КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФРАСТРУКТУРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА И МЕТРОПОЛИТЕНА» (ИЖТМ)
Общие сведения о железнодорожном транспорте
Железнодорожный транспорт.
Автомобильный транспорт.
Для перевозок грузов и пассажиров в междугороднем , внутрирайонном и внутригородском сообщениях, также для завоза-вывоза грузов с железнодорожных станций и портов.
Преимущества:
-более высокая скорость доставки грузов на короткие расстояния, чем на водном и ж.д. транспорте;
- широкая маневренность (без перегрузочных операций с одного вида транспорта на другой);
- регулярность перевозок (при наличии хороших дорог);
- меньшие капиталовложения в освоение малого грузопотока на небольшие расстояния.
Недостатки:
- высокая себестоимость перевозок;
-худшие, чем на других видах транспорта экологические показатели (загазованность, шум т.д.);
-слабое использование на короткопробежных перевозках;
- неразвитая сеть автомобильных дорог.
Морской транспорт.
Основной вид путей сообщения в обеспечении торговых связей России со 145-тью странами мира и обслуживании приморских районов страны.
Преимущества:
-массовые межконтинентальные перевозки грузов внешнеторгового оборота;
- более низкая себестоимость грузов на дальние расстояния;
-более высокая скорость движения судов, чем на речном транспорте;
-меньшие капиталовложения при массовых перевозках на дальние расстояния, чем на речном и ж.д. транспорте;
-регулярность перевозок, за исключением некоторых портов на севере, но уступает железным дорогам.
Недостатки:
- неритмичность работы в отдельные периоды (туман, шторм и т.д.).
- высокая себестоимость перевозок по сравнению с ж.д. транспортом
Речной транспорт.
Предназначен преимущественно для перевозки между пунктами, расположенными на речных путях, а также в смешанных железно-водных сообщениях и в перевозках река-море.
Преимущества;
- большая пропускная способность на глубоководных реках;
- себестоимость перевозок по внутренним водным путям такая же. как и по железным дорогам, перевозка массовых грузов по рекам (круглый лес, руда, уголь, соль, стройматериалы) обходится дешевле;
- меньшие удельные капитальные затраты меньший расход металла;
Недостатки:
- несовпадение направления ряда рек с основными направлениями грузопотоков;
- нерегулярность перевозок (навигация на южных реках –270 дней в году, на северных 120-150 дней в году);
- самая низкая из всех видов транспорта скорость доставки грузов;
- длинный путь движения ( по течениям рек), а не по кратчайшим направлениям.
Характеристика железнодорожного транспорта России
Основы проектирования метрополитенов. Краткие сведения об организации движения поездов на линиях метрополитенов
Разработка проектов ведется проектными организациями на основе заданий и в соответствии с действующими Строительными нормами и правилами (СНиП), техническими условиями и указаниями, инструкциями, руководствами и другими действующими нормативными документами. В проектах должны учитываться новейшие достижения отечественной и зарубежной науки и техники, обеспечивающие наиболее высокие технико-экономические показатели при наименьших капитальных вложениях и эксплуатационных затратах.
Проектирование метрополитена обычно ведется в две стадии — вначале разрабатывается и утверждается проект линии, а затем на основе утвержденного проекта разрабатывается рабочая документация.
В проекте линии метрополитена даются решения всех основных вопросов, касающихся ее строительства и эксплуатации: технико-экономическая целесообразность и необходимость строительства; трасса линии, ее план и профиль, габариты тоннелей; инженерно-геологические условия строительства; места расположения станций и пересадочных узлов; конструкции тоннельных сооружений; конструкция пути и контактного рельса; применяемые устройства электроснабжения, связи, автоматики и телемеханики, вентиляция и сантехника; организация строительства; графики производства работ; сметная стоимость и технико-экономические показатели сооружения. В пояснительной записке к техническому проекту приводятся краткие сведения по всем частям проекта с обоснованием принятых технических решений и основные технико-экономические показатели — протяженность трассы, число станций, частота движения поездов, сметная стоимость 1 км линии и др.
Рабочая документация разрабатывается проектной организацией на основе утвержденного проекта и выдаваемых заказчиком технических данных по заказанному оборудованию. В рабочей документации даются уточнение и детализация всех разделов проекта, необходимая для осуществления строительных и монтажных работ.
Линия метрополитена проектируется на основе генеральной схемы развития сети метрополитена города, разработанной в увязке с развитием всего городского транспорта. В соответствии с генеральной схемой для проектируемой линии метрополитена устанавливают направление, протяженность, число и место расположения станций, депо и т. д. Трассой называют ось проектируемой линии метрополитена, отвечающую выбранному проектом положению на местности. Трасса определяется двумя проекциями: горизонтальной (планом) и вертикальной (профилем).
При проектировании трассы метрополитена определяют условия строительства, глубину заложения линии (мелкое или глубокое заложение), обеспечение сохранности архитектурных и исторических памятников, места. расположения станций и пересадочных узлов и т. д.
Проектирование трассы в плане и профиле ведут с учетом рельефа местности, инженерно-геологических условий строительства будущей линии метро и городской застройки. При проектировании линий метрополитена мелкого заложения трассу располагают под широкими уличными магистралями или под малозастроенными кварталами города. На линиях глубокого заложения трассу между станциями проектируют по кратчайшему направлению.
В целях обеспечения плавного хода поездов с высокими скоростями наименьший радиус кривых на главных путях принимают не менее 600 м, а наибольший уклон в тоннелях — не более 0,040, а на открытых наземных участках — не более 0,035. Продольные уклоны тоннелей и станций метрополитенов в целях обеспечения беспрепятственного отвода воды не должны быть менее 0,030.
Станции метрополитена располагают в плане на прямых участках трассы, а в профиле, как правило, на возвышениях профиля («горбах») для облегчения разгона поезда, уходящего со станции, и замедления хода поезда, прибывающего на нее.
Понятие о габаритах тоннелей. Размеры и очертание внутреннего свободного пространства тоннеля зависят от размеров и формы подвижного состава (вагонов поезда) и размещаемого в тоннеле оборудования. Внутренние размеры тоннельных сооружений метрополитенов устанавливают в соответствии с утвержденными Строительными нормами и правилами габаритами — предельными внешними очертаниями и размерами подвижного состава, а также постоянных сооружений и оборудования, размещаемых в тоннеле. Существует несколько габаритов.
Габаритом приближения строений называют предельный поперечный оси тоннеля контур, внутрь которого не должны входить никакие части строений (выступы обделки тоннеля, платформы, колонны и др.).
Габарит приближения оборудования — это предельное поперечное очертание, внутрь которого не должны входить никакие части оборудования, размещенного в тоннеле.
Габарит подвижного состава — это предельное поперечное очертание, в которое должен вписываться подвижной состав. Этот габарит учитывает все отклонения вагона при движении и вынос кузова на кривых участках пути.
При движении поезда в тоннеле метрополитена по прямой ни одна часть исправного вагона не должна выходить за очертание габарита подвижного состава.
Габариты приближения строений и приближения оборудования устанавливаются с учетом необходимости расположения между ними устройств пути, СЦБ, освещения, электроснабжения и сантехники. Кроме этого, габарит приближения строений учитывает допустимые по отношению к проектным размерам отклонения и деформации сооружений при строительстве и обеспечение прохода людей. Габариты приближения строений установлены для прямых и кривых участков пути. Типовые конструкции тоннельных обделок кругового и прямоугольного очертания обеспечивают вписывание габаритов приближения строений как на прямых участках пути, так и на кривых.
Основой организации перевозок на линиях метрополитенов является график движения поездов, который координирует действия и определяет план эксплуатационной работы всех подразделений: станций, депо, тяговых подстанций, пунктов технического обслуживания, дистанций пути сигнализации и связи, эскалаторного хозяйства и др.
Ремонт оборудования и устройств в тоннелях метрополитена производится, как правило, в ночное время - в часы прекращения движения пассажирских поездов после снятия напряжения с контактного рельса.
На метрополитенах применяется диспетчерская система руководства. Оперативное управление движением поездов осуществляет поездной диспетчер, устройствами энергоснабжения – электродиспетчер, эскалаторами - диспетчер эскалаторов.
Линии метрополитена взаимодействуют с пригородными участками железных дорог.
Пропускная способность линий метрополитена определяется максимальным количеством поездов, которое может быть пропущено за 1 ч. Учитывая, что это количество одинаково для обоих главных путей, важно рассчитывать наличную пропускную способность (поездов/ч) линии для каждого направления ; - наименьший интервал между поездами, мин. Этот интервал зависит от системы автоблокировки длины блок-участков, ходовых качеств и тормозных средств вагонов, продолжительности стоянок поездов на станциях и имеющихся устройств для оборота составов на конечных пунктах. Применяемая на метрополитенах система автоблокировки с автостопами может обеспечить пропуск до 42 пар поездов в 1 ч. Использование автоматической локомотивной сигнализации позволяет повысить пропускную способность до 50 пар поездов в 1ч.
Пропускная способность устройств для обслуживания пассажиров (вестибюли, автоматические контрольные пункты, эскалаторы, лестницы, переходы, платформы) рассчитывается на максимальнее пассажиропотоки с учетом необходимого резерва.
Провозная способность линии метрополитена определяется наибольшим числом пассажиров, которое может быть перевезено за 1 ч в одном направлении ;где - вместимость одного поезда, равная произведению количества пассажиров в одном вагоне на число вагонов в составе поезда.
Структура управления железнодорожным транспортом.
Железнодорожные станции,
Схема узла с одной станцией.
Схема крестообразного узла (I—XIV — соединительные пути).
Схема узла кольцевого типа.
Схема узла комбинированного типа.
Грузовой двор – территория станции, специально отведенная для операций с грузами, отправляемыми с данной станции и прибывающими на эту станцию. Грузовые дворы оборудуются по специальным проектам, в зависимости от категории станции (количества обрабатываемых вагонов). Располагают, как правило, с противоположной стороны от пассажирского здания. Территория ограждается, организуется КПП.
Грузы ввозятся только по накладным, вывозятся – по пропускам или отметкам в накладных. Накладная – основной перевозочный документ. Является и договором на поставку и расчетным документом и доказательством факта договора перевозки и его содержания. Необходима для предъявления претензий. Составляется на каждую отправку (может на маршрут или группу вагонов или комплект контейнеров). На имя определенного грузополучателя. Подписывается грузоотправителем. Выдается грузополучателю вместе с грузом (грузоотправителю выдается грузовая квитанция). Содержит время принятия груза к перевозке.
На территории грузового двора устраивается:
- погрузочно-разгрузочные, выставочные, соединительные пути
- склады, платформы, площадки для хранения грузов;
- погрузочно-разгрузочные механизмы;
- контейнерные площадки;
- весовое хозяйство (весы – вагонные, товарные, автомобильные);
- габаритные ворота (для проверки габарита после погрузки);
- служебные помещения;
- товарная контора.
Грузовые дворы бывают общего типа и специализированные. Общего типа – оборудуются для операций со всеми типами грузов. Специализированные - для переработки отдельных видов грузов.
Железнодорожные станционные склады предназначены для кратковременного хранения грузов в периоды между приемом их к перевозке и погрузкой в вагоны, а также выгрузкой из вагонов и вывозом на склады грузополучателей. Кроме того, в складах выполняются операции по приему и выдаче грузов, сортировке по направлениям, подборке по вагонным партиям и др.
В зависимости от рода груза, подлежащего хранению, склады разделяются на специальные и универсальные. В специальных хранятся грузы только одного наименования, требующие особых условий хранения. Универсальные предназначены для грузов различных наименований, не оказывающих вредного воздействия друг на друга.
По конструкции и условиям хранения грузовсклады разделяются на крытые, крытые и открытые грузовые платформы и площадки.
- Крытые – для хранения наиболее ценных грузов, которые требуют защиты от атмосферных осадков и температуры наружного воздуха;
- Крытая высокая платформа – для хранения грузов, требующих защиты от атмосферных осадков, но не боящихся воздействия ветра, влажного воздуха;
- Крытая перегрузочная платформа – для переработки грузов по прямому варианту«вагон-автомобиль», «автомобиль-вагон».
- Открытая платформа – предназначена для погрузки, выгрузки и хранения колёсной техники и грузов не боящихся осадков и температурных колебаний; Пункты переработки крупнотоннажных контейнеров.
Железнодорожные склады должны обеспечивать выполнение заданного объема перевозок, сохранность грузов, своевременную обработку подвижного состава, применение механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, переработку грузов, перевозимых пакетами, удобное расположение по отношению к авто и ж.д. путям, возможность применения прямого варианта, наименьшие расходы, связанные с переработкой грузов. Должны быть соблюдены требования противопожарной безопасности, охраны труда и техники безопасности при устройстве и организации работы складов.
Контейнерный терминал — объект транспортной инфраструктуры, ориентированый в основном на работу с ISO-контейнерами. К основным операциям контейнерного терминала можно отнести перегрузку контейнеров с одного вида транспорта на другой (или с одного борта на другой и временное хранение контейнеров (чаще всего под открытым небом). Для быстрой и безопасной работы краны и ричстакеры оборудуются спредерами - раздвижными рамами для захвата и фиксации контейнеров во время работы с ними. Для учёта контейнеров, правильного распределения их на борту судна и поддержания максимальных темпов работы на крупных терминалах применяют автоматизированые компьютерные системы, сводящие к минимуму риск ошибки.
Путь и путевое хозяйство
Таблица 2.1 Основные характеристики рельсов.
| Тип рельса | Р75 | Р65 | Р50 | ||
| ГОСТ | 16210-70 | 8161-63 | 7174-65 | ||
| Масса одного пог.м., кг | 74,44 | 64,64 | 51,63 | ||
| Размеры мм | Высота, Н | ||||
| ширина | головки | Поверху | 72,8 | 72,8 | 70,0 |
| Понизу | 75,0 | 75,0 | 71,9 | ||
| Подошвы | |||||
| Шейки |
Стандартная длина рельсов на дорогах СНГ и Балтии состав составляет 25 м. Для сокращения числа стыков применяют бесстыковой путь, средняя часть рельсовых плетей которого при изменении температуры не изменяет своей длины, а смещаются только концевые участки плетей, имеющих длину 700-800 м.
Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами.Скрепления разделяют на стыковые, которые соединяют рельсовые звенья между собой и состоят из накладок и рельсовых болтов с гайками и шайбами (рис. 2.4.) и промежуточные для крепления рельсов к шпалам. Последние в свою очередь бывают:
- нераздельными - рельс прикрепляют к шпале костылями, шурупами или болтами одновременно с подкладкой (рис.2.5);- раздельными - рельс прикрепляют к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам болтами или шурупами (рис. 2.5);
- смешанными - рельс прикрепляют к шпале вместе с подкладкой как при нераздельном скреплении и кроме того, подкладку дополнительно крепят к шпале костылями или шурупами (рис.2.5).
Рис. 2.4. Стыковое скрепление:
1 - накладка; 2 - болт; 3 - подкладка; 4 – костыль.
Рис. 2.5. Промежуточные скрепления:
а - нераздельные; б – смешанное;
в - раздельное (клеммно - болтовое для железобетонных шпал):
1 - рельс; 2 - костыль; 3 - подкладка; 4 - деревянная шпала; 5 - железобетонная шпала; 6 - прокладка под подкладку; 7 - прокладка под подошву рельса; 8 - клеммный прижимной болт; 9 - клемма; 10 - изоляционная втулка; 11 - плоская шайба; 12 - шайба пружинная двухвитковая; 13 – закладной болт.
Между рельсами остаются зазоры для возможности их удлинения при повышении температуры. Стыки устанавливают на весу, на шпале и на сдвоенных шпалах.
На линиях с автоблокировкой на границах блок участков, рельсовых цепей в створах с входными, выходными, маневровыми и проходными светофорами устраивают изолирующие стыки, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Существует два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками и клееболтовые. Изоляция одного рельса от другого в накладках обеспечивается постановкой прокладок и втулок из фибры, текстолита или полиэтилена, а в стыке - прокладкой из текстолита или трикота.
В последнее время все шире применяются клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками склеиваются эпоксидным клеем с концами рельсов в монолитную конструкцию. Для возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в рельсах делали овальными (больший диаметр вдоль рельса) или круглыми, но большего диаметра, чем болты. Вновь выпускаемые рельсы имеют круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.
На участках с автоблокировкой, диспетчерской централизацией и на электрифицированных линиях устраивают токопроводящие стыки для улучшения прохождения через стык сигнального тока - штепсельные рельсовые соединители из стальной проволоки, привариваемой к нерабочей грани головки рельса; для обратного тягового тока - из медного троса.
Шпала (от голл. spalk - подпорка) - это опора для рельсов железнодорожного пути в виде поперечного лежня, укладываемого под оба рельса. Шпалы предназначены для восприятия давлений от рельсов, передачи их на балластное (или бетонное) основание пути и обеспечения правильного и неизменного положения рельсовых нитей в процессе длительной эксплуатации. По материалу шпалы подразделяют на деревянные, железобетонные и металлические, длина которых составляет 2,75 м с отклонениями не более + 2 см и шириной поверху 150, 160 и 165 мм. По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяются на обрезные и необрезные, Изготавливают их из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра, бука и березы.
Преимуществами деревянных шпал являются упругость материала, простота прикрепления рельсов, хорошие электроизолирующие свойства. Вместе с тем деревянные шпалы имеют и недостатки: меньший срок службы, чем железобетонные, большой расход деловой древесины на их изготовление (на изготовление 1840 шпал, укладываемых на 1 км пути требуется вырубить почти 2 Га леса
Металлические шпалы имеют ограниченное применение (в ФРГ и некоторых тропических странах), так как им присущи такие недостатки, как повышенное трещинообразование, подверженность коррозии, электрическая проводимость.
С 1959 г. на отечественных железных дорогах началась массовая укладка типовых железобетонных шпал, которые имеют следующие достоинства: сравнительно большой срок службы (40-50 лет), однородную упругость пути по длине, хорошую устойчивость в балласте против сдвига, возможность придания целесообразной формы.
К недостаткам железобетонных шпал относятся: повышенная жесткость пути, для снижения которой необходимо применять резиновые прокладки-амортизаторы, электрическая проводимость и необходимость применения большого числа недолговечных изолирующих деталей, хрупкость и чувствительность к ударам, большая масса (250...265 кг), затрудняющая их одиночную смену.
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах СНГ и стран Балтии применяют четыре эпюры, соответствующие укладке 1400, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.
Балластный слой - щебеночный, гравийный, асбестовый или песчаный - обеспечивает упругую передачу давления от подвижного состава через рельсы и шпалы на площадь основной площадки земляного полотна и отвод воды от элементов верхнего строения, а также устойчивое положение рельсошпальной решетки в продольном и поперечном направлениях.
Рельсовая колея - это две нити рельсов, расположенных на определенном расстоянии один от другого и прикрепленных рельсовыми скреплениями к подрельсовому основанию (шпалам, плитам и др.) железнодорожного пути; служат направляющими для колес подвижного состава. Важнейшим параметром рельсовой колеи является ее ширина - расстояние между рабочими гранями головок рельсов железнодорожного пути. По этому параметру различают железные дороги с шириной колеи более 1435 мм, нормальной (1435 мм) и узкой (1076. 1000, 914, 891, 762, 750, 600мм). Дорога между Петербургом и Москвой была построена с колеей, известной всем как русская - 5 футов или 1524 мм. Эта ширина колеи просуществовала более 100 лет. Только в 1970 г. размер ее был округлен до 1520 мм. На прямых участках и на кривых радиусом 350 м и более номинальный размер ширины колеи составляет 1520 мм, при радиусе от 349 до 300 м - 1530 мм. при радиусе 299 м и менее - 1535 мм. Величина допускаемых отклонений от установленной ширины колеи на прямых и кривых участках пути не должна превышать по уширению +8 мм и по сужению - 4мм. На участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее - по сужению - 4 мм, а по уширению +10 мм. Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается.
Ширина рельсовой колеи в Европейских странах - 1435 мм, Японии - 1067 мм. Особенностью устройства линий в кривых является возвышение наружного рельса для снижения действия центробежной силы в кривых с радиусом 4000 м и менее.
Под действием сил, которые создаются при движении поездов по рельсам и, в особенности при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения, а на однопутных линиях угон бывает двусторонний. Наилучшим способом предотвращения угона пути является применение щебеночного балласта и раздельных промежуточных скреплений, которые обеспечивают достаточное сопротивление продольному перемещению рельсов и не требуют дополнительных средств закрепления.
Рис. 7. 12 Рис. 7. 13
Рис. 7. 12 Пружинный противоугон.
Рис. 7. 13 Самозаклинивающийся противоугон .
При нераздельном и смешанном скреплениях для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные противоугоны — это пружинные (рис 7.12), представляющие собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу Самозаклинивающийся противоугон (рис. 7.13) состоит из скобы и клина с упором, который прижимается к шпале и при перемещении рельса заклинивается все сильнее Пружинные противоугоны легче клиновых, состоят из одной детали, хорошо работают как на однопутных, так и на двухпутных линиях, уход за ними требует меньших затрат рабочей силы. Противоугоны устанавливают от 18 до 44 пар на 25 - метровом звене.
С начала 50-х годов на железных дорогах все шире внедряется бесстыковой путь, являющийся наиболее прогрессивной и совершенной конструкцией. За счет устранения стыков снижается динамическое воздействие на путь, существенно уменьшается износ колес подвижного состава - и сопротивление движению поездов, что сокращает расход топлива и электроэнергии на тягу поездов. Резкое сокращение числа стыковых скреплений за счет сварки отдельных звеньев в плети дает экономию металла до 1,8 т на каждый километр пути, позволяет снизить расходы на содержание и ремонт пути. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал—на 3— 13%, балласта (до очистки)—на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10— 30%.
Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Сваривают рельсы электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.
Длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно принимается не более 800 и, что соответствует длине составов специальных поездов из платформ, оборудованных роликами, которыми плети доставляются на перегон. При необходимости длину плетей увеличивают до 950 м, для чего к плети длиной 800 м на месте укладки приваривают плеть длиной 150 м. Минимальная длина рельсовых плетей равна 250 м, однако при техническом обосновании и в коротких тоннелях применяют и более короткие плети, но не менее 150 м.
Между сварными плетями укладывают две—четыре пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42; 12,38 м) для возможности сезонной регулировки длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных в путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырнымя накладками в стыковыми болтами из стали повышенной прочности.
Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоят в том, что хорошо закрепленные рельсовые плети при повышении или понижении температуры не могут изменять свою длину. Из-за этого в них возникает значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100— 200 кН, которые в жаркую погоду могут 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.
Существует два способа эксплуатации бесстыкового пути. Первый способ, являющийся наиболее эффективным н широко применяемым, предусматривает закрепление рельсов на постоянный температурный режим эксплуатации. Второй способ, применяемый при больших перепадах температур по сезонам года, предусматривает сезонные разрядки температурных напряжений с закреплением плетей два раза в год на летний и зимний режимы. При этом ослабляет скрепления рельсов со шпалами, начиная от концов плети, и снимают уравнительные рельсы. Снятие напряжения в плетях сопровождается удлинением или укорочением их после чего укладываются новые уравнительные рельсы длиннее или короче прежних.
Для повышения эффективности бесстыкового пути стремится к сокращению числа уравнительных пролетов, на содержание которых уходит до 25 % всех затрат на его эксплуатацию, за счет укладки плетей сверхнормативной длины (более 950 м). После многолетних опытов с 1986 г. разрешена укладка таких плетей с соблюдением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.
Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов, где к верхнему строению пути предъявляются повышенные требования. Особое внимание при этом уделяется предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов который ликвидируется шлифовкой их специальными рельсошлифовальными поездами. Путь надежно закрепляют от угона. При смешанном скреплении рельсы крепят на каждом конце шпалы пятью костылями.
Соединения и пересечения путей, относящихся к верхнему строению, служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой. Соединение путей между собой осуществляется стрелочными переводами, а пересечение путей - глухими пересечениями. С применением стрелочных переводов и глухих пересечений устраивают соединения путей, называемые стрелочными улицами и съездами.
В зависимости от назначения и условий соединения путей между собой стрелочные переводы подразделяются на одиночные, двойные и перекрестные. Одиночные переводы делятся на обыкновенные, симметричные и несимметричные. Наибольшее распространение на станциях получили обыкновенные одиночные стрелочные переводы (рис.1), которые служат для соединения двух путей. Они могут быть право- или левосторонними и применяться при отклонении бокового пути от прямого в ту или другую сторону. Обыкновенный стрелочный перевод состоит из следующих основных частей: стрелки, включающей рамные рельсы, остряки и переводной механизм: крестовины, включающей сердечник, усовики и контррельсы: переводной кривой и прямого отрезка пути.
Переводом остряков стрелки подвижной состав (вагоны и локомотивы) направляются на тот или иной путь. Контррельсы служат для того, чтобы при проходе подвижного состава по свободному пространству крестовины (горлу) колеса подвижного состава следовали строго по заданному маршруту. Крестовина обеспечивает переход колеса через путевой рельс. Крестовины различают по маркам, определяющим угол, под которым сердечник крестовины направляет подвижной состав с одного пути на другой. Отношение ширины хвоста сердечника крестовины в его корне к длине сердечника называется маркой крестовины. Если ширину хвоста сердечника отложить по длине сердечника, то получим марку крестовины. Так, например, если эта величина отложится 9 раз, то марка крестовины - 1/9. Как правило, используются стрелочные переводы с марками крестовин 1/9, 1/11 на скоростных линиях - 1/18, 1/22.
Кроме того, для реализации скоростей движения поездов по прямому направлению 200 км/ч и более применяют крестовины с подвижными элементами, которые различают: с одиночным подвижным рельсом, с двойными подвижными рельсами, с одним подвижным усовиком с двумя подвижными усовиками, с подвижным сердечником. Для железных дорог СНГ и стран Балтии изготавливались крестовины с подвижным сердечником двух типов: с гибкими ветвями из специальных остряковых рельсов и со сборным поворотным сердечником из специальных остряковых рельсов.
Различают пошерстное движение по стрелочному переводу от крестовины к остряку и противошерстное - в обратном направлении.
На станциях иногда используют стрелочные переводы с марками крестовин 1/6. а также нестандартные, такие как, двусторонний несимметричный, односторонний криволинейный, сдвоенный и симметричный тройниковый. Для сокращения длины стрелочных горловин используют, перекрестные стрелочные переводы, которые обеспечивают возможность переходить подвижной состав с одного пути на другой в обоих направлениях. Такой перевод имеет восемь остряков и четыре крестовины - две острые и две тупые.
Переезды подразделяются на регулируемые и нерегулируемые.
К регулируемым относятся переезды, оборудованные устройствами переездной сигнализации, извещающей водителей транспортных средств о подходе к переезду поезда, или обслуживаемые дежурным работником.
Переезды, не оборудованные устройствами переездной сигнализации и не обслуживаемые дежурным работником, относятся к нерегулируемым.
Регулируемые переезды оборудуют автоматическими, электрическими или механическими шлагбаумами.
Шлагбаум (нем. schlagbaum) - устройство в виде бруса, преграждающее движение автомобилей и другого транспорта и пешеходов через железнодорожный переезд перед прохождением но нему поезда.
Автоматические шлагбаумы являются основной составляющей частью переездной сигнализации, которой оборудуются регулируемые переезды, не обслуживаемые дежурным работником. Переездная сигнализация обеспечивает закрытие движения через переезд с помощью автоматического шлагбаума при приближении к переезду поезда.
4.Устройства локомотивного хозяйства.
Локомотивное хозяйство, эксплуатационные расходы которого составляют около 31% от общих издержек железнодорожного транспорта, обеспечивает перевозочную работу железных дорог тяговыми средствами и содержание последних в соответствии с техническими требованиями. Основной производственной единицей локомотивного хозяйства является локомотивное депо, которое сооружается на определенных участковых, сортировочных и пассажирских станциях. Депо, имеющие приписной парк локомотивов для обслуживания грузовых или пассажирских поездов, локомотивные здания, мастерские и другие технические средства для производства текущего ремонта, технического обслуживания и экипировки, называются основными.
Электровозы и тепловозы обслуживаются бригадами в составе машиниста и его помощника. По разрешению моторвагонные поезда, поездные электровозы и тепловозы могут обслуживаться одним машинистом.
Локомотивы обслуживают поезда на участках обращения, а локомотивные бригады сопровождают поезда на участках работы локомотивных бригад. Станция, на которой все локомотивы, прибывающие с поездами (или резервом) отправляются с поездами (или резервом) только во встречном направлении (кроме случаев пересылки с участка на участок локомотивов, следующих в ремонт, техническое обслуживание ТО-3 или ТО-4, или по регулировке), называется пунктом оборота локомотивов. Станция, расположенная внутри участка обращения, на которой отцепляемые от поездов (или прибывающие резервом) локомотивы отправляются с поездами (или резервом) как во встречном, так и попутном направлениях, называется пунктом перецепки локомотивов.
В зависимости от схемы и протяженности различают три типа участков обращения локомотивов: короткий (тяговое плечо). удлиненный и разветвленный. Длина участков обращения колеблется от 150-200 км до 1000 км и более.
Локомотивная бригада- группа работников, назначаемая для обслуживания поездных или маневровых локомотивов, а также мо-торвагонных поездов. Как правило, локомотивная бригада состоит из машиниста и его помощника.
Участок, работы локомотивных бригад - это часть железнодорожной линии, ограниченной пунктом приписки (место жительства бригад) и пунктом оборота локомотивных бригад. Протяженность, а также условия труда и отдыха локомотивных бригад в значительной мере, зависят от схемы их работы, которая может быть в виде езды; плечевой (обычный), когда участок работы локомотивных бригад обслуживается только из одного пункта их приписки (рис. 9.1.а); накладной, когда поезда обслуживаются локомотивными бригадами на одном участке из двух соседних пунктов, каждый из них может являться одновременно пунктом приписки и пунктом оборота бригад (рис. 9.1, б); петлевой. - когда на участке работы бригад, ограниченном двумя пунктами их оборота, поезда обслуживаются бригадами из пункта их приписки, расположенного внутри участка (рис. 9.1, в).
С учетом действующих нормативов непрерывной работы (8 часов) и скоростей длина участка работы локомотивных бригад грузового движения составляет 180-300 км.
Рис. 9.1. Схемы работы локомотивных бригад:
а - плечевая; б —накладная; в— петлевая;
- - пункт приписки локомотивных бригад;
• - пункт оборота локомотивных бригад.
Структурная схема управления локомотивным эксплуатационным депо
Для поддержания локомотивов в исправном состоянии на железных дорогах России установлена система технического обслуживания и ремонтов, производимых после выполнения установленных норм пробега или определенного времени их работы. К техническому обслуживанию подвижного состава относится также его экипировка. Экипировка электровозов заключается в снабжении их песком, смазочными и обтирочными материалами, наружной обмывке и обтирке. В экипировку тепловозов, кроме того, входит снабжение дизельным топливом и дистиллированной водой для охлаждения дизеля. Пробег электровозов и тепловозов между экипировками ограничивается запасом песка и составляет 500 - 600 км. Экипируются эти локомотивы в пунктах экипировки, которые располагаются, как правило, на деповской территории. Установлено четыре вида технического обслуживания: ТО-1, проводимое в процессе эксплуатации силами локомотивных бригад: Т0-2, выполняемое в пункте технического обслуживания: ТО-3 и ТО-4, проводимое в локомотивных депо ремонтными бригадами слесарей. Ремонты тягового подвижного состава подразделяются на текущие ТР-1, ТР-2 и ТР-3, выполняемые в депо, и капитальные КР-1 и КР-2, проводимые на локомотиворемонтных заводах. При этом широко используется диагностирование подвижного состава, что позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы на содержание и ремонт локомотивов, выбрать рациональную ее систему с учетом фактического технического состояния узлов и агрегатного оборудования, повысить надежность подвижного состава в эксплуатации.
Рис.49. Примеры схем локомотивного хозяйства:
а) - при тепловозной тяге; б) - при электрической тяге; 1 - депо и мастерские; 2- административно-бытовой корпус; 3- площадка наружной обмывки и очистки локомотивов; 4- депо технического обслуживания и экипировки; 5- пескосушилка; 6- склад сырого песка; 7- склад сухого песка; 8- склад масел; 9- пути стоянки готовых к работе локомотивов; 10- пути пожарного и восстановительного поездов; 11- котельная; 12- сливная эстакада; 13- склад дизельного топлива; 14- насосная; 15- резервуары для воды; 16- здание для мотопомп; 17- нефтеловушка; 18- установка реостатных испытаний тепловозов
Цехи ремонта локомотивов, как правило, специализируются для грузовых, пассажирских и маневровых локомотивов и обслуживают дорогу в целом. Депо для ТР-3 имеют современное техническое оснащение и строятся или реконструируются применительно к типовым проектам на программу более 300 и 600 ремонтов в год. Типовые депо предусматривают возможность применения передовых методов эксплуатации, внедрение комплексной механизации при ремонте и экипировке локомотивов, минимальную территорию для размещения и дальнейшего развития основных устройств и удобства ввода и вывода локомотивов.
Основные параметры (рис. 50) ремонтной базы определяются объемом работы, специализацией и типом депо.
Рис.50. Локомотивное депо: 1 – мастерские; 2 – цех текущего ремонта ТР-2; 3 – цех текущего ремонта ТР-1; 4 – административно-бытовой корпус
Годовой пробег локомотивов, приписанных к депо, определяется из выражения:
, (34)
где l - длина тягового участка, км;
Годовая программа ремонтов определяется по формулам:
; (35)
; (36)
; (37)
, (38)
где - годовой пробег локомотивов, в локомотиво-километрах;
- нормы пробегов между соответствующими ремонтами: заводским, ТР-З, ТР-2, TP-l и ТО-3, км.
Число стойл для ремонта и осмотра локомотивов определяется по следующим формулам:
; (39)
; (40)
; (41)
, (42)
где - время занятия стойла (позиции) при соответствующем виде ремонта и осмотре локомотивов;
D - количество рабочих дней в году;
а- число секций тепловоза;
k - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления тепловозов в стойла.
При создании смешанного локомотивного хозяйства для электровозов и тепловозов или тепловозов и паровозов предусматриваются ремонтные стойла и экипировочные устройства для обоих видов тяги. Необходимое количество этих стойл рассчитывается отдельно для каждого типа локомотива. В депо также предусматриваются стойла для одиночной выкатки колесных пар (1-2), обточки колесных пар без выкатки из-под локомотива (1) и подготовки локомотивов к ремонту (1).
Расстояние между путями ремонтных стойл принимается 7,0 м для новых и реконструируемых зданий, 6,0 м - при использовании существующих зданий без реконструкции.
Пути в здании депо проектируются горизонтальными, а соединительные пути в профиле - с уклоном не более 20 . Точка перелома профиля путей, выходящих из здания депо, должна находиться от него на расстоянии не менее длины подвижной единицы плюс тангенс вертикальной кривой.
Пути в здании в плане располагаются на прямой, а ремонтные пути вне здания могут располагаться на кривых радиусом не менее 150 м. Перед воротами ремонтных стойл в плане необходимо иметь прямую вставку, равную длине локомотива, а перед остальными стойлами - не менее 12,5 м. В Мотор-вагонных депо эта вставка должна быть не менее 25 м, а перед поворотными кругами - не менее 6,5 м.
На территории тепловозного депо сооружаются также стойла для реостатных испытаний, которые размещаются на открытых путях и располагаются от жилых массивов на расстоянии, равном 300 м.
Для обмывки локомотивов строятся специальные позиции, которые располагаются при входе в депо перед экипировочными устройствами.
Экипировочные устройства предназначены для экипировки локомотивов: работы по снабжению локомотивов топливом, смазочными маслами и обтирочными материалами, песком, охлаждающей водой (только тепловозов), обдувке тяговых двигателей и электрической аппаратуры электровозов, тепловозов, элeктpo-, дизeль-поeздoв. Экипировочные устройства технологически изолированы от ремонтной базы.
5.Устройства вагонного хозяйства.
Вагонный парк состоит из пассажирских и грузовых вагонов.
Грузовые вагоны различают по типам, грузоподъемности, количеству осей. Грузоподъемностью вагона называется наибольшая масса груза (нетто), которая может перевозиться в данном вагоне. Тарой вагона считается его общая масса в порожнем состояний.
Общая масса тары и груза нетто, перевозимого в вагоне, составляет массу вагона брутто.
Пассажирские вагоны оборудованы устройствами отопления, вентиляции и освещения. Отопление может быть водяное или электрическое. В вагонах последней постройки применяется комбинированное водяное отопление, при котором нагрев воды может осуществляться электронагревателем и твердым топливом. Вагоны оборудованы приточной принудительной вентиляцией (подогретый и очищенный воздух подается по воздушному желобу во все отделения вагона), а также специальными установками для кондиционирования воздуха. Такие установки приготовляют воздух определенной влажности и температуры с давлением, несколько большим атмосферного, поэтому устраняется возможность попадания наружного воздуха через не плотности вагона.
Освещение в пассажирских вагонах дальнего и межобластного сообщения электрическое. Электричество для каждого вагона вырабатывается генераторами, приводимыми в действие от оси колесной пары вагона или от специального вагона-электростанции, включаемого в поезд.
На станциях и при малых скоростях следования питание вагонов электроэнергией происходит от аккумуляторных батарей, заряжаемых во время движения. За последнее время нашло широкое распространение люминесцентное освещение.
Парк пассажирских вагонов состоит в основном из четырехосных цельнометаллических вагонов, оборудованных дополнительно устройствами отопления, вентиляции, электрического освещения и др.
Основное назначение вагонного хозяйства - обеспечение перевозок пассажиров и грузов, содержание вагонов в исправном состоянии, подготовка их к перевозкам, обслуживание пассажирских поездов и рефрижераторных вагонов в пути следования. При этом для обнаружения нагретых букс в движущихся вагонах применяется устройство ПОНАБ. которое выявляет аварийно нагретые буксы вагонов. Контроль состояния колесной пары, наличия дефекта по кругу катания колеса, а также наличия негабаритных предметов на движущемся поезде осуществляет система "Диск". Важнейшим требованием при этом является обеспечение безопасности движения.
К основным сооружениям и устройствам вагонного хозяйства. обеспечивающим исправное содержание вагонного парка, эксплуатационные расходы которого составляют около 13% всех железнодорожных транспортных издержек, относятся:
- вагонное депо, являющееся линейным предприятием, предназначенным для деповского периодического и текущего отцепочного ремонтов вагонов, изготовления и ремонта запасных частей для пунктов технического обслуживания и безотцепочного ремонта вагонов в пределах прикрепленных к депо участков;
- пункты подготовки вагонов к перевозкам, которые предназначаются для производства текущего ремонта и подготовки загонов под перевозку грузов, с тем чтобы не допустить задержек поездов и отцепок вагонов в пути следования. Размещаются эти пункты, как правило, в местах массовой погрузки и выгрузки грузов;
- пункты технического обслуживания вагонов, которые размещаются на сортировочных и пассажирских станциях для- выявления и устранения технических неисправностей вагонов в формируемых и транзитных поездах и обеспечения максимально возможных пробегов поездов без остановок:
- пункты контрольно-технического обслуживания вагонов, которые организуются для выявления и устранения технических неисправностей вагонов, угрожающих безопасности движения, на участковых станциях, где производится смена локомотивов, и станциях, предшествующих перегонам с затяжным спуском:
- механизированные пункты текущего отцепочного ремонта вагонов:
- контрольные пункты, которые предназначаются для ремонта и обслуживания автотормозов в поездах:
- вагонные мастерские для ремонта колесных пар;
- контейнерные депо и мастерские, которые размещаются в районах концентрации контейнеров и предназначаются для текущего и капитального ремонта их;
- перестановочные пункты для обеспечения перестановки грузовых и пассажирских вагонов с широкой отечественной колеи на колею других стран:
- пункты экипировки и технического обслуживания рефрижераторных вагонов;
- технические станции для экипировки и технического обслуживания пассажирских вагонов при подготовке их в рейс;
- резервы проводников и конторы обслуживания с прачечными. которые выполняют работу по обслуживанию пассажирских поездов в рейс.
Деповской и заводской ремонты вагонов производят периодически в соответствии с установленными межремонтными сроками для каждого типа вагонов.
Заводской ремонт вагонов, модернизация их, изготовление запасных частей и формирование колесных пар производятся на вагоноремонтных заводах, которые являются промышленными предприятиями.
Все устройства вагонного депо размещаются с учетом поточной технологии работы, минимальной длины коммуникаций и кооперирования производства.
Вагонное депо на участковых станциях целесообразно располагать на одной территории с локомотивным хозяйством, по возможности кооперируя отдельные устройства. Компоновка вагонного депо показана на рис. 51.
Рис.51. Схема вагонного депо: 1 - площадка для утиля; 2 - угольный склад; З - котельная; 4 - cлyжeбно-тexнический корпус и бытовые помещения; 5 - мастерские; 6 - вагоноремонтный цех; 7 - деревообделочный цех; 8 - склад лесоматериалов; 9-главный магазин; 10 - пoдзapяднaя аккумуляторов; 11 – круги для поворота тележек; 12 - трансформаторная подстанция; 13 - компрессорная; 14 - хранилище бензина и красок; 15 - парк колесных пар и тележек; 16 - хранилище смазки; 17 - концeпpoпиточная. Пути: 1, 2, 3 - ремонтные; 4, 5 - выгрузочные; 6, 8 - ходовые; 7 - для стоянки отремонтированных вагонов; 9-то же, для подаваемых в ремонт; 10 – для выгрузки колесных пар.
Системы, обустройства и оборудования
Сигнализации, централизации и блокировки
На перегонах и станциях.
Устройства СЦБ на перегонах. Назначение и классификация.
Главным назначением устройств СЦБ является регулирование движения поездов на перегонах, обеспечение безопасности движения и необходимой пропускной способности. В настоящее время основным средством сигнализации и связи при движении поездов является путевая автоматическая и полуавтоматическая блокировки. На отдельных участках может применяться автоматическая локомотивная сигнализация как самостоятельное средство сигнализации и связи.
При полуавтоматической блокировке разрешением на занятие поездом перегона служит разрешающее показание выходного или проходного светофора. 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. При этом каждый межстанционный перегон со стороны станций огражден выходными светофорами. В нормальном состоянии выходные светофоры закрыты. Их открытие для разрешения поезду занять перегон производит дежурный по станции. На однопутных перегонах это возможно только при согласии дежурного по соседней станции, на двухпутных - после получения с соседней станции блокировочного сигнала о прибытии ранее отправленного поезда. Закрывается выходной сигнал автоматически от воздействия отправленного поезда на рельсовую педаль, установленную на выходе со станции или же не автоматически - дежурным по станции. Об отправлении поезда дежурный по станции извещает соседнюю станцию посылкой тока индуктора, или это извещение происходит автоматически одновременно с открытием выходного сигнала. В результате на аппаратах обеих станций появляются указатели занятости перегона. Благодаря блокировочным зависимостям исключается возможность отправления на занятый перегон второго поезда как вслед, так и навстречу первому.
Существуют следующие системы полуавтоматической блокировки: релейная, в которой зависимость между аппаратами соседних станций осуществляется при помощи реле: с полярной линейной цепью, аппаратура которой состоит из механических и релейных зависимостей.
При автоматической блокировке перегоны делятся на блок участки автоматически действующими проходными светофорами. 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. Принцип автоматического действия светофоров с применением - рельсовых цепей виден на рис. 1. Рельсовые цепи отделены друг от друга изолирующими стыками ИС. Источником тока в рельсовой цепи является путевая батарея ПБ. потребителем - путевое реле ПР. Если блок - участок свободен, ток от источника питания протекает по рельсам и поступает в путевое реле, которое замыкает цепь сигнальной батареи СБ 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 отпадает, и цепь сигнальной батареи замыкается на лампу красного огня светофора. Устройства автоблокировки не допускают открытия выходного или проходного светофора до освобождения ограждаемого ими участка.
Автоблокировка бывает однопутной (всегда двусторонняя, когда светофоры установлены с обеих сторон пути) и двухпуткой (как правило, односторонняя). Как правило, применяют автоблокировку с нормально горящими сигнальными огнями.
Различают автоблокировку с двузначной (К,3), трехзначной (К, Ж, 3) и четырехзначной сигнализацией (К, Ж, ЖЗ, 3).
Чтобы исключить возможность проездов запрещающих сигналов в условиях плохой погоды, все участки, оборудованные автоблокировкой, согласно ПТЭ дополняются устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), которая предназначается для передачи показаний путевого светофора, к которому следует поезд, на локомотивный светофор, установленный в кабине машиниста.
Рис. 1. Схема устройства автоматической блокировки
Дополнительно к устройствам АЛС на локомотивах устанавливают автостопы, которые служат для автоматической остановки поезда, если машинист не примет мер к торможению и своевременной остановке поезда перед светофором. Более совершенным средством автоматики, обеспечивающим безопасность движения поездов, является скоростная авторегулировка. Она представляет собой многозначную автоматическую сигнализацию с автоматическим регулированием скорости движения поездов.
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 у диспетчера размещают световое табло, на котором изображено путевое развитие направления, имеется ряд лампочек. Нормально все лампочки табло погашены. Занятие поездами блок участка, главных и приемоотправочных путей промежуточных станций контролируется горением белых лампочек. Открытые положения входных и выходных светофоров контролируются зелеными лампочками.
На пересечении железнодорожного пути в одном уровне с автогужевыми дорогами, трамвайными и троллейбусными линиями устанавливают переездную светофорную и оповестительную сигнализацию и автоматические шлагбаумы. Светофоры автоматической переездной сигнализации состоят из двух однозначных головок (размещенных на мачте и сигнализирующих поочередно мигающим красным цветом в сторону автогужевого транспорта при приближении поезда) и крестообразного сигнального знака с отражателями. На мачте шлагбаума установлены также электропривод для подъема и опускания шлагбаума и звонок. Брус шлагбаума деревянный полый, окрашен косыми красно-белыми полосами. На нем расположены три красные лампочки, две из которых при закрытом положении шлагбаума горят мигающим, а третья - ровным красным огнем. Автоматическая светофорная сигнализация включается при вступлении поезда на участок приближения. Сначала звонит звонок, и зажигаются светофоры, и лишь через 5... с. опускаются брусья шлагбаума.
Назначение и классификация устройств СЦБ на станциях.
Устройства СЦБ на станциях служат для управления стрелками и сигналами с целью обеспечения таких взаимных зависимостей, которые исключают открытие сигнала при неправильно установленных или незапертых стрелках, а при открытом сигнале - не допускают перевод тех стрелок, по которым пропускают поезд (то есть по маршруту следования). Те маршруты, по которым нельзя одновременно пропускать поезда, называются враждебными. Маршруты готовят с помощью станционных устройств СЦБ, которые подразделяют на две группы. К первой относятся устройства, применяемые при ручном управлении стрелками и сигналами, в том числе ключевая зависимость стрелок и сигналов (когда на каждой стрелке и сигнале устанавливается по два замка разных серий), маршрутно-контрольные устройства (когда на стрелочных постах устанавливают аппараты ключевой зависимости - стрелочные централизаторы). Централизаторы осуществляют ключевую зависимость стрелок и сигналов. Вторую группу составляют станционная блокировка, электрическая централизация стрелок и сигналов (ЭЦ), горочная автоматическая централизация (ГАЦ) и диспетчерская централизация (ДЦ). Станционная блокировка обеспечивает способ регулирования движения поездов в пределах станции с контролем маршрутов и взаимным замыканием стрелок и сигналов, управляемых с разных постов Система, позволяющая управлять стрелками и сигналами из одного пункта станции, называется централизацией стрелок и сигналов. На дорогах СНГ и стран Балтии применяются системы электрической и механической централизации.
Электрическая централизация (ЭЦ) позволяет управлять всеми стрелками и сигналами станции независимо от удаленности их от поста. Устройства ее состоят из аппарата с приборами управления стрелками и сигналами, путевого оборудования (светофоров, стрелочных электроприводов, рельсовых цепей, кабельной сети и источников питания), силовых трансформаторов, выпрямителей и аккумуляторных батарей, размещенных в здании поста. Для перевода остряков на стрелках установлены электрические приводы, соединенные электрически с рукоятками или кнопками на аппарате. Положение стрелок и сигналов и занятость путевых и стрелочных секций рельсовых цепей контролируются на световом табло в помещении поста. Взаимное замыкание стрелок и сигналов в маршрутах и исключение враждебных маршрутов осуществлены при помощи реле, расположенных в релейном помещении (при системе релейной централизации, которая является типовой на железных дорогах СНГ и Балтии).
Система горочной автоматической централизации (ГАЦ) обеспечивает автоматический перевод стрелок по маршрутам скатывания отцепов с горки, прохождение которых по горке контролируется рельсовыми электрическими цепями горочной стрелочной горловины.
Диспетчерская централизация представляет сочетание автоблокировки с релейной централизацией стрелок и сигналов станций участка, управляемых из одного пункта поездным диспетчером. Все операции по приему и отправлению поездов по перегонам совершаются автоматически по сигналам автоблокировки. На отечественных железных дорогах впервые диспетчерская централизация введена на участке Люберцы - Куровская в 1936 г.
На диспетчерском пункте (в отделении дороги) установлена управляющая аппаратура, соединенная с промежуточными станциями участка двухпроводной линейной цепью. Большие станции, на которых по характеру и объему работы необходимо постоянное руководство дежурного по станции, в диспетчерскую централизацию обычно не включаются.
Системы, обустройства и оборудование
На железнодорожном транспорте используется телевидение для передачи изображений при обзоре сортировочных станций, пассажирских платформ, переездов, контейнерных площадок; для дистанционного наблюдения за экипировкой локомотивов, проверки прибытия поездов на станцию в полном составе; при списывании и передаче информации в центры о прибывающем составе; для проверки размещения подвижного состава в границах предельных столбиков и т.д.
Электроснабжение железных дорог.
Система электроснабжения представляет собой единую электрическую сеть, которая состоит из внешних систем (электростанции, линии электропередач, районные трансформаторные подстанции) и сооружений, находящихся непосредственно в системе МГТС (тяговые подстанции, контактная сеть с питающими и отсасывающими линиями).
Рассмотрим схему электроснабжения (рис. 1).
Рис.1 Схема электроснабжения электрифицированных железных дорог Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанции 1, поступает на повышающую трансформаторную подстанцию 2 и далее по линиям электропередачи высокого напряжения и передается на тяговые подстанции 4, расположенные вдоль железной дороги. На тяговых подстанциях трехфазный переменный ток преобразуется в ток нужного рода и определенного напряжения для питания устройств электрической тяги и районных потребителей. Питание электровозов осуществляется от контактной сети 7 через токоприемники (пантографы).
Рельсовая сеть 8 является вторым проводом тяговой сети. Контактная сеть 7 и рельсовая сеть 8, питающие 5 и отсасывающие 6 линии образуют тяговую часть системы электроснабжения.
Тяговые подстанции на электрифицированных дорогах постоянного тока выполняют две основные функции - понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный ток. Тяговые подстанции на электрифицированных железных дорогах, работающих на однофазном переменном токе промышленной частоты, являются по существу трансформаторными подстанциями, понижающими напряжение с 110…..220 до 25 кВ.
Контактная сеть (рис.2) предназначена для подачи электрической энергии от тяговой подстанции к электроподвижному составу и представляет собой совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электроподвижного состава.
Рис.2. Контактная сеть:
1 - опора; 2 — тяга: 3 - консоль; 4 - изолятор;
Несущий трос; 6 -контактный провод; 7- струны; 8 - фиксатор; 9 - изолятор
На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением до 21 кВ. Часть электроэнергии передается потребителям по линиям электропередачи на генераторном напряжении. Другая часть поступает на расположенную рядом повышающую трансформаторную подстанцию и далее передается на большие расстояния. Вблизи мест потребления электроэнергии, напряжение на трансформаторных подстанциях понижают и ток подают в районные сети высокого напряжения (110-220 кВ). К этим сетям наряду с другими потребителями подключены также и тяговые подстанции.
На железных дорогах стран СНГ и Балтии применяют две системы электрической тяги: постоянного тока с напряжением в тяговой сети 3 кВ и однофазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 25 кВ.
Для надежной работы и удобства обслуживания контактную сеть делят на отдельные участки (секции) с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок, а также секционных и врезных изоляторов. В отдельные секции выделяют перегоны и станции.
В настоящее время на дорогах СНГ и Балтии электрифицировано более 55 тыс. км, в том числе в РФ - 39 тыс. км. В Швейцарии все железнодорожные линии электрифицированы; в Швеции железные дороги с электрической тягой составляют 60%, в Италии - 50%, в Японии и Германии - более 30%, Чехии, Словакии и Румынии - около 25%; в Великобритании и Венгрии - более 20%, в Алжире, Заире, Индии, Бразилии и Чили - 10...11%.
До 1955 г. электрификация железных дорог СНГ и Балтии осуществлялась на постоянном токе, а после 1955 г. - на переменном токе. Переход с постоянного на переменный ток обеспечил снижение удельного расхода цветных металлов из-за уменьшения площади сечения проводов, расходов на содержание тяговых подстанций (расстояния увеличиваются с 5... 20 км до 10...80 км). В конце 70-х г. г. была введена на участке Вязьма - Орша новая система электроснабжения 2x25 кВ на переменном токе, которая позволила увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 80...100 км, обеспечить стабилизацию уровня напряжения в контактной сети, значительно снизить электромагнитное влияние электрической тяги на устройства связи.
Железнодорожный транспорт потребляет около 8% электроэнергии, вырабатываемой в стране. В основном ее расходуют на тягу поездов и частично - на питание не тяговых потребителей (депо, станций, мастерских и др.).
В этой связи важным резервом снижения расхода электроэнергии является ее рекуперация. Рекуперация электроэнергии (от лат. recuperation - получение вновь, возвращение) - это возвращение части электроэнергии, расходуемой при движении поезда на спусках для повторного использования при тяге. В основе рекуперации лежит обратимость электрических машин - способность работать как в режиме электродвигателя, так и в режиме генератора
Стыкование линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют по контактной сети, на специально оборудованных железнодорожных станциях стыкования или используют электровозы двойного питания, которые работают и на постоянном, и на переменном токе.
Элементы структуры метрополитенов.
Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов является метрополитен — скоростная городская внеуличная железная дорога с курсирующими на ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров. Метрополитеном называют вид городского скоростного внеуличного железнодорожного транспорта, линии которого прокладываются в подземных тоннелях, по поверхности земли и на эстакадах. От других видов городского пассажирского транспорта метрополитен отличается высокой скоростью и регулярностью движения маршрутных поездов, а также большой провозной способностью.
Линии метрополитена разделены на блок-участки и оборудованы системами автоблокировки и автоматического регулирования скоростей. Это обеспечивает безопасность следования нескольких поездов по одному межстанционному перегону с высокими скоростями (на отдельных участках до 100 км/ч) при коротких интервалах движения (до 1,5—2 мин).
Линии метрополитенов (или их отдельные участки) бывают (рис. 1):
- подземные, прокладываемые в тоннелях, на мелком (10—15 м) от поверхности земли или глубоком заложении;
- надземные, устраиваемые на специальных эстакадах или путепроводах, сооружаемых над улицами;
- наземные, проходящие по насыпям или выемкам и не имеющие пересечения в одном уровне с городскими магистралями.
Рис. 1. Схема способов сооружения метрополитена: 1 и 2 — перегонные тоннели и станция глубокого заложения, сооружаемые закрытым способом; 3 и 5 — станции мелкого заложения, сооружаемые открытым способом, 4 — перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые закрытым способом; 6 — перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые открытым способом.
В комплекс линии метрополитена входят следующие сооружения (рис. 2): станции, перегонные тоннели, эстакады, мосты, путепроводы, земляное полотно (насыпи и выемки для наземных линий), камеры съездов, тупики, соединительные служебные тоннели, депо, инженерный корпус метрополитена.
Рис. 2. Схема расположения сооружений на участке линии метрополитена:
Тупик; 2 — камеры съезда на глубоком заложении; 3 — станция метрополитена глубокого заложения; 4 — наклонный эскалаторный тоннель; 5 — наземный вестибюль станции; 6 — санузел с дренажной перекачкой; 7 — перегонные тоннели; 8 — подземный вестибюль станции мелкого заложения; 9 — станция мелкого заложения; 10 — подуличные переходы с лестничными сходами и входами в вестибюль; 11 — камера съезда за станцией на мелком заложении; 12 — участки перехода перегонных тоннелей от мелкого заложения к выходу на поверхность; 1З — выходные пути из тоннелей; 14 — деповские пути на поверхности; 15 — депо метрополитена; 16 — вентиляционные сбойки— 17 — вентиляционный (подходный) тоннель; 18 — вентиляционный (рабочий) ствол
Станции предназначены для посадки, высадки и пересадки пассажиров, а также для приема и отправления поездов. Станции метрополитена подразделяются по ряду признаков.
По эксплуатационным особенностям и расположению на линии метро станции делят на промежуточные, пересадочные (предназначенные для пересадки пассажиров с одной линии на другую), зонные (те, на которых заканчивается движение поездов в пределах определенного участка — зоны — линии метро) и конечные (те, которыми заканчиваются линии).
По расположению и числу платформ станции делят на три типа: одноплатформенные (с одной островной, т. е. средней, платформой), двухплатформенные (с двумя боковыми платформами) и трехплатформенные (со средней — островной — и двумя боковыми платформами).
По высотному расположению и способам строительства станции делят на четыре типа: подземные (сооружаемые закрытым способом), подземные мелкого заложения (сооружаемые открытым способом в котлованах), наземные и надземные (устраиваемые на эстакадах). На станциях подземных глубокого заложения для спуска и подъема пассажиров используют эскалаторы — подвижные лестницы, которые монтируют в наклонных тоннелях, соединяющих станцию и вестибюль. На станциях мелкого заложения при разности отметок между платформой и вестибюлем до 4,5 м устраивают лестницы, а при большей разнице — эскалаторы.
Тоннели, эстакады, путепроводы, земляное полотно служат для прокладки путей метрополитена и движения поездов между станциями. Тоннели метрополитенов строят одно— или двухпутными. Для перехода от двухпутного участка к двум однопутным участкам сооружают специальные камеры — раструбы. На эстакадах, путепроводах, насыпях и в выемках прокладывают сразу два пути.
Камеры съезда предназначены для соединения двух перегонных тоннелей. В камерах съезда укладывают стрелочные переводы (съезды) для перехода поезда с одного пути на другой.
При устройстве камеры съездов в двухпутных тоннелях, на эстакадах и наземных линиях не требуется изменять конструкции этих сооружений. При расположении путей в двух однопутных тоннелях в местах устройства съезда необходимо устраивать специальный соединительный тоннель. На участках укладки стрелочного перевода в однопутном тоннеле и примыкания соединительного тоннеля делают ступенчатые уширения путем сооружения разной длины коротких тоннелей (камер), постепенно увеличивая пролет ширины. Последняя камера имеет ширину, соответствующую ширине перегонного и соединительного тоннелей.
Тупики сооружают на конечных станциях метрополитена для устройства тупиковых путей, предназначенных для перевода поездов с одного пути на другой, а также для осмотра и отстоя составов. На подземных линиях устраивают тупиковые тоннели, соединенные с главными путями камерами съездов.
Электродепо предназначены для ночного отстоя подвижного состава (вагонов), их осмотра, проведения технического обслуживания и ремонта. В состав электродепо, кроме цехов и помещений, предназначенных для проведения указанных работ, входят производственные мастерские, камеры для мойки и обдувки вагонов, компрессорная станция: парковые пути, административно-бытовой корпус и др.
Инженерный корпус метрополитена является центром управления движением поездов и работой всех технологических установок (электротехнических, связи и автоматики, сантехнических и др.), обеспечивающих работу метрополитена. Инженерный корпус оснащается различным оборудованием и устройствами. В нем также размещаются управление метрополитена и аппарат различных служб.
К технологическим устройствам метрополитена относятся: рельсовый путь; контактный рельс; электротехнические устройства (электроподстанции, кабели различного назначения, освещение, различные силовые установки); устройства автоматики и телемеханики; устройства сигнализации и связи; санитарно-технические устройства, обеспечивающие вентиляцию, теплоснабжение, водоснабжение, водоотвод и канализацию.
Электроэнергия для движения поездов и постоянного оборудования метрополитена подается от тягово-понизительных подстанций, которые преобразуют переменный ток напряжением 6—10 кВ, получаемый от городских электрических подстанций, в постоянный напряжением 825 В для движения поездов, а также понижают напряжение переменного тока до 380 В, что необходимо для других потребителей энергии на метрополитене.
Подача электрического тока к поездам метрополитенов осуществляется не по проводу, как на наземных электрических железных дорогах и трамвае, а по специальному металлическому контактному («третьему») рельсу, который устанавливают в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. При движении поезда метрополитена по нижней кромке контактного рельса скользит вагонный токоприемник.
Вентиляция метрополитена обеспечивает санитарно-гигиенические условия, нормальные для пребывания пассажиров в тоннелях метрополитена. Система вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен, чистоту воздуха, его влажность и температуру. В тоннели чистый воздух поступает через специальные вентиляционные стволы, или шахты; камеры для размещения вентиляторов располагают на перегонах между станциями и на самих станциях.
Для управления движением поездов, обеспечения безопасности и высокой пропускной и провозной способности предназначены устройства СЦБ (сигнализации и связи, централизации и блокировки). Эти устройства установлены с учетом разделения перегонов между станциями на отдельные блок-участки, ограждаемые системой сигналов (светофоров), разрешающих или запрещающих поездам следовать по перегону или блок-участку. Специальные устройства (автостопы) обеспечивают остановку поезда в случае проезда им запрещающего сигнала. Установлено централизованное управление всеми стрелками на линии из одного места — с поста диспетчера движения. Все технические службы метрополитенов, включая подвижной состав, оборудованы телефонной, радио- и громкоговорящей связью.
В последнее время с целью повышения безопасности движения поездов и увеличения частоты их движения линии метрополитена оборудуют стационарными устройствами автоведения, автоматического регулирования скорости и автоматического управления поездами («автомашинист»).
Санитарно-технические устройства метрополитена включают в себя устройства водоснабжения и канализацию служебных и технических помещений метрополитена и систему отвода воды, попадающей в тоннели. Входящие в эту систему специальные дренажные камеры и фекальные перекачки связаны с системой городских коммунальных сетей - водопровода и водостоков.