Введение. Электрические железные дороги

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ

Рекомендовано методическим советом ДВГУПС
в качестве учебного пособия для студентов

специальности 190303
«Электрический транспорт железных дорог»

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

УДК 625.1 (075.8)

ББК О 20 я 73

Б 725

Рецензенты:

Кафедра “Электроподвижной состав”

Иркутского государственного университета путей сообщения

(заведующий кафедрой ЭПС ИрГУПС кандидат технических наук, доцент

В.В. Макаров)

Первый заместитель начальника службы локомотивного хозяйства

Двост. ж.д. – филиала ОАО «РЖД»
А.Б. Горовой

	Бобровников, Я.Ю.
Б 725	Электрические железные дороги: учебное пособие / Я.Ю. Боб­ровников. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2010. – 79 с.: ил.

Учебное пособие соответствует ГОС ВПО направления подготовки дипломированных специалистов 190300 «Подвижной состав железных дорог», специальности 190303 «Электрический транспорт железных
дорог».

рассматриваются вопросы назначения транспорта и основных показателей его работы, взаимодействия электроподвижного состава и устройств системы электроснабжения, устройство железнодорожного пути, автоматики, СЦБ и связи, устройства и работа раздельных пунктов, назначение графика движения поездов.

Предназначено для студентов первого и второго курсов дневной формы обучения и студентов ИИФО, изучающих дисциплину «Электрические железные дороги».

УДК 625.1 (075.8)

ББК О 20 я 73

© ДВГУПС, 2010

ВВЕДЕНИЕ

Во всем мире общая протяженность железных дорог приблизилась к 1 млн. км (954,6 тыс. км); из них 25 % электрифицировано, а 75 %, т. е. примерно 714 тыс. км, рабо­тает на тепловозной тяге. Мировой объем перевозок между этими видами тяги распределяется примерно одинаково, т. е. по 50 %. Следовательно, при меньшей протяженности электрифици­рованных железных дорог средняя грузонапряженность на них в
3 ра­за выше, чем на линиях с тепловозной тягой.

Протяженность электрифицированных железных дорог различна на разных континентах и в регионах мира. Наибольший ее удельный вес
в общей протяженности таких линий мира приходится на страны Западной, Центральной, Восточной Европы (45,7 %) и страны СНГ (24,3 %), около 20 % – на страны Юго-Восточной Азии (Япония, Китай, Индия)
и 8 % – на Африку (в основном ЮАР). Контрастом являются Северная
и Южная Америка, где элек­трифицированные железные дороги составляют 1,7 %.

На электрифицированных железных дорогах мира лидирует систе­ма переменного тока – 55,1 % их общей протяженности; на постоян­ном токе работает 43 % электрифицированных линий. Примерно на 2 % линий используются другие системы тягового электроснабжения как переменного (50 кВ, 50 или 60 Гц; 11–13 кВ, 25 Гц; 15 кВ, 20 Гц), так и постоянного тока (0,75 и 0,6 кВ – в основном на городских же­лезных дорогах). Общая протяженность таких линий в мире составля­ет 4,5 тыс. км., на них «электровозная» часть локомотива (25 % мощности) подклю­чается к «тепловозной», что позволяет преодолевать подъем без сниже­ния скорости. Протяженность электрифицированной части линии может составлять 10–20 % ее общей длины.

Исходя из очевидных преимуществ электрической тяги перемен­ного тока, не случайно в ряде стран начали переводить отдельные «старые» участки с постоянного на переменный ток (Франция, Ин­дия и др.). Пример подала Россия, где впервые в мировой практике в 1996 г. был осуществлен такой перевод протяженного магистраль­ного участка Транссибирской магистрали Зима–Слюдянка (длина 386 км), работающего в условиях высокой грузонапряженности. Провода контактной сети перемен­ного тока были расположены на вновь установленных опорах. В 2001 г. на Российских железных дорогах был осуществлен перевод с постоянного тока на переменный еще одного участка Мурманск–Лоухи Октябрьской железной доро­ги.

Электрификация железных дорог позволяет на 20–30 % поднять нормы массы и скорости движения поездов, пробег локомотивов, снизить потребность в локомотивах и локомотивных бригадах, а также уменьшить не только в 1,4–1,5 раза удельный расход условного топлива на измеритель перевозочной работы, но и в 2–3 раза снизитьремонтно-эксплуа­та­ционные расходы на содержание локомотивов. Совокупность этих факторов обеспечивает в 1,5–2 раза меньшую себестоимость перевозок на электрической тяге, в отличие от тепловозной. Отмечено существенное преимущество электрической тяги в снятии проблем загрязнения окружающей среды, которые характерны при тепловозной тяге.

В соответствии с принятой Программой повышения массы и длины грузовых поездов на ряде направлений сети железных дорог России (2005) ожидается существенное увеличение грузопотока, которое потребует организации движения поездов массой 6000–9000 тонн, а на отдельных специализированных линиях от 10–12 тыс. и до 18 тыс. тонн, что повлечет на таких линиях значительный рост энергопотребления. Повышения энергетических возможностей системы тягового электроснабжения требует и высоко­скоростное движение (скорость 300–350 км/ч); такие поезда по­требляют примерно столько же энергии, сколько тяжеловесные.

Существующие системы тягового электроснабжения не всегда в состоянии обеспечить передачу электроэнергии необходимой мощ­ности для поездов повышенной массы. В связи с этим следует изыскивать возможности дальнейшего повышения энергетической эффективности эксплуати­руемых систем тягового электроснабжения.

в России до 2010 г., согласно принятым планам, предполагается электрифицировать примерно 8 тыс. км железных дорог, создать элек­трифицированные протяженные транспортные коридоры, заведомо ориентированные на маршрутизированное движение поездов повы­шенной массы и длины.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТЕ

1.1. Значение транспорта и основные показатели его работы
[7, 8, 120, 11]

Транспорт так же, как и добывающая промышленность, земледелие и обрабатывающая промышленность, является сферой материального производства. Продукция транспорта специфична, в отличие от продукции промышленных сельскохозяйственных и других предприятий, её нельзя ощутить физически и накапливать. Она одновременно производится и потребляется. Продукцией транспорта является перевозка, перемещение пассажиров и грузов. Данная функция осуществляется на разных стадиях производственного процесса – от начальной (при перемещении сырья и материалов) до завершающей (при перемещении готовой продукции потребителям). Это перемещение, превратив «незавершённый продукт» в готовое к употреблению изделие, увеличивает его стоимость на сумму транспортных затрат. Транспортная система страны представляет собой большой и сложный комплекс путей сообщения, подразделяемых на магистральный транспорт общего пользования, промышленный и городской.

Перевозки пассажиров и грузов осуществляются различными, тесно связанными и взаимодействующими, видами транспорта, образующими единую сеть путей сообщения страны.

В зависимости от функций в процессе производства транспорт подразделяют:

– на внутрипроизводственный, или промышленный, обеспечивающий в основном технологические нужды данного производства (перевозка грузов в пределах предприятия, доставка сырья, топлива, материалов с магистральной дороги и вывоз готовой продукции и порожняка в обратном направлении);

– внешний или магистральный, обеспечивающий экономические связи между производителями и потребителями продукции и пассажирские перевозки;

– городской транспорт обеспечивает перевозки внутри городов и включает метрополитен, троллейбусы, трамваи, автобусы, такси.

Промышленный транспорт представляет собой сложный комплекс транспортных средств, механизмов, сооружений и путей. Виды промышленного транспорта весьма разнообразны: подъёмники, подвесные канатные дороги, автотранспорт, железные дороги нормальной и узкой колеи. Протяжённость железнодорожных подъездных путей составляет свыше 151 тыс. км. На промышленном железнодорожном транспорте начинают и заканчивают свой путь более 80 % всех грузов, перевозимых магистральными железными дорогами.

Современный магистральный транспорт подразделяют:

– на железнодорожный транспорт, который во многих промышленно развитых странах среди других видов транспорта занимает ведущее место. Это объясняется его универсальностью и возможностью обслуживать производящие отрасли хозяйства и удовлетворять потребности населения в перевозках вне зависимости от погоды почти во всех климатических условиях и в любое время года. Именно поэтому, несмотря на относительно бурное развитие автомобильного, воздушного и трубопроводного транспорта, вот уже более 200 лет железнодорожный транспорт остается основным средством перевозок грузов и массовых перевозок населения. Имея современные виды локомотивов и вагонов, мощный рельсовый путь, используя современные средства автоматики, телемеханики и вычислительной техники, железнодорожный транспорт, наряду с другими отраслями промышленного производства, входит в экономический потенциал каждой страны. Вместе с тем железнодорожный транспорт влияет и на другие стороны жизни государства, участвуя в межрегиональных связях в области культуры, социальных преобразований, в международном туристическом сотрудничестве, вносит существенный вклад в научно-технический прогресс.

– морской транспорт, осуществляющий массовые перевозки в зарубежные страны, а также между портами внутри страны, расположенными на побережье морей. Морские перевозки наиболее эффективны на направлениях, где морские маршруты короче сухопутных, и там, где нет других видов массового транспорта. Для России особенно велико значение морского транспорта в обслуживании северных районов Сибири и Дальнего Востока, где нет желез­ных дорог. Себестоимость морских перевозок ниже, чем других видов транспорта, и особенно при перевозках на дальние расстояния.

– речной транспорт, осуществляющий местные и дальние перевозки на маршрутах, которые совпадают с расположением судоходных рек и каналов. Он обладает высокой провозной способностью, особенно при использовании судов большой грузоподъемности на глубоководных реках, а также на маршрутах река-море. Себестоимость речных перевозок невысока. Существенными недостатками речного транспорта России являются кратковременность навигации в течение года и низкие скорости движения.

– воздушный транспорт, имеющий очень высокие скорости движения и осуществляющий пассажирские перевозки на ближние и дальние расстояния. Стоимость воздушных перевозок значительно выше, чем на других видах транспорта. Удельный вес грузовых перевозок невысок. На работу воздушного транспорта очень влияют погодные условия.

– трубопроводный транспорт, являющийся наиболее молодым из всех видов транспорта. Он используется для транспортировки главным образом нефти, нефтепродуктов и природного газа и почти не зависит от погодных условий, способен транспортировать жидкие и газообразные продукты на очень большие расстояния, является относительно дешевым видом транспорта.

Также в состав единой транспортной системы страны входят линии электропередачи. Распределение перевозок между этими видами транспорта зависит от наличия их в том или ином районе и технико-эконо­ми­ческой эффективности каждого вида. При этом исходят из себестоимости перевозок, потребных капитальных вложений и качества самой транспортировки (скорость доставки, регулярность сообщений, удобства, сохранность грузов и др.). кроме того учитываются: провозная способность, определяемая количеством груза, которое можно перевезти за год тем или иным видом транспорта; производительность труда; расход металла, топлива и другие факторы.

Железнодорожный транспорт наиболее приспособлен к массовым перевозкам, функционирует днём и ночью – независимо от времени года и атмосферных условий, что особенно важно для нашей страны с разными климатическими зонами.

По размерам грузооборота железнодорожный транспорт занимает ведущее место. Железные дороги имеют высокую провозную способность, сравнительно небольшую себестоимость и высокую скорость доставки грузов. Железные дороги работают непрерывно в течение года и суток, перевозят как мелкие партии груза, так и массовые потоки леса, топлива, цемента, металла и других грузов. Они связывают в единое целое все регионы страны, способствуют освоению новых регионов, развитию межгосударственных связей.

Железнодорожный транспорт выполняет перевозки по заказам и договорам с предприятиями различных форм собственности и с частными лицами в сроки, установленные этими договорами и Транспортным уставом ОАО «РЖД». Главное предназначение железнодорожного транспорта – наиболее полное удовлетворение предприятий, организаций и населения в перевозках, с обеспечением максимальных удобств, без-опасности и сохранности пассажиров и перевозимых грузов. В основу деятельности железных дорог должны быть положены интересы клиента – пользователя услугами железнодорожного транспорта.

Продукция транспорта определяется рядом показателей. Для оценки перевозочной работы используется ряд показателей. В качестве основного установлен показатель p – объём перевозок (отправления) грузов, измеряемый в тоннах, обычно за год, утверждаемый для сети железных дорог. Этот показатель обеспечи­вает лучшую сбалансированность (увязку) планов производства с планами перевозок единым изме­рением – тоннами.

Грузооборот Spl в тонно-километ­рах (т-км) представляет собой сум­му произведений массы перевезен­ных грузов на расстояние (даль­ность)
l перевозки. Для уменьшения расходов на перевозки и ускорения доставки грузов план грузооборота должен выполняться за счет роста количества перевезенного груза, а не за счет увеличения дальности пере­возки. Грузооборот является обоб­щающим показателем, планируемым на всех уровнях. Он используется для определения потребности в под­вижном составе и ремонтной базе, затратах труда, топлива, электро­энергии и т. д. К числу важнейших показателей относится и количество перевезен­ных пассажиров обычно за год.

продукция транс­порта определяется выражением в тонно-километ­рах

,

где k – коэффициент перевода пассажиро-километров в тонно-кило­мет­ры; SAl (пасс.-км)– пассажирооборотпредставляет собой сумму произведений числа перевезенных пассажиров на расстояние l пере­возки.

Коэффициент перевода прини­мают равным 1, исходя из сущест­вовавшего в прошлом равенства себестоимости 1 т∙км и 1 пасс.-км.
В настоящее время себе­стоимость 1 пасс.-км суще­ственно выше себестоимости 1 т∙км, однако во избежание нарушения со­поставимости отчетных цифр за прошлые годы значение коэффициента не меняется.

При определении же производи­тельности труда на железнодорож­ном транспорте значение k в боль­шинстве случаев принимают равным 2, что дает возможность более точно учесть затраты труда на выполне­ние перевозочной работы.

Грузонапряженность железных дорог характеризуется средним ко­личеством выполненных тонно-кило­метров или приведенных тонно-ки­лометров, приходящихся на 1 км эксплуатационной длины L_экс, и определяется выражением

, или

Под эксплуатационной длиной по­нимают протяженность железнодо­рожных линий между станциями без учета путей: второго главного, стан­ционных и др.

Установлены также показатели использования вагонов и локомо­тивов. Важнейшим качественным показателем на железнодорожном транспорте, отражающим работу всех основных служб дорог, подраз­делений и предприятий, является оборот вагона. Оборотом вагона называют время от начала погрузки вагона до начала следующей его по­грузки.

К основным экономическим пока­зателям работы транспорта отно­сятся: производительность труда, себестоимость перевозок, а также прибыль.

Производительность труда опре­деляется объемом выполненной про­дукции в приведенных тонно-кило­метрах, пассажиро-километрах или тонно-километрах, приходящихся на одного работника эксплуатационно­го штата, а себестоимость перево­зок – отношением эксплуатационных расходов по перевозке к объему вы­полненной продукции.

Прибыль представляет собой раз­ность между суммарными доходами дороги, отделения и эксплуатационными расходами на выполнение пе­ревозок.

1.2. История развития железнодорожного транспорта [7–10]

Железные дороги нашей страны имеют богатую историю. Их прооб­разом явились заводские колейные лежневые пути.

В 1764 г. Кузьма Фролов при­менил на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае механическую ка­натную тягу по рельсолежневым внутрицеховым путям, имевшим фор­му желоба: вагонетки, груженные ру­дой, перемешались по путям с по­мощью водяного колеса и канатов.

В 1788 г. А.С. Ярцевым в Петро­заводске на Александровском пу­шечном заводе была сооружена рель­совая дорога с чугунными рель­сами, протяженностью 174 м, а через 21 год горный инженер Петр Фролов (сын Кузьмы Фролова) за­кончил строительство на Алтае чу­гунной дороги с конной тягой.

В 1809 г. был создан Корпус инженеров путей сообщения для про­ектирования, строительства и экс­плуатации дорог, гражданских н гидротехнических сооружений. В том же году образован институт Корпуса инженеров путей сообщения (в дальнейшем Петербургский государственный университет путей сообщения).

Первая в России железная доро­га с паровой тягой построена на Урале в 1834 г. механиком Нижне­тагильского завода Е.А. Че­ре­па­новым и его сыном М.Е. Черепано­вым. Кроме этого, ими был построен первый русский паровоз (рис. 1.1) или, как его называли на Урале, «сухопутный пароход», который вез состав массой 3,3 т со скоростью около
15 км/ч по чугунной дороге длиной 854 м. Паровоз Черепановых по своей мощности превосходил стефенсоновскую «Ракету» и, кроме груза, мог перевезти до 40 пассажиров.

Россия позже других стран стала на путь капиталистического разви­тия, однако потребность в железных дорогах появилась еще в начале XIX в. в связи с развитием товарно-капиталистических отношений в ус­ловиях феодально-крепостнического хозяйства и стремлением русской буржуазии к расширению рынка.

Первая в России железная дорога общего пользования, протяженно­стью 27 км, была построена в 1837 г. между Петербургом и Царским Се­лом (ныне г. Пушкин) с продолже­нием до Павловска. Ширина колеи составляла 1829 мм (в 1904 г. было завершено строи­тельство железнодорожной линии Царское Село–Дно, с переустрой­ством на колею 1524 мм), наиболь­ший уклон – 2 ^о/_оо, наименьший ра­диус – 448 м. Дорога не имела су­щественного экономического значе­ния, однако показала возможность и целесообразность применения в России нового для того времени вида транспорта – железнодорожного.

Крупнейшим достижением рус­ского инженерного искусства яви­лась постройка в 1851 г. Петербурго-Московской железной дороги. Двух­пут­ная дорога протяженностью око­ло 650 км строилась 8 лет одно­временно с двух сторон. Сооружение этой магистрали послужило отече­ственной школой формирования талантливых строителей железных дорог. Особая роль в проектирова­нии и сооружении дороги принад­лежит инженеру, впоследствии академику П.П. Мельникову – автору первой в России книги о железных доро­гах. Мосты на магистрали проектировались и сооружались под руко­водством инженера Д.И. Журавского, ставшего со временем крупным ученым. Подвижной состав для Петербурго-Московской дороги был построен на отечественных заводах. Серий­ный выпуск паровозов начат в 1844 г. на Александровском заводе в Петербурге. Дорога имела боль­шое экономическое значение. Бога­тый опыт ее постройки впоследствии использовали при сооружении железнодорожных линий; в частности ширину колеи 5 футов (1524 мм) приняли как нормальную для рус­ских железных дорог. В 1860 г. в России были введены единые обязательные для всех линий габариты приближения строений и подвижного состава, разработанные проф. Н.И. Липиным.

Развитие капитализма в России после отмены крепостного права и увеличение экспорта хлеба выз­вали значительное усиление строительства железных дорог, особенно в конце 60-х–начале 70-х и второй половине 90-х годов XIX в. С 1865–1875 г. средний годовой прирост железных дорог России составлял 1,5 тыс. километров, а с 1893 по 1897 – около 2,5 тыс. километров. Были построены линии Москва–Курск (1868), Курск–Киев (1870), Москва–Брест (1871), Красноводск–Ташкент (1899) и др. В 1891 г. начато строительства Великого Сибирского одновременно сразу с двух сторон: от Челябинска и от Владивостока. Великая Сибирская магистраль стала самой протяжённой железной дорогой в мире (6503 км).

В конце 70-х и начале 80-х годов XIX в. в России возникли первые сортировочные станции, предназначенные специально для формирования поездов. Этому способствовали рост грузовых перевозок и подписание соглашений о прямом бесперегрузном сообщении по дорогам России.

Первой в России сортировочной станцией была станция Петербург–Сор­тировочный, построенная в 1879 г. Первая сортировочная горка сооружена на станции Ртищево в 1899 г. К 70–80-м годам позапрошлого столетия относится также начало формирования железнодорожных уз­лов (Пе­тер­бургский, Московский, Ростов­ский), объединивших станции, распо­ложенные в крупных городах..

В связи с развитием железнодо­рожного строительства возникла не­обходимость в целях обеспечения безопасности движения, разработки нормативно-технических документов, устанавливающих жесткий порядок работы железных дорог, организа­ции движения поездов, требования к сооружениям, устройствам и под­вижному составу и их содержанию.

Первыми такими документами, едиными для всех железных дорог, построенных акционерами, частны­ми обществами и казной и открыты­х для общего пользования, были: «Положение о сигналах», введенное в 1873 г.; «Правила движения поездов по железным дорогам» и «Правила охранения, содержания и ремонта железных дорог (с частичным отра­жением вопросов сигнализации)», введенные в 1874 г.; «Правила ремон­та, содержания и употребления под­вижного состава», изданные в 1891 г. Все эти документы (по движению, пути и тяге) были объединены в «Правила технической экс­плуатации железных дорог общего пользования» (ПТЭ), утвержденные в 1898 г. В правилах были даны основные положения, относящиеся ко всем дорогам. Каждая дорога издавала дополнения применительно к своим условиям. В 1921 г. были изданы первые советские ПТЭ. В 1909 г. были введены для всей сети Общие правил сигнализации же­лезных дорог, действовавшие до 1924 г.

Первая мировая война вызвала необходимость срочной постройки новых железнодорожных линий. В 1916 г. в основном было закончено строительство Мурманской железной дороги (от Петрозаводска до Мурманска).

С первых лет существования же­лезных дорог начали появляться крупные научные работы и изобре­тения русских ученых и инженеров, способствовавшие развитию желез­нодорожной техники. Так, в 1839 г. на промышленной выставке в Пе­тербурге впервые демонстрировалось при­менение электрического двига­теля на рельсовом транспорте: была показана действующая модель электрического локомотива, скон­струированная выдающимся русским ученым и изобретателем Б.С. Якоби. Первые опыты по применению электрической тяги на железных до­рогах были проведены в России инженером Ф.А. Пироцким.

Нашей стране принадлежит прио­ритет и в применении термической обработки рельсов: она была введе­на в 1864 г. К.П. Поленовым. В 1881 г. Инженер А.П. Бородин создал в Киеве лабораторию для испытания паровозов. Важное значение для железнодорожного транспорта имел способ расчета прочности рельсов, разработанный выдающимся ученым Н.П. Петровым – автором гидроди­намической теории трения.

На железных дорогах постепенно совершенствовались средства сиг­нализации и связи. В 1852 г. на Петербурго-Московской магистрали была применена телеграфная связь. В конце 80-х годов ХIХ в., благодаря рабо­там русских изобретателей П.М. Голубицкого и Е.И. Гвоздева, стал применяться телефонный способ регулирования движения поездов. Начало использования жезловой системы относится к концу 70-х годов ХIХ в. Полуавтоматическая блокировка была введена на отдельных двух­путных линиях в конце XIX и на­чале XX вв. К этому же времени относится начало внедрения центра­лизованного управления стрелками и сигналами из одного или не­скольких постов. В 1885 г. по проекту проф. Я.Н. Гордеенко была обо­рудована устройствами взаимного замыкания стрелок и сигналов стан­ция Саблино Петербурго-Московской железной дороги. Профессор Я.Н. Гордеенко разработал также систему механической цент-рализа­ции стрелок и сигналов.

В 1920 г. был утвержден «Общий устав железных дорог РСФСР», а че­рез год – «Правила технической эксплу­атации железных дорог».

В 1922 г. ученые нашей страны приступили к работе над созданием тепловоза. 6 ноября 1924 г. первый тепловоз с электрической передачей, построенный по проекту профессора Я.М. Гаккеля, совершил рейс по железной дороге Петербург–Москва.

В 1926 г. открыт первый в на­шей стране электрифицированный железнодорожный участок Баку–Сабунчи–Сураханы.

В 1930 г. была сдана в эксплуа­тацию Туркестано-Сибирская ма­гистраль (Луговая–Алма-Ата–Семипалатинск) протяженностью 1442 км. В том же году вступил в эксплуатацию первый опытный участок автоблокировки Покровско–Стрешнево–Волоколамск длиной 114 км.

К 1931 г. относится начало внедрения селекторной связи на отечественных железных дорогах. В том же году был принят как типовой тормоз системы Матросова. До этого грузо­вые вагоны и локомотивы обору­довались тормозами системы Ка­занцева, которые выдержали в 1925 г. испытания на Сурамском пе­ревале и превзошли немецкий тор­моз Кунце–Кнорре. В 1932 г. по­строен первый советский электровоз ВЛ19 мощностью 2700 л. с.

Важным событием в развитии технического оснащения станций явилась сдача в эксплуатацию в 1934 г. первой в стране механизи­рованной сортировочной горки на станции Красный Лиман. В этот же период началось внедрение дис­петчерской централизации; ею в 1936 г. впервые оборудован участок Люберцы – Куровская протяженно­стью 65 км.

За годы предвоенных пятилеток железнодорожный транспорт полу­чил около 12 тыс. новых паровозов, свыше 500 тыс. грузовых вагонов. При этом ³/₄ вагонного парка было оборудовано автотормозами и около половины – автосцепкой. Было ме­ханизировано 35 сортировочных го­рок, построено 13,4 тыс. км новых линий, в том числе магистраль Моск­ва–Донбасс, линии Горький–Котельнич, Магнитогорск–Карталы и др.

К 1940 г. грузооборот дорог возрос в 5,6 раза по сравнению с 1913 г.,
а протяженность железно­дорожной сети – в 1,5 раза. освоение возросших пере­возок достигалось преимущественно за счет реконструкции и совершен­ствования эксплуатации существую­щих линий.

В годы Отечественной войны (1941–1945 гг.) железные дороги были переведены на военное положение. Железнодо­рожникам приходилось работать в условиях воздушных налетов и за­темнения. Однако, несмотря на это, они своевременно доставляли на фронт поезда с войсками, боевой техни­кой, горючим, продовольствием. Благодаря технической реконструк­ции, осуществленной в период пред­военных пятилеток, самоотвержен­ности, героизму и творческой ини­циативе железнодорожников совет­ский транспорт выдержал в годы войны такую нагрузку, с которой ед­ва ли справился бы транспорт дру­гой страны.

В послевоенной пятилетке желез­нодорожный транспорт не только залечил раны войны, но и продви­нулся вперед в своем развитии. Од­нако огромный рост грузооборота по­требовал коренного переоснащения железных дорог, замены старой техники, которая к тому времени уже не отвечала предъявляемым требованиям. Техническая отста­лость железных дорог проявлялась, прежде всего, в применении мало­экономичной паровозной тяги, имею­щей крайне низкий коэффициент полезного действия.

Исходя из возрастающих по­требностей народного хозяйства в перевозках, в 1956 г. был принят «Генеральный план элек­трификации железных дорог».

Введение в 1956 г. в опытную эксплуатацию участка Ожерелье­ – Паделец явилось началом внедре­ния на железных дорогах СССР прогрессивной системы однофазного тока промышленной частоты. В 1957 г. был завершен перевод ра­бочего парка вагонов на автосцепку.

На ряде грузонапряженных на­правлений были уложены вторые пу­ти, это позволило резко увеличить их пропускную способность. По­строены новые линии, в том числе Бейнеу–Кунград, Гурьев–Астра­хань, Хребтовая–Усть-Улимская, Тюмень–Сургут–Нижневартовск и др.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды современного магистрального транспорта.

2. В чем заключается преимущество железных дорог перед другими ви­дами транспорта?

3. Какими показателями характеризуются грузовые и пассажирские пе­ревозки?

4. Каковы основные экономические показатели работы железнодорож­ного транспорта?

5. Когда и кем в России построена первая железная дорога с паровой тягой?

6. Когда и кем построен первый паровоз?

7. Какова эксплуатационная длина сети железных дорог России?

8. Назовите основные объекты и нововведения на железных дорогах страны, характерные до Великой Отечественной войны и после (до 1957 г.).

2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ, ЕГО УСТРОЙСТВО

2.1. Понятие трассы, плана и продольного профиля
железнодорожных линий [7, 10]

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развёртка трассы на вертикальную плоскость – продольным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведённая для размещения железнодорожного пути, других устройств, железной дороги, а также железнодорожных посёлков и лесонасаждений, называется полосой отвода. Границы полосы отвода определяются с учётом перспективы развития путей и обозначаются специальными указателями.

Процесс прокладки линии в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении в профиле. Однако это не всегда возможно в силу необходимости подхода к населённым пунктам, обхода естественных препятствий (гор, озёр, рек, болот и т. д.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство железнодорожных линий. Поэтому план железнодорожной линии, представленный на рис. 2.1, проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых.

Рис. 2.1. План железнодорожной линии

Соответственно, продольный профиль, будет представлен в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами (рис. 22).

Рис. 2.2. Элементы продольного профиля линии

Прямые участки характеризуются единственным параметром – их длиной. Вместе с тем параметры круговой кривой характеризуются определенными параметрами (рис. 2.3 [10]): угол поворота j, зависящий от условий местности, радиус R, обусловленный категорией линии, длина кривой К и тангенс Т – расстояние от начала и конца кривой до вершины угла поворота. Эти параметры кривых геометрически связаны. Исходя из заданного радиуса кривой R и угла поворота j легко определить значения тангенса и длины кривой:

.

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости дви­жения (наибольшая скорость движения в кривой в зависимости от радиуса R может быть приближённо определена по формуле: , км/ч). повышенный боковой износ рельсов и колёс подвижного состава, удлинение линии повышают сопротивление движению и ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, вызывает необходимость ставить дополнительных сигналистов для цели обеспечения безопасности при производстве работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети.

кривые малого радиуса для обеспечения плавного вписывания в круговые кривые сопрягаются с прямыми участками с помощью пере­ходных кривых, радиус которых по­степенно уменьшается от до ра­диуса круговой кривой R. Между смежны­ми кривыми предусматриваются прямые вставки с минимальной величиной от 30 до 150 м – в зависи­мости от категории линии и на­правления кривых (в одну или в разные стороны).

Продольный профиль линии ха­рактеризуется крутизной уклонов элементов и их длиной. Крутизна из­меряется в тысячных долях и полу­чается как частное от деления раз­ности отметок конечных точек, эле­мента профиля h на его длину l, т. е. равна тангенсу угла наклона элемента профиля к гори­зонту.

На рис. 2.4 [10] видно, что кру­тизна уклона создает движению поезда дополнительное сопротивле­ние от подъема:

,

где Q – масса поезда; i – число тысячных подъёма.

при проек­тировании железных дорог стремят­ся к возможно меньшей крутизне уклонов. Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляю­щий собой наибольший затяжной подъем, по значению которого и уста­навливается норма массы поезда при одиночной тяге и расчетная минимальная скорость движения. Руководящий уклон зависит от категории линии, топографических условий и устанавливается технико-экономиче­скими расчетами.

Руководящий уклон должен быть: не более 0,02 – на новых скоростных линиях, 0,009 – на особо грузонапряженных линиях, 0,012 – на ли­ниях I категории, 0,015 – на линиях II категории, 0,02 – на линиях III ка­тегории и 0,03 – на линиях IV кате­гории.

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. Предельное значение
уклона кратной тяги за­висит от величины руководящего уклона. Например, если руководя­щий уклон линии составляет 0,015, то уклон кратной тяги при двух локомотивах должен быть не более 0,029, а при трех локомотивах – не более 0,04.

Длина элементов продольного профиля должна быть, как правило, не менее половины длины обращаю­щихся поездов, принятой на перс­пективу. При этом под поездом бу­дет одновременно не более двух пе­реломов профиля. Смежные элемен­ты профиля обычно сопрягаются в вертикальной плоскости кривыми радиусом от 15000 до 3000 м в зависимости от категории линии.

Продольные профили оформляются с применением уста­новленных условных обозначений по стандартной форме. По масштабу изображения и количеству содер­жащихся данных различают под­робный и сокращенный продольные профили.

Подробный продольный профиль используют обычно для проектиро­вания вторых путей, определения объемов земля­ных работ, развития станций и т. д. Этот профиль имеет горизонтальный масштаб 1:10 000 и вертикальный 1:200 и состоит из собственно про­филя (верхняя часть) и сетки (ниж­няя часть). На сетке продольного профиля указывают план линии, пикетаж, существующие отметки земли и проектные отметки, проект­ные уклоны, ситуацию, местности и инженерно-геологическую характе­ристику.

Разности между проектными от­метками и отметками земли назы­ваются рабочими отметками и пред­ставляют собой глубину выемок или высоту насыпей. На профиле пока­зывают также условными обозна­чениями мосты, трубы и другие искусственные сооружения, оси стан­ций и других раздельных пунктов, оси переездов.

Сокращенный продольный про­филь составляется на основе под­робного продольного профиля для характеристики и удобства рас­смотрения основных элементов пла­на, профиля и всех линейных со­оружений. Он предназначен главным образом для машинистов локомоти­вов с целью ориентации их при ведении поездов о предстоящих подъ­емах и спусках, В основном сокра­щенный профиль повторяет в сжатом виде главнейшие данные подроб­ного продольного профиля. Он име­ет горизонтальный масштаб 1:50000 и вертикальный 1:1000. На нем на­носят проектный профиль земляного полотна, план линии, километры, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, положение входных стре­лочных переводов, путевых зданий, переездов и искусственных соору­жений.

Дата добавления: 2015-07-15