Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие методов оптимизации технических и технологических параметров железнодорожных станций. Монография
.pdf
11
• станция должна занимать по возможности меньшую территорию; ее
отдельные устройства (локомотивное хозяйство, грузовой двор) надо располагать компактно, обеспечивая наиболее рациональные и кратчайшие связи взаи-
модействующих элементов;
• для пассажиров необходимо предусматривать удобные подъезды к пас-
сажирскому зданию и безопасные переходы на платформы;
• пассажирские здания новых участковых станций размещают со сторо-
ны населенного пункта в увязке с планировкой города и пристанционной тер-
риторией;
• по условиям работы и дальнейшего развития участковых станций
наилучшее расположение грузового двора — вблизи сортировочного парка с
примыканием путей грузового парка к вытяжному пути сортировочного парка
(со стороны локомотивного хозяйства). При этом обеспечивается удобная по-
дача и уборка вагонов без пересечения с маршрутами приема-отправления поездов и возможность дальнейшего развития грузового двора;
• локомотивное хозяйство, включающее экипировочные устройства и
ремонтную базу, устраивают со стороны, противоположной пассажирскому
зданию, чтобы сменяемые локомотивы грузовых поездов не пересекали глав-
ные пути;
• экипировочные устройства при электрической и тепловозной тяге луч-
ше располагать вблизи горловин станций, чтобы сократить пробеги локомотивов. Экипировочные устройства для локомотивов транзитных поездов можно
размещать у приемо-отправочных путей, чтобы эти локомотивы не отцеплялись
от поездов для экипировки;
• пункт технического обслуживания вагонов должен находиться ближе к
центральной горловине участковой станции, а вспомогательные помещения для
осмотрщиков вагонов могут располагаться в противоположных концах приемо-
отправочных парков. Здания и сооружения дистанции пути, сигнализации и связи,
участков энергоснабжения целесообразно размещать на общей площадке с учетом
объединения зданий контор, мастерских и подсобных помещений с устройством
удобного выхода на главные пути транспортных средств, дрезин и др.;
• капитальные устройства на участковой станции, в том числе и грузовой
двор, размещаются таким образом, чтобы при развитии станции в парках мож-
но было добавлять пути и удлинять их в одну сторону.
Характерной чертой для участковых станций является отсутствие современных сортировочных устройств для переработки вагонов, недостаточная
вместимость путей в приемо-отправочных и сортировочных парках, особенно
12
на линиях с интенсивным движением поездов, нерациональное размещение
устройств локомотивного хозяйства и грузового двора. Отрицательное влияние
на технологию работы участковых станций оказывает бессистемное примыкание железнодорожных путей необщего пользования. Зачастую эти примыкания
осуществлялись со стороны существовавших грузовых дворов, располагавших-
ся с противоположной стороны приемо-отправочных и сортировочных путей.
Это вызывает значительные враждебные сечения главных путей при маневро-
вом обслуживании железнодорожных путей необщего пользования.
Важно заметить, что развитие схем участковых станций продольного и
полупродольного типа можно выполнять со строительством объединенного
приемо-отправочного парка для обоих направлений движения. Для исключения
враждебности в горловинах станции требуется строительство дополнительных
главных путей объемлющего типа.
Большинство станционных площадок технических станций зажато городской и промышленной застройкой. Поэтому развитие таких станций очень за-
труднено. Увеличение емкости путей сортировочных и приемо-отправочных
парков при строительстве дополнительных очень проблематично. Поэтому в
первую очередь на выбранный вариант улучшения и строительства сортировочной станции влияют параметры станционной площадки. От ее размеров за-
висит размещение парков и устройств. Известны схемы с последовательным
расположением основных парков, с комбинированным расположением парков
(парк прибытия последовательно, а парки отправления и транзитные параллельно сортировочному парку и наоборот), с параллельным расположением
всех парков (встречается чрезвычайно редко).
Расчетные значения общего вагонопотока станции играют важное значение при выборе типа и схемы станции, а также при определении числа путей,
загрузки горловин, необходимости сооружения путепроводных развязок, размеров устройств локомотивного хозяйства, грузовых устройств, капитальных
затрат и эксплуатационных расходов и др.
При выборе места расположения транзитных парков учитывается наличие
свободных площадок, размеры движения по направлениям и их соотношение
(число транзитных поездов и их доля), количество пунктов технического обслуживания вагонов, система обслуживания поездов локомотивами, место расположения локомотивного хозяйства (при необходимости смены локомотивов в
транзитных поездах). Кроме этого, необходимо учитывать, что транзитные парки являются оперативным резервом путевого развития отправочных или при-
емных парков, параллельно которым они расположены.
13
Существенное влияние на выбор места размещения транзитных парков
играет расположение экипировочных устройств локомотивного хозяйства. Бо-
лее 20 % общих приведенных затрат составляют расходы по пробегу сменяемых локомотивов от транзитных поездов [16].
Немаловажным фактором технологии работы технических станций является наличие ходовых путей для поездных локомотивов и изоляция их от по-
ездной и маневровой работы.
Оптимальную схему сортировочной станции можно определить по соотношению перерабатываемых поездопотоков и пробегов локомотивов [36; 52].
Анализ схем сортировочных станций показал:
1. Нерациональное расположение устройств локомотивного хозяйства
приводит к значительному перепробегу локомотивов и увеличению вспомога-
тельного времени локомотивных бригад.
2. В общем случае, схемы односторонних сортировочных станций с рас-
положением локомотивного хозяйства параллельно сортировочному парку позволяют получить наименьшие значения пробегов локомотивов для всех типов
поездов. Однако при этом требуется более широкая станционная площадка.
3. Оптимальное расположение транзитных парков не может быть опреде-
лено однозначно для всех схем сортировочных станций и изменяется в зависимости от соотношения поступающих на станцию транзитных поездов со сменой
и без смены локомотивов. Однако во многих случаях оптимальным является
вариант, при котором транзитные парки расположены комбинировано: тран-
зитный парк преимущественного направления — рядом с парком отправления,
а непреимущественного — рядом с парком приема.
4. В схемах с последовательным расположением во всех случаях разме-
щать транзитные парки параллельно сортировочному нецелесообразно, так как
в этом случае и строительные и эксплуатационные расходы имеют наибольшие
значения.
Последовательное расположение сортировочного и приемо-отправочного
парков, как правило, сопровождается дефицитом емкости вытяжек формирования, т.е. за горловиной сортировочного парка начинается сразу горловина парка
отправления. В результате формирование составов выполняется с занятием ча-
сти полезной длины приемо-отправочных путей.
При реконструкции уже существующей сортировочной станции отход от
классической схемы с последовательным расположением парков имеет свои
достоинства и позволит обеспечить резерв для удлинения путей сортировочно-
го парка. Параллельное расположение сортировочного и приемо-отправочного
14
парков имеет еще ряд преимуществ. Во-первых, улучшаются условия по фор-
мированию групповых поездов с объединением групп с нескольких путей сор-
тировочного парка, во-вторых, сокращается перепробег поездов и вагонов
непреимущественного направления.
Основная схема двусторонней сортировочной станции предполагает последовательное расположение парков в обеих системах. Локомотивное хозяйство обычно устраивают между парками приема и отправления в одном из концов станций. Транзитные парки на двусторонней станции лучше всего разме-
щать параллельно паркам отправления.
Для обеспечения экипировки локомотивов в настоящих условиях целесообразно размещение крытых зданий ПТОЛ (пункт технического обслуживания
локомотивов) и экипировки в обеих горловинах участковых станций. Ходовые
пути необходимо укладывать между сортировочными системами (парками)
станций для исключения точек пересечения с маршрутами приема, отправления
и проследования поездов, а также с маневровыми передвижениями.
Двусторонняя сортировочная станция с комбинированным расположением
парков проектируется при недостаточной длине станционной площадки. При таком варианте сортировочные парки расположены последовательно по отноше-
нию к паркам приема, а парки отправления — параллельно сортировочным.
Значительное количество существующих сортировочных станций нуждается в реконструкции для перехода к схемам с последовательным расположением парков и схемам станций с повышенной производительностью, обеспечива-
ющим поточность переработки вагонопотоков.
Участковые и сортировочные станции имеют разнообразные схемы в силу исторически складывающихся условий их строительства и развития. Решения по повышению их пропускной и перерабатывающей способности могут
быть различные.
Ряд вопросов, связанных с проектированием железнодорожных станций и
разработкой типовых схем, рассмотрены в исследованиях В. М. Акулиничева,
В. Я. Болотного, П. Р. Ботавина, В. П. Парфенова, В. А. Петренко, В. А. Подкопаева, И. Е. Савченко, К. Ю. Скалова, Н. И. Федотова [1, 4, 11, 16, 23, 33, 36, 66,
76, 80].
В ряде случаев вместо дорогостоящей реконструкции по удлинению путей и строительству дополнительных путей с большими объемами сноса существующих устройств целесообразно выполнять строительство новых объединенных парков на незастроенной территории с устройством путепроводных
развязок и шлюзов, а имеющееся путевое развитие с дефицитом полезной дли-
15
ны использовать для обслуживания местной работы. Это позволит более детально производить подборку местных вагонов, улучшить выполнение операций со сборными поездами. Однако технология обработки поездов своего формирования на таких станциях имеет некоторые недостатки: при подготовке состава к отправлению запрещено производить роспуск на данную группу путей,
необходимо одновременно содержать несколько бригад работников ПТО для
поточности выполнения работ.
1.2. Отечественный опыт строительства и развития
сортировочных и участковых станций
При постройке первых участковых станций паровозное депо располагали
напротив пассажирского здания и так близко от него, что между этими соору-
жениями оставалось место для укладки всего лишь четырех-пяти путей.
Примерно в 80-х гг. ХIX в. паровозное депо стали располагать со стороны
пассажирского здания. При этом основные парки можно было развивать, но
возникали пересечения главных путей убираемыми и подаваемыми паровозами,
что затрудняло работу станций, особенно на двухпутных линиях.
В первые годы строительства дорог полезная длина приемо-отправочных
и разъездных путей на разных дорогах была различной — от 220 до 320 м.
С повышением мощности локомотивов и весовых норм поездов полезную дли-
ну путей неоднократно увеличивали. В начале ХX в. полезная длина приемоотправочных путей составляла 480–640 м.
В период 1900–1914 гг. были начаты значительные работы по развитию
узлов в связи с увеличением перевозок, примыканием новых линий и сооружением сортировочных станций. Первыми горочными станциями были Ртищево
(1899) и Кочетовка (1901). Несколько позже, в 1908–1910 гг., были построены
горочные сортировочные станции в Московском (Лосиноостровская, Люблино,
Ховрино, Перово) и других узлах. Станция Люблино была первой станцией,
построенной по классической схеме с тремя последовательно расположенными
парками в обеих системах. Всего к 1917 г. на сети железных дорог имелось де-
сять горочных сортировочных станций (с немеханизированными горками).
К 1949 г. число сортировочных станций составило 52, а к 1980 их было
уже больше 210. В то же время количество работающих участковых станций
превышало 600. Согласно данным 1974 г. [80], 78,2 % всех участковых станций
относятся к поперечному типу, 7,8 % к продольному и 7 % — к полупродоль-
16
ному. При этом более 16 % всех участковых станций построено по схемам, от-
личающимся от типовых схем, рекомендуемых техническими условиями про-
ектирования станций.
Несмотря на большое количество технических станций, в Советском Союзе, как и во все мире, была доказана эффективность концентрации сортиро-
вочной работы на крупных станциях [20, 75]. В работе Е. А. Сотникова [82] по-
казан расчет эффективности работы сортировочных систем с различной пере-
рабатывающей способностью.
Из табл. 1.1 видно, что с увеличением мощности сортировочных систем
удельные приведенные расходы снижаются, т.е. эффективность эксплуатации
станций с бóльшим объемом работы намного выше.
Таблица 1.1
Технико-экономические показатели сортировочных
систем с различной перерабатывающей способностью
Наименование
показателей
Значение
показателей
Перерабатывающая спо-
собность, ваг./сут.
2 000
3 000
4 000
5 000
Капитальные
затраты, тыс. руб.
11 378
14 777
16 653
18 484
Годовые эксплуатацион-
ные расходы, тыс. руб./год
1 127
1 455
1 728
1 944
Удельные приведенные
расходы, руб./ваг.
1 132
978
848
758
Схемы 1948, 1959, 1970 гг. базировались на составлении грузовых пото-
ков на 15-летнюю перспективу. Последняя схема размещения и развития сортировочных станций сети была принята в 1985 г.
Глубокие изменения в экономике страны привели к невозможности реа-
лизации схемы 1985 г. За период 1990–2000 гг. на сети железных дорог России
были исключены из числа сортировочных более 20 станций, на девяти станциях
закрыты сортировочные системы.
17
Сеть сортировочных станций ОАО «РЖД» до 2007 г. насчитывала
51 важнейшую сетевую сортировочную станцию и 11 сортировочных станций
дорожного уровня. Согласно Схеме размещения и программа развития сортировочных станций ОАО «РЖД», планируется сконцентрировать сетевую сортировочную работу с дальними транзитными вагонопотоками на 32 важнейших сортировочных станциях. 26 сортировочных станций дорожного уровня
будут перерабатывать вагонопотоки, зарождаемые и погашаемые в их зонах
тяготения [18].
Сортировочные станции всегда были первыми во внедрении новейших
технологий на транспорте, так как здесь отдача всегда была максимальной [48].
Например, на них уже в 80-х годах XX века внедрялись первые отечественные
микропроцессорные системы горочной централизации.
В соответствии с «Программой совершенствования работы и развития
сортировочных станций до 2030 г.» [17] предусмотрено комплексное развитие
117 станций, в том числе автоматизация и механизация 136 сортировочных си-
стем (из них 79 с горками повышенной, большой и средней мощности и 57
с горками малой мощности). На момент принятия Программы из 109 механизи-
рованных горок 104 оборудованы системами централизации.
В целом все 117 станций с сортировочными горками разделены на три категории, каждой из которых предписан определенный набор технических
средств, обусловливающий реализацию заданного набора функций. В соответствии с Концепцией до 2030 г. предусмотрено оборудование 17 важнейших сортировочных станций (23 сортировочные системы), включенных в первую категорию технического оснащения, и 35 станций, включенных во вторую категорию
технического оснащения, комплексными системами автоматизированного
управления сортировочными станциями, коммерческого осмотра поездов и ва-
гонов, управления вагонным хозяйством, идентификации подвижного состава.
Внедрение передовых технологий управления локомотивами с использованием цифровой радиосвязи, средств спутниковой навигации, микропроцессорных средств централизации, прицельного торможения и удаленного мониторинга, автоматизированного управления компрессорной станцией позволила
на сортировочной станции Красноярск-Восточный увеличить переработку
в 1,4 раза, снизить простой вагонов с переработкой до 50 %, сократить расходы
на электроэнергию до 30 %. При общем объеме капитальных вложений в ре-
конструкцию станции в размере 240 млн руб. срок окупаемости составит около
трех лет [18].
18
В целом, Программой совершенствования работы и развития сортировоч-
ных станций до 2030 г.» предусматривается удлинение приемо-отправочных и
сортировочных путей до вместимости 71 вагон, по всей сети это более 1 400 км.
путей. Также будет обновлено более 90 % тормозных замедлителей и новых
компрессорных установок.
1.3. Зарубежный опыт строительства и развития
сортировочных и участковых станций
Развитие схем путевого развития в странах Западной Европы, Японии
и США имеет существенные отличия от отечественного опыта проектирования
сортировочных и участковых станций [26, 31, 47, 56, 63, 64, 67, 97]. На заре
развития железнодорожного транспорта сортировка вагонов осуществлялась
при помощи специальных шестов, конной тяги и т.д. Новый толчок к развитию
технических станций дало расширение применения сортировочных горок для
расформирования составов. Вагон получал толчок от локомотива, а скатывание
отцепов осуществлялось под действием силы тяжести. При этом повышалась
перерабатывающая способность станции, ускорялись многие технологические
процессы работы станций. Первыми станциями с сортировочными горками были: в Германии Шпельдорф (1876 г.), во Франции Терр-Нуар (1888 г.).
Что касается применения односторонних и двусторонних схем сортировочных парков, то в начальный период их строительства применялись в основном односторонние схемы. В дальнейшем при росте вагонопотоков и нехватке
перерабатывающей способности горки односторонние станции стали переустраиваться в двусторонние. При этом основные парки располагались, как
правило, последовательно, т.к. это обеспечивало большую пропускную способность и поточность продвижения вагонопотоков по станции. В это время были
построены и реконструированы Гамм, Нюренберг, Мюнхен-Леям, Седдан, Вустермак [69, 72].
В США в предвоенный период также проектировались в основном дву-
сторонние сортировочные станции с парками приема большой длины.
В послевоенный период в связи с тенденцией концентрации сортировочной работы на наиболее мощных и хорошо технически оснащенных сортировочных станциях на железных дорогах США, Канады, Великобритании, Франции и других стран вернулись к односторонним схемам. Это потребовало значительных реконструктивных мероприятий. На таких станциях применяют новые технические устройства (замедлители, электрическую централизацию
стрелок и сигналов и т.д.).
19
Характерной особенностью таких станций являются объединенные парки
приема и отправления: станция Жеврей во Франции, Оффенбург в ФРГ, Вест-
Колтон в США. Сортировочные парки имеют большое число путей (в условиях
формирования групповых поездов это очень удобно). Например, на станции
Монреаль — 124 пути, на станции Бенсенвилл 70 путей [40, 62, 68]; в Великобритании на станции Хили-Милле — 75 с учетом путей в группировочном парке; во Франции на станции Жеврей — 59 путей и др.
Примерно с 60-х гг. прошлого века в США и Канаде и некоторых стан
Европы вырисовываются следующие тенденции в проектировании схем сортировочных станций: станции односторонние, проектируются по комбинирован-
ной схеме, парки прибытия и отправления имеют большую длину (до 2 000–
3 000 м), сортировочные парки с большим числом путей короткой длины рас-
положены последовательно, а парки отправления также большой длины расположены параллельно сортировочному парку и соединены вытяжным путем
также небольшой длины. Накопленные группы вагонов последовательно переставляются с сортировочных путей на пути парка отправления, где объединяются и в дальнейшем составы готовятся к отправлению. Это связано с повышением длины обращающихся поездов на железных дорогах США и Канады
(станции Янг и Эрнст Норрис в США, Урнад во Франции). Вместе с тем продолжается строительство двусторонних станций при очень больших размерах
движения — в США станция Конуэй, в ФРГ станция Машен, в Великобритании
станции Карлайл и Тис.
В Западной Европе не всегда сортировочные станции проектируются по
трехпарковой схеме. В ряде случаев парк отправления отсутствует и сформиро-
ванные поезда отправляются с путей сортировочно-отправочных парков (станция Торнтон в Великобритании, Лозанна-Сортировочная в Швейцарии).
Механизация сортировочного процесса впервые была реализована в Гер-
мании на станции Гамм — на этой станции были установлены замедлители на
спускной части. Это значительно ускорило процесс сортировки вагонов. Вслед
за Германией замедлители были установлены на станции Уайтмор в Велико-
британии и станции Вер во Франции.
В связи с концентрацией сортировочной работы в основном на крупных
станциях, имеющих современное техническое оснащение, число небольших
сортировочных станций стало уменьшаться. Наиболее крупными сортировоч-
ными станциями являются Бейли Ярд в США, Машен в ФРГ, Цженгжоу
в Китае и др.
20
Отдельно следует упомянуть опыт строительства сортировочных станций
на частичном или сплошном уклоне. В этом случае движение вагонов к сортировочному парку выполнялось под действием силы тяжести без использования
маневровых локомотивов (Нюрнберг в Германии, Вршовице в Чехии, Мут-
тенц II в Швейцарии и др.). Реализация таких принципов проектирования сор-
тировочных станций возможна только там, где масса и длина обращающихся на
линии поездов небольшие. При вождении поездов большой массы и длины на
таких станциях неминуемо возникнут проблемы с безопасностью движения.
Поэтому во Франции подобные станции были переустроены в горочные.
Резюмируя опыт проектирования стран Европы следует отметить, что основным видом тяги на железных дорогах является электрическая тяга. Железнодорожные линии специализированы для грузового и пассажирского движения, имеют очень сложные развязки подходов к железнодорожным узлам по
роду и направлениям движения. Отсутствует тенденция к увеличению массы и
длины поездов, наоборот, в ряде стран длина состава строго ограничена [26].
В США и Канаде длины и масса поездов имеют большие значения. Равнинный профиль и значительная мощность локомотивов (широко применяется
кратная тяга) обеспечивают безопасное вождение поездов длиной до 2,5 км и
массой более 7 000 т (в ряде случаев масса поезда достигает 12–14 тыс. т).
Применяемый тип тяги — тепловозная, поэтому отсутствует опасность перегрузки энергетической сети. Локомотивы могут находиться как в голове, так и
в середине и в хвосте состава в различных сочетаниях.
Для России наибольший интерес представляет опыт работы тех зарубежных железных дорог, где оптимальным с точки зрения организации эксплуатационной работы принят вес грузового поезда 6–10 тыс. т (в зависимости от вида груза) для линий с небольшой грузоподъемностью и 12–18 тыс. т для линий
с высоким (75–80 %) уровнем заполнения пропускной способности. Так, счита-
ется, что если эксплуатационные расходы, в которые входят и затраты клиенту-
ры, возрастают на 5–10 % после увеличения веса свыше 10 тыс. т, то это должно приводить к снижению размеров движения на 20 %. В этом случае повышение веса поезда целесообразно.
Несмотря на большое разнообразие применяемых конструктивных и технологических решений в проектировании сортировочных станций за рубежом,
можно сделать вывод, что основными особенностями является сложные развязки подходов к железнодорожным узлам, значительное число путей в парках,
хороший запас полезной длины путей.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]