вагонах для перевозки, перейти на организацию их
ремонта по фактическому пробегу, существенно уменьшить численность персонала, выполняющего операции, связанные с получением
и обработкой информации. Кроме того, появляется возможность
отказаться от нынешних перевозочных документов и перейти на безбумажную систему управления.
САИД служит основой для комплексного внедрения современных информационных технологий. Эта система позволяет повысить эффективность использования АСУЖТ. В некоторых странах
для слежения за передвижением подвижных единиц используются
спутниковые системы связи.
В соответствии с осуществляемой комплексной программой информатизации разрабатывается принципиально новая автоматизи137
рованная система управления перевозочным процессом (АСУПП)
с применением современных программно-технических комплексов
и телекоммуникационного оборудования, которая обеспечит информационное взаимодействие с другими технологическими информационными комплексами.
138
Библиографический список
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Шишкина Л. Н. Транспортная система России. – М., 2003.
Железные дороги. Общий курс: учеб. для вузов / М. М. Уздин,
Ю. И. Ефименко, В. И. Ковалев, С. И. Логинов. Б.Ф. Шаульский. – 5-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Информационный
центр «Выбор», 2002. – 368 с.
Xушит Л. И. Общий курс железных дорог: учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. – М.: Маршрут, 2005. –
256 с.
Общий курс железных дорог: учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / В. Н. Соколов, В. Ф. Жуковский,
С. В. Котенкова, А. С. Наумов. – М.: УМК МПС России,
2002. – 296 с.
Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.– М.: ООО «ТРАНСИНФО ЛТД», 2011. –
255 с.
Инструкция по движению поездов и маневровой работе на
железных дорогах Российской Федерации. – М.: «Техинформ», 2000. – 317 с.
Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации. – М.: «Транспорт», 2005. – 127 с.
ГОСТ 9238–83 Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм.
139
Учебное издание
Смольянинов Александр Васильевич
Черепов Олег Вячеславович
ОБЩИЙ КУРС
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА
Курс лекций
для студентов специальности
190300.65 – «Подвижной состав железных дорог»
всех форм обучения
Редактор Н. А. Попова
Верстка Н. А. Журавлевой
Подписано в печать 05.03.2013. Формат 60х84/16.
Бумага офсетная. Усл. п. л. 8,1.
Тираж 100 экз. Заказ 23.
Издательство УрГУПС
6200034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 6