2.7. Контрольные вопросы

1. По каким признакам железные дороги подразделяют на категории?

2. Что такое трасса, план и продольный профиль железнодорожной линии?

3. Назовите основные элементы плана и профиля линии.

4. Что представляет собой руководящий уклон железнодорожной линии?

5. Перечислите основные элементы железнодорожного пути.

6. Каковы требования ПТЭ к элементам пути?

7. Перечислите виды искусственных сооружений и укажите их назна­чение.

8. Перечислите составные элементы верхнего строения пути.

9. По каким признакам путь подразделяют на классы?

10. Какие требования предъявляют к балласту?

11. Назовите основные материалы, используемые в качестве балласта.

12. Укажите назначение шпал, их тип и длину.

13. Перечислите достоинства и недостатки деревянных и железобетон­ных шпал.

14. В чем состоит назначение рельсов?

15. Что такое рельсовые скрепления?

3. Системы электрической тяги на железных дорогах

3.1. Системы электрической тяги [5]

Мировой опыт применения различных систем электрической тя­ги постоянного и переменного тока свидетельствует о преимущественном использовании системы переменного тока про­мышленной частоты 50 Гц, напряжением 25 кВ. Подтверждает это и мно­голетний опыт эксплуатации электрифицированных железных до­рог России.

Так, капитальные затраты на электрификацию железнодорожных линий при переменном токе ниже на 15–18 %, а число тяговых подстанций меньше в 2–3 раза. Тяговые подстанции существенно проще, в результате этого расходы на их техническое обслуживание значительно ниже. Легче и контактная подвеска – эко­номия меди составляет более 2 т на 1 км. Полностью снимается проб­лема износа контактных проводов и их периодической замены, ис­ключается электрокоррозия опор контактной сети и подземных со­оружений.

Опыт ОАО «РЖД» показывает, что электрифицированные участки пере­менного тока имеют более высокую энергетическую эффективность, суммарные потери энергии на тягу меньше на 5–6 %; на этих участках, как правило, не ограничивается весовая норма поездов. При равных объе­мах работы на участках переменного тока требуется на 15–20 % мень­ше локомотивов и локомотивных бригад. В результате себестоимость перевозок на участках пере­менного тока почти на 20 % меньше, чем при электротяге постоянно­го тока.

Система переменною тока обеспечивает большие преимущества в поэтапном наращивании энергетических возможностей электричес­кой тяги, а при необходимости – и в их понижении, например при спа­де объемов перевозок. Существующие варианты системы снабжения переменного тока напряжением 25 кВ и 225 кВ, много­проводные, с усиливающими и экранирующими проводами (УЭП), и другие хорошо вписываются в «категорирование» линий по объемам перевозок (рис. 3.1).

Для каждой из названных систем тягового электроснабжения су­ществует своя «ниша» по объему перевозок (на рис. 3.1 они заштрихо­ваны), в которой перевозочный процесс реализуется с оптимальной энергетической эффективностью. Границы этих «ниш» зависят от многих факторов и, прежде всего, от стоимостных, но для каждого кон­кретного участка эти границы вполне определённы.

Исходя из очевидных преимуществ электрической тяги перемен­ного тока, не случайно в ряде стран начали переводить отдельные «старые» участки с постоянного тока на переменный (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 грузонапряжённости. Уни­кальная технология перевода этого участка на переменный ток до­стойна внимания специалистов. Провода контактной сети перемен­ного тока расположены на вновь установленных опорах – это высокие опоры, рядом с которыми остались старые опоры, по ко­торым проложена ЛЭП для электроснабжения нетяговых потребите­лей. Старые опоры заметно ниже, это объясняется многолетним уве­личением высоты балластной призмы при ремонтах пути.

Рис. 3.1. Зоны применения различных систем тягового электроснабже­ния по условиям оптимальной энергетической эффективности: T – критический грузооборот, при котором нецелесообразен перевод, с теп­ловозной тяги на электрическую и с постоянного тока на переменный; S – среднегодовое по­требление электроэнергии на 1 км электрифицированной линии

До недавнего времени существовал различный подход к спосо­бам стыкования различных систем электрической тяги: в России – станции стыкования, за рубежом — электроподвижной состав двой­ного питания. Это определялось отличием условий формирования сети электрифицированных железных дорог России от зарубежных и отсутствием в прошлом на отечественных дорогах приемлемого электроподпижного состава двойного питания. Кроме того, элек­трифицировали, как правило, протяженные участки между крупны­ми сортировочными станциями, достаточные для оборота локомо­тивов. Однако в последние годы был создан новый отечественный электроподвижной состав двойного питания – электровоз ЭП10, это позволит в дальнейшем обеспечить более эффективное стыко­вание систем электрической тяги. По-видимому, должно быть несколь­ко типоразмеров таких локомотивов по мощности (грузовые, ско­ростные, грузопассажирские) для полного восприятия грузо- и пас­сажиропотоков по станциям стыкования.

За рубежом, особенно в Европе, вследствие «переплетения» на ограниченной территории разносистемных электрифицирован­ных линий широко используют многосистемный ЭПС, способный работать при различных (иногда до четырех) системах электро­снабжения. Вообще говоря, ликвидация станций стыкования (перевод на переменный ток) или, по крайней мере, безостановочное их про­следование поездами (ЭПС двойного питания) обусловлена со­временной тенденцией маршрутизации грузопотоков, беспрепят­ственным их пропуском на протяженных участках и по транспорт­ным коридорам, удлинением плеч оборота локомотивов и пробегом вагонов без осмотра.

Россия, лидируя в мире по абсолютной протяженности электрифицирован­ных железных дорог, по темпам электрификации на протяжении многих лет значительно опережала другие страны, осуществляя ввод с, 70-х годов прошлого столетия, до 2000 км ежегодно; в настоящее время – 700–800 км в год.

На зарубежных дорогах в последние 10–15 лет наблюдается ин­тенсификация прироста электрифицированных линий, это вызвано конкурентной привлекательностью скоростного и высокоскоростно­го железнодорожного сообщения, низкой себестоимостью перевозок по сравнению с автомобильным и авиационным транспортом, усиле­нием требований экологической безопасности. Повышенными темпами идет электрификация железных дорог Китая (по 800 км в год) и Индии (по 300–400 км в год).