Нб ЖТ ТМ 02 98

Технические средства железнодорожного транспорта

Железнодорожный транспорт представляет собой сложное многоотраслевое хозяйство. Для выполнения перевозочного процесса железнодорожный транспорт имеет комплекс технических средств, включающий постоянные устройства и подвижной состав. К постоянным устройствам относятся: железнодорожные пути и искусственные сооружения; раздельные пункты (разъезды, станции и др.); система энергоснабжения; специальные средства автоматики и телемеханики для обеспечения безопасности движения поездов и управления эксплуатационной работой и др. Подвижной состав включает тяговые средства, а также вагоны различных типов.

Железнодорожный путь

Общие сведения

Железнодорожный путь — комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенных для обеспечения бесперебойного и безопасного движения поездов.

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений (рис. 12.1). К нижнему строению относятся земляное полотно и искусственные сооружения (мосты и др.). К верхнему – рельсы со скреплениями, шпалы, балласт.

Рис. 12.1. Верхнее и нижнее строение рельсы

Железнодорожный путь характеризуется шириной колеи, которая измеряется между внутренними гранями головок рельсов (рис. 12.2). В различных странах мира железные дороги имеют разную ширину колеи. В странах СНГ, включая Украину, принята ширина колеи 1520 мм (раньше 1524 мм), но есть отдельные линии с узкой колеей -1435 (стивенсовская), 1000,900 и 750 мм.

Европейские страны, а также США и Канада имеют колею 1435 мм. В Япо­нии новые скоростные магистрали Синкансен имеют колею 1435 мм, а старые 1067 мм. В странах Азии и Африки наряду с колеей 1435 мм применяют колею 1600,1667 мм и др.

Рис. 12.2. Определение ширины рельсовой колеи

2.1.2. Трасса, план и продольный профиль пути

Пространственное положение продольной оси пути называют трассой, которая определяется планом и продольным профилем. План пути — проекция трассы на горизонтальную плоскость, продольный профиль — проекция трассы на верти­кальную плоскость.

План трассы пути состоит из прямых участков и соединяющих их криволинейных участков (кривых), неизбежно возникающих при обходе препятствий (возвышений, озер, населенных пунктов и др.) (рис.12.3). Кривой участок пути характеризуется следующими параметрами: углом поворота — а, радиусом — R, тангенсом — Т и длиной — К.

Т = R * tg , м; (12.1)

К = , м (12.2)

где Т — расстояние от вершины угла поворота до начала круговой кривой.

Населенный пункт

озеро

Рис.12.3. План трассы пути

С целью обеспечения высоких скоростей движения поездов на железных дорогах величина радиусов кривых принимается: 1000-1200 м (V=80,9-100 км/ч) и 2500-4000 м (V=160-200 км/ч).

Продольный профиль железнодорожного пути состоит из соединенных между собой горизонтальных и наклонных отрезков (элементов) различной кривизны (рис. 12.4). Это делается с целью приближения его к естественному очертанию поверхности земли.

Рис. 12.4. Продольный профиль пути

Крутизна наклона элемента профиля характеризуется уклоном — і (тыс), который представляет собой отношение разности высот точек по концам элемента — h (м) к горизонтальному расстоянию между ними -1 (м):

і = , ‰ (12.3)

Уклон пути обозначается числом тысячных (1=0,008) или знаком промиля (1=8°/оо). В зависимости от направления движения поезда наклонный элемент может быть подъемом или спуском.

Наибольший затяжной подъем на участке называется руководящим уклоном (iР). По его величине устанавливается масса (вес) поезда. Для железных дорог нормативная величина руководящего уклона составляет: 12-15‰ для путей высших категорий (1,2), и до 30‰ для остальных.

Понятие о технических средствах железнодорожного транспорта

Наша страна располагает мощной транспортной системой, в состав которой входит несколько взаимодействующих видов современного транспорта. Основу транспортной системы составляет железнодорожный транспорт, обладающий огромным перевозочным потенциалом. Железные дороги способны осуществлять регулярные перевозки грузов и пассажиров на различные расстояния, независимо от времени года и суток, при любых погодных и климатических условиях при безусловном обеспечении безопасности движения, сохранности перевозимых грузов и безопасности пассажиров.

Железнодорожный транспорт, как и любая современная отрасль производства, не может существовать без технических устройств, позволяющих механизировать и автоматизировать производственные процессы. Любой транспорт располагает определенным видом подвижного состава — совокупностью транспортных средств, каждое из которых представляет собой сложный технический механизм. Подвижной состав железнодорожного транспорта представлен локомотивами, вагонами (несамоходными и самоходными), специальным подвижным составом (самоходным и несамоходным).

Железнодорожный транспорт, кроме того, имеет технически сложную инфраструктуру, включающую в себя:

  • железнодорожный путь с необходимым путевым развитием на раздельных пунктах для приема, скрещения, обгона, расформирования, формирования и отправления поездов и выполнения других операций;
  • сооружения для посадки, высадки и обслуживания пассажиров;
  • устройства для хранения, погрузки и выгрузки грузов;
  • устройства автоматики, телемеханики и связи для обеспечения безопасности движения поездов и повышения эффективности перевозочного процесса;
  • сооружения для экипировки и ремонта локомотивов и вагонов;
  • устройства электроснабжения, включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях;
  • устройства водоснабжения и водоотведения;
  • устройства материально-технического снабжения.

Этапы развития технических средств железных дорог России

История развития в России железных дорог общего пользования начинается с момента открытия в 1837 г. первой однопутной железной дороги протяженностью 27 км между Петербургом и Царским Селом. Дорога не имела существенного экономического значения, однако показала целесообразность и возможность применения в России нового для того времени вида транспорта — железнодорожного.

Крупнейшим достижением русского инженерного искусства была постройка в 1851 г. Петербурго-Московской железной дороги — первой по длине двухпутной магистрали в мире протяженностью 650 км. Особая роль в проектировании и строительстве дороги принадлежала инженеру Павлу Петровичу Мельникову, который впоследствии стал первым Министром путей сообщения России. При постройке линий была установлена колея шириной 5 футов (1524 мм), которая была утверждена в качестве нормальной (стандартной) для железных дорог России.

В 1860 г. В России введены единые для всех линий габариты приближения строений и подвижного состава, разработанные профессором Института путей сообщения Н.И.Липиным.

Отмена в 1861 г. крепостного права и последующие экономические реформы обусловили необходимость создания в России эффективной транспортной системы, которая бы способствовала развитию промышленности и сельского хозяйства, освоению новых районов и укреплению связей между ними. В этот период времени началось формирование железнодорожной сети. Были построены линии Москва — Курск (1868 г.), Курск — Киев (1870 г.), Москва — Брест (1870 г.), Красноводск — Ташкент (1899 г.) и другие. Началось формирование крупных железнодорожных узлов и сортировочных станций. Первой сортировочной станцией стала Петербург-Сортировочный, открытая в 1879 году. В Европейской части страны была создана разветвленная сеть железных дорог в единой технологической системе. К началу ХХ века по протяженности железных дорог Россия занимала второе место в мире (после США).

Важнейшим этапом в развитии сети железных дорог России стало строительство Великой Транссибирской магистрали (с 1891 по 1916 г.), протянувшейся от Урала до Тихого океана. По завершении строительства длина дороги составила 6503 км (дорога стала самой протяженной в мире).

Расширение железнодорожного строительства и необходимость обеспечения безопасности движения обусловили разработку нормативно-технических документов, устанавливающих жесткий порядок работы железных дорог, и организации движения поездов, требования к сооружениям, устройствам, подвижному составу и их содержанию. В 1898 г. утверждены первые «Правила эксплуатации железных дорог общего пользования, построенных на средства казны, акционерных и частных обществ». В 1909 г. были введены «Общие правила сигнализации железных дорог».

На железных дорогах постепенно совершенствовались средства сигнализации связи. В 1852 г. на Петербурго-Московской магистрали введена телеграфная связь. В конце 1870-х годов началось применение жезловой системы, а в конце 1880-х годов началось использование телефонного регулирования движения поездов, внедрялась система механической централизации стрелок и сигналов. В начале XX века на отдельных двухпутных линиях вводилась полуавтоматическая блокировка.

На всех этапах развития железнодорожного транспорта изменялось его техническое оснащение. Основным тяговым подвижным составом на сети дорог России до 1920-х гг. ХХ века были паровозы. Однако было очевидно, что тягового потенциала паровой машины, обладающей низким КПД, было крайне недостаточно в условиях необходимости повышения веса и скоростей движения поездов. Велись активные исследования в области применения других видов тяги на железных дорогах нашей страны. В 1924 г. по проекту русского инженера, профессора Я.М.Гаккеля был построен первый в мире тепловоз с электрической передачей Щэл-1, а в 1932 г. был выпущен первый советский электровоз постоянного тока ВЛ19, построенный на Московском заводе «Динамо».

В 1926 г. началась электрификация железных дорог России в рамках плана ГОЭЛРО. В этом году был открыт первый электрифицированный железнодорожный участок Баку — Сабунчи — Сураханы протяженностью 19 км, соединявший город Баку с нефтяными промыслами в его пригороде. В 1929 г. началась электрификация Московского железнодорожного узла на участке Москва — Мытищи (17,7 км), а к 1940 г. было электрифицировано уже 1870 км железнодорожных линий.

В России первые серийные грузовые вагоны начали выпускать в 1846 г. Они были четырехосными на двух двухосных тележках, но рамы и кузова вагонов были деревянными, что значительно снижало их грузоподъемность, поэтому было решено перейти на бестележечные двухосные вагоны. С 1928 г. промышленность вновь начинает выпуск четырехосных грузовых вагонов.

До конца 1920-х годов весь подвижной состав был оборудован винтовой упряжью. В 1930-1940 гг. создаются и внедряются автосцепка СА-3 и пневматические тормоза отечественных конструкций. В 1940 г. половина вагонного парка была оборудована автосцепкой, а новые вагоны выпускались только с такой автосцепкой. Одновременно развернулось строительство четырехосных пассажирских вагонов.

Послевоенная реконструкция железнодорожного транспорта осуществлялась на основе широкого внедрения электрической и тепловозной тяги, обновления парка подвижного состава, усиления железнодорожного пути, механизации работы сортировочных станций, внедрения новейших средств автоматики, телемеханики и связи. В 1956 году принят Генеральный план электрификации железных дорог. В этом же году введен в эксплуатацию опытный участок Ожерелье — Павелец, электрифицированный на однофазном переменном токе промышленной частоты. Локомотивный парк регулярно обновлялся за счет внедрения электровозов ВЛ22, ВЛ23, ВЛ60, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ80, ЧС2, ЧС4; тепловозов ТЭ2, ТЭ3, 2ТЭ10л, ТЭП10 «Стрела», ТЭП60 и др.

Вагоностроительные заводы выпускали новые четырех-, шести- и восьмиосные грузовые вагоны, увеличивался парк специализированных вагонов и контейнеров. К 1957 г. весь вагонный парк был оборудован автосцепкой, а к 1959 г. — автотормозами. Значительная доля грузовых вагонов выпускалась с металлическим кузовом.

В 1974 г. началось строительство Байкало-Амурской магистрали (БАМ) протяженностью 3147 км для освоения природных богатств Сибири и Дальнего Востока. В 1984 г. открыто рабочее движение на всей протяженности магистрали.

В середине 1980-х — начале 1990-х годов проводилась работа по усилению верхнего строения пути за счет замены деревянных шпал на железобетонные, укладки бесстыкового пути, использования термически обработанных рельсов. На линиях появлялись мощные 8- и 12-осные магистральные электровозы: модернизированные грузовые ВЛ11, ВЛ15, пассажирские ВЛ65, ЧС4т, ЧС7, ЧС8, для скоростного движения ЧС6, ЧС200; магистральные тепловозы 2ТЕ10, 2ТЭ116, М62, 2М62, пассажирский ТЭП70 и большегрузные вагоны. Железные дороги оборудовались автоматической и полуавтоматической блокировкой, диспетчерской централизацией. Автоматизировались сортировочные горки на крупнейших сортировочных станциях Лосиноостровская, Орехово-Зуево, Бекасово-Сортировочное и др., внедрялись автоматизированные системы управления перевозками.

Перспективы развития железнодорожного транспорта нашей страны

После распада Советского Союза в начале 1990-х годов объем перевозок на железных дорогах России резко снизился, на состоянии и работе железных дорог сказывались трудности перехода на новые рыночные отношения. Для преодоления этих трудностей была начата перестройка системы управления и реорганизация перевозочного процесса применительно к новым условиям хозяйствования. Обновление технических средств железных дорог потребовало реализации комплексной программы информатизации железнодорожного транспорта. Начался процесс реформирования железнодорожного транспорта в целях повышения качества и эффективности его работы и конкурентоспособности в условиях рыночной экономики. В частности, было проведено разделение функций государственного регулирования и управления хозяйственной деятельностью железной дороги — между МПС и ОАО «РЖД». Для совершенствования работы железнодорожного транспорта была разработана Комплексная программа реорганизации отрасли на период до 2010 г. Важной составной частью данной программы являлись подпрограммы «Локомотивы» и «Грузовые вагоны».

В настоящее время протяженность Российских железных дорог составляет 87 тыс. км, из них 44 тыс. км являются электрифицированными. Основными задачами железнодорожного транспорта являются: обеспечение перевозочного процесса и сокращение транспортных затрат, а также ускорение доставки груза от производителя к потребителю при условии обеспечения сохранности перевозимых грузов, сокращение времени поездки пассажиров при улучшении комфортности поездки и культуры обслуживания.

Эксплуатируемые сегодня на сети дорог локомотивы и грузовые вагоны построены по техническим требованиям 1960-х гг. и по существу являются подвижным составом старого поколения, для которого характерны высокие затраты на обслуживание и ремонт, а также недостаточный уровень надежности. При освоении современных технологий по выпуску локомотивов (тепловозов и электровозов) нового поколения предусмотрено увеличение мощности тяговых двигателей, срока службы, пробега до списания, а также использование микропроцессорных систем управления с энергооптимальным автоведением (УСАВП) и диагностикой, а для вагонов нового поколения — повышение грузоподъемности, конструктивной скорости, срока службы. Для локомотивов и вагонов нового поколения предусмотрено увеличение межремонтного пробега.

Основой для разработок подвижного состава нового поколения является принцип модульной компоновки с рациональной унификацией узлов и систем, снижающей стоимость этой техники и ее разработки. Локомотивы и грузовые вагоны нового поколения создаются на основе унифицированных базовых проектов.

Базовыми электровозами нового поколения должны были стать опытные электровозы с асинхронными тяговыми двигателями ЭП10 и ЭП200, созданные отечественной промышленностью. Производство шестиосного электровоза ЭП10 двойного питания осуществлялось совместно с фирмой «Адтранц» (Швейцария). Проверенные на этом локомотиве решения по двум системам тока (3 кВ постоянного и 25 кВ переменного) стали основой для электровозов переменного и постоянного тока, выпускаемых в настоящее время: ЭП1м, 2ЭС4к «Дончак», 2ЭС5к «Ермак», 2ЭС6 «Синара», 2ЭС10 «Гранит».

Пассажирский двухсистемный электровоз ЭП20, выпускаемый совместно с французской компанией Alstom, стал родоначальником поколения локомотивов, в которых используется модульный принцип компоновки узлов и оборудования. Кабина электровоза ЭП20 и часть его механического и электрического оборудования были использованы при создании грузового электровоза 2ЭС5.

В настоящее время Коломенский завод выпускает пассажирский электровоз постоянного тока ЭП2к, который должен заменить изношенные и морально устаревшие локомотивы ЧС2т, ЧС6, эксплуатируемые на Октябрьской железной дороге. Важным направлением развития железных дорог России является организация скоростного движения (со скоростями до 250 км/ч). С этой целью ОАО «Российские железные дороги» заключило соглашение с немецкой компанией Siemens на поставку высокоскоростных поездов Velaro Rus («Сапсан») и Desiro Rus («Ласточка»). Разработана модификация электровоза ЭП20 с максимальной скоростью 200 км/ч. Закупаются вагоны Talgo производства Испании для эксплуатации в составах скоростных поездов «Стриж». Производится формирование скорых поездов из двухэтажных вагонов производства Тверского вагоностроительного завода.

Ведется работа по созданию и освоению выпуска конструкций для грузовых вагонов нового поколения. Разрабатываются конструкционные материалы для кузовов вагонов нового поколения в соответствии с родом перевозимого груза и специализацией вагонов. Исследуются направления повышения хладостойкости и трещиностойкости стального литья для тележек грузовых вагонов.

Для выполнения требований по сохранности перевозимых грузов, снижения времени на погрузочно-разгрузочные работы используются специализированные вагоны и современные средства механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *