ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра «Железнодорожные станции и узлы»
Климов А.А., Карасев С.В., Осипов Д.В., Карасева А.А.
СОРТИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Учебное пособие
по дисциплине «Железнодорожные станции и
узлы»
Новосибирск, 2010
УДК 656.2
К
Климов А.А., Карасев С.В., Осипов Д.В., Карасева А.А.
Сортировочные устройства: Учебное пособие по дисциплине «Железнодорожные станции и узлы». – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010. – 170 с.
Излагаются теоретические положения о конструкции, техническом оснащении и технологии работы сортировочных устройств. Приводится классификация, основные элементы сортировочных устройств.
Дается описание технологии работы горочных и негорочных сортировочных устройств, основных способов производства сортировочной работы. Приводятся требования к конструкции, техническому оснащению и размещению на станциях вспомогательных сортировочных устройств; описание способов формирования многогруппных составов. Излагаются основные положения динамики скатывания отцепов с сортировочной горки, представлены методики расчета работы удельных сил сопротивления движению отцепа на участке скатывания. Приводятся нормативные требования и положения проектирования плана и продольного профиля сортировочных устройств, механизации и автоматизации сортировочного процесса. Излагаются понятия и методика расчета высоты сортировочной горки, мощности тормозных позиций, расчета перерабатывающей способности сортировочных устройств. Приводятся перспективные направления развития сортировочных устройств.
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном)» очной и заочной формы обучения.
Ответственный редактор
канд. техн. наук, доцент Гренкевич О.О.
Рецензенты:
кафедра «Управление эксплуатационной работой» ИрГУПСа (зав. кафедрой, канд. техн.
наук, доц. Л.Н. Иванкова;
доцент кафедры «Станции, узлы и грузовая работа» УрГУПСа, канд. техн. наук
В.В. Григорьев
начальник технического отдела службы перевозок Западно-Сибирской железной дороги – филиала ОАО «РЖД» А.Г. Созин
Климов А.А., Карасев С.В.
Осипов Д.В., Карасева А.А., 2010
Сибирский государственный
университет путей сообщения,
2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
В учебном пособии изложены вопросы проектирования и эксплуатации сортировочных горок, а также других сортировочных устройств используемых на станциях для переработки вагонопотоков.
Отдельное внимание уделено вспомогательным сортировочным устройствам;
технологии формирования многогруппных составов; технологии переработки вагонов, имеющих ограничения или запрет на пропуск через сортировочные горки; средствам механизации и автоматизации; а также новым техническим средствам регулирования скорости движения отцепов, что соответствует современным направлениям развития и совершенствования систем переработки вагонопотоков. Изложены перспективные направления развития теории проектирования и эксплуатации сортировочных устройств.
Всодержании пособия изложены теоретические вопросы,
ориентированные на формирование у обучаемых знаний о многообразии задач, связанных с проектированием и эксплуатацией сортировочных устройств, развития умений и навыков их решения; практические примеры решения отдельных задач. Примеры проектирования сортировочных устройств в данном издании не приводятся.
При подготовке пособия учтены изменения в Правилах и нормах проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520
мм и нормативной документации в области эксплуатации железнодорожного транспорта.
Пособие предназначено для самостоятельной работы студентов,
также может быть полезно инженерно-техническим работникам железных дорог. При работе с пособием рекомендуется отвечать на контрольные вопросы, приведенные в конце разделов.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СУ – сортировочное устройство; ГММ, ГСМ, ГБМ и ГПМ – сортировочные горки соответственно малой, средней, большой и повышенной мощности;
ОСУ – основное сортировочное устройство, ОГ – основная горка; ВСУ – вспомогательное сортировочное устройство, ВсГ – вспомогательная горка; ВГ – вершина горки; РТ – расчетная точка;
ТП – тормозная позиция, ПТП – парковая тормозная позиция; ДСПГ – дежурный по горке; СТЦ – станционный технологический центр; ПП – парк приема; СП – сортировочный парк;
ПО – парк отправления; ЗСГ – вагоны, запрещенные к спуску с горки;
ВМ – взрывчатые материалы; ПРС – параллельный роспуск составов; ОТ – отсевные пути;
ППС – парк предварительной сортировки составов; ВСП – вспомогательный сортировочный парк; Тр – парк для транзитных поездов без переработки; ЦУМР – центр управления местной работой; МГС – многогруппные составы; ЭЦ – электрическая централизация;
ГАЦ – горочная автоматическая централизация; ГАЦ МН – горочная автоматическая централизация микропроцессорная с ведением накопления вагонов в сортировочном парке; СЦБ – сигнализация, централизация, блокировка; ТВЗ – точечный вагонный замедлитель; КНР – Китайская народная республика;
КСАУ СС – комплексная система автоматизации управления сортировочной станцией; ГАЛС Р – горочная автоматическая локомотивная сигнализация с управлением по радиоканалу;
УВК – управляющий вычислительный комплекс; АСУ СС – автоматизированная система управления сортировочной станцией; КВГ – контроллер вершины горки; ГПЗУ – горочное программно-задающее устройство;
УУПТ – устройство управления прицельным торможением; КЗП – система контроля заполнения сортировочных путей;
КДК СУ – подсистема контроля и диагностики станционных устройств; КСАУ СП – комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом;
ЦП – центр стрелочного перевода; РБ – расчетный бегун;
ОП, П, Х, ОХ (ОХБ, ОХ-100) – расчетный бегун соответственно очень плохой, плохой, хороший и очень хороший.
ВВЕДЕНИЕ
На многих железнодорожных станциях ОАО «РЖД» и путях необщего пользования производится сортировка вагонов, для чего используются специальные устройства, называемые сортировочными. Конструкция и техническое оснащение сортировочных устройств во многом определяют перерабатывающую и пропускную способность станции в целом, а также безопасность функционирования технологических систем переработки вагонопотоков. Поэтому обеспечение надежной, эффективной и безопасной работы станций во многом зависит именно от работы сортировочных устройств.
До 2009 года на сети железных дорог наблюдался устойчивый рост размеров перевозок, и на многих станциях освоение перспективных поездопотоков было ограничено из-за недостаточных мощностей сортировочных устройств. Кроме того, увеличение числа собственников подвижного состава привело к необходимости выполнения дополнительной сортировочной работы и, как следствие, дополнительной загрузке сортировочных устройств. В этой связи задачи развития и модернизации сортировочных устройств являются актуальными для сети железных дорог на современном этапе.
По данным Департамента безопасности движения ОАО «РЖД» наибольшее число случаев нарушений безопасности движения в хозяйстве перевозок связано с производством сортировочной работы. Так, около 80 % столкновений подвижного состава происходит при производстве маневровой работы на сортировочных горках, 30 % случаев брака – при расформировании составов /1/. По-прежнему основное количество грузовых вагонов повреждается при роспуске с сортировочных горок – 55% от общего количества вагонов, поврежденных по вине работников хозяйства перевозок).
Поэтому изучению конструкции, технического оснащения и технологии работы сортировочных устройств следует уделять особое внимание. Отметим, что раздел «Сортировочные устройства» является наиболее сложным при изучении дисциплины «Железнодорожные станции и узлы» с точки зрения понимания, осмысления и умения применять полученные знания.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТИРОВОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
1.1. История развития сортировочных устройств
Сортировочным устройством (СУ) называют технически оснащенное инженерное сооружение, предназначенное для переработки вагонопотока в соответствии с планом формирования поездов, имеющее путевое развитие определенного плана и профиля. Можно выделить несколько этапов развития теории проектирования и эксплуатации сортировочных устройств.
Первый этап – относится к первой половине 19 века, когда с необходимостью сортировки вагонов возникла потребность в специальных устройствах. Сначала сортировка выполнялась на горизонтальных путях, при этом использовали конную тягу, в США – шест. Затем вагоны начали осаживать, а позже – выполнять маневры подталкиванием заранее расцепленных групп.
Второй этап – середина 19 века, когда стали строить станции на уклоне, для использования при маневрах силы тяжести вагонов. Впервые на уклоне была построена станции Дрезден в Германии в 1846 году, во Франции в 1863 году станции Сент-Этьен, в Англии в 1973 году станции Эдж-Хилл. Параллельно в США стали строить на уклоне отдельные парки, специализированные для сортировки вагонов, и появилась потребность в торможении катящихся вагонов. Сначала вагоны тормозили деревянными рычагами (вагами), но они не обеспечивали нужный темп и качество сортировки, и в 1857 году в Германии изобрели тормозной башмак. Кроме того, затруднения возникали при расцепке вагонов на уклоне в сторону скатывания, так как сцепные устройства находились в натянутом положении. Состав на период расцепки приходилось притормаживать ручными средствами торможения.
Третий этап – строительство сортировочных горок: в Германии в 1876 году на станции Шпельдорф, во Франции в 1988 году на станции Терр-Нуар, в
России в1889 году на станции Ртищево. Сортировочная горка – это станционное устройство в виде насыпи, позволяющее благодаря уклону
путей использовать силу тяжести вагонов для самостоятельного их движения на разветвляющиеся сортировочные пути. Применение горок позволило производить расцепку вагонов на надвижной части, имеющей противоуклон по отношению к путям скатывания, на котором сцепные устройства вагонов находятся в сжатом (благоприятном для расцепки) положении.
Четвертый этап – развитие средств горочной механизации для регулирования скоростей скатывания вагонов (начало XX века). Тормозные башмаки сначала использовались только для остановки вагонов, затем понадобилось снижать скорость движения отцепов, и в 1900 году изобрели башмакосбрасыватель, позволяющий регулировать скорость скатывания отцепов. В 1913 – 1914 годах появились первые балочные замедлители,
обеспечивающие уменьшение скорости движения вагонов нажатием балок с
тормозных шин к боковым поверхностям колес. В 20-х годах прошлого столетия для решения задачи продвижения вагонов вглубь сортировочных путей и качественного их заполнения были изобретены первые вагоноосаживающие устройства, а также первые ускорители и ускорители-
замедлители. Первой механизированной горочной станцией является станция Гамм (Германия), в России впервые была механизирована станция Красный Лиман в 1934 году.
Пятый этап – автоматизация переработки вагонопотоков. В 1914 году на станции Герне (Германия) был осуществлен первый централизованный перевод стрелки, а в США на станции Потомак с горочного поста начали управлять всеми стрелками горочной горловины. В 40-х – 60-х годах XX века были созданы первые устройства горочной автоматики, а также сформулированы теоретические положения автоматизации горок. Однако степень внедрения автоматизации в разных странах оказалась различной. В
настоящее время в России активно идет процесс автоматизации сортировочных горок, позволяющий производить расформирование составов с минимальным участием человека.
Следующий этап – переработка вагонопотоков, предполагающая автоматическое управление работой сортировочной горки в комплексе с автоматизацией работы станции в целом. При этом функции человека сводятся к контролю работы автоматических систем.
1.2. Назначение и классификация сортировочных устройств
Сортировочные устройства предназначены для выполнения сортировочной работы на станциях (расформирование, формирование составов поездов,
подач и передач, в том числе многогруппных; сортировка вагонов по другим признакам).
Сортировочные устройства классифицируются следующим образом.
По принципу работы различают:
устройства негорочного типа – вытяжные пути со стрелочными горловинами. При расположении их на уклонах в сторону сортировочных путей при сортировке используется как сила тяги локомотива, так и сила тяжести вагонов; на горизонтальных вытяжных путях – только сила тяги локомотива;
устройства горочного типа – при скатывании используется сила тяжести вагонов (надвиг осуществляется локомотивом).
Обратите
внимание!
В Правилах и нормах проектирования /2/ представлены сортировочные устройства наиболее отвечающие современным условиям. Однако на сети железных дорог еще встречаются устаревшие конструкции (полугорки, профилированные вытяжки), как правило, построенные хозяйственным способом. Работа таких устройств по сравнению с горочной технологией характеризуется низкой эффективностью и высоким уровнем повреждаемости вагонов и находящихся в них грузов. Поэтому в настоящее время такие устройства не строятся.
По конструкции и мощности различают:
Устройства негорочного типа:
1) Вытяжные пути со стрелочными горловинами на уклоне – для переработки до 250 ваг/сут, при 4-6 сортировочных путях. Конструкция устройства зависит от способа сортировки вагонов.
При сортировке методом осаживания полезная длина вытяжного пути (Lвыт)
устанавливается в соответствии с длиной перерабатываемых составов, с
учетом длины локомотива и резерва на неточность установки состава (не менее 10 м). Вытяжной путь и стрелочную зону следует располагать на спуске в сторону сортировки вагонов. Крутизна спуска не должна превышать
2 0/00, а там, где маневровые операции выполняются преимущественно с порожними вагонами – 2,5 0/00 (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Конструкция вытяжного пути со стрелочной горловиной на уклоне
при сортировке вагонов осаживанием
При сортировке вагонов толчками полезная длина вытяжного пути увеличивается на длину участка удаления (Lуд = 150 – 200 м), в пределах которого производится расцепка вагонов и разгон состава до расчетной скорости толчка. Стрелочная горловина устраивается на спуске крутизной до
1,5 0/00, на таком же спуске должен располагаться примыкающий к горловине участок вытяжного пути длиной до 50 м (рис. 1.2). Предыдущий участок вытяжного пути длиной 350 м проектируется на подъеме до 2 0/00 или на площадке, что облегчает процесс расцепки вагонов. Расположение этой части вытяжки на спуске до 1,5 0/00 допускается только в трудных условиях, /3/.
2) Вытяжные пути со стрелочной горловиной на горизонтальной площадке
– для переработки обычно не более 125 ваг/сут, (как правило, осаживанием)
при 4-6 сортировочных путях. При выполнении сортировки вагонов толчками предусматривается участок удаления.
Рис. 1.2. Конструкция вытяжного пути со стрелочной горловиной на уклоне
при сортировке вагонов толчками
3) Профилированные вытяжные пути (или пути специального профиля) –
это устройство, позволяющее переработать до 600 ваг/сут, при числе сортировочных путей менее 10, /4/. Вагоны сортируются толчками.
Конструкция включает подающую и спускную части (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Конструкция профилированной вытяжки (вытяжного пути специального профиля)