МОГИЛА_УП

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Управление эксплуатационной работой»

В.П. Могила

МАССА, ДЛИНА И СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ

2-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС

в качестве учебного пособия

Хабаровск Издательство ДВГУПС

2013

УДК 629.4.014.4 (075.8)

ББК О 280.332я73

М 742

Рецензенты:

Кафедра «Управление эксплуатационной работой» ИрГУПСа (заведующий кафедрой доцент,

кандидат технических наук О.И. Залогова)

Декан факультета «Управление на транспорте и информационные технологии» ИрГУПСа доцент, кандидат технических наук

Г.И. Суханов

Главный инженер Дальневосточной дирекции управления движением – структурного подразделения

центральной дирекции управления движением филиала ОАО «РЖД»

Г.П. Матинин

Могила, В.П.

М 742 Масса, длина и скорость движения грузовых поездов : учеб. пособие / В.П. Могила. – 2-е изд., перераб. и доп. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. – 208 с. : ил.

В учебном пособии рассмотрено влияние многочисленных технических, технологических, природно-климатических и экономических факторов на уровни массы, длины и скорости движения грузовых поездов. Изложена методика нормирования этих важнейших параметров при разработке нормативного графика движения, обеспечивающая наиболее эффективное использование технических средств и ресурсов железных дорог. Представлена предложенная автором механика действия комплекса продольных сил на автосцепные устройства вагонов в процессе движения поездов повышенной массы и длины.

Предназначено для студентов 4-го курса всех форм обучения по направлению 190401.65 «Эксплуатация железных дорог», изучающих дисциплину «Управление эксплуатационной работой железных дорог», а также может быть использовано специалистами железнодорожного транспорта для решения задач оптимизации норм массы и скорости движения грузовых поездов.

УДК 629.4.014.4 (075.8) ББК О 280.332я73

© ДВГУПС, 2002, 2013

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Устойчивая работа транспортной системы любой страны является важнейшим условием ее социально-экономического развития. Процесс перевозок сырья и готовой продукции составляет одно из основных звеньев в цепи материального производства. Он может выполняться различными видами транспорта.

В транспортной системе Российской Федерации железные дороги занимают ведущее место. Это объясняется их универсальностью, возможностью обслуживать производящие отрасли хозяйства и удовлетворять потребности населения в перевозках независимо от погоды, практически

влюбых климатических условиях и в любое время года. Кроме того, по энергетическим и экологическим показателям железнодорожный транспорт опережает авиационный и автомобильный, а по возможностям перевозки разнообразных массовых грузов не имеет себе равных.

Главным преимуществом железных дорог является низкий уровень себестоимости перевозок. Именно поэтому, несмотря на относительно бурное развитие автомобильного, воздушного и трубопроводного транспорта, железнодорожный транспорт остается во многих странах основным средством перемещения грузов и массовых перевозок населения. Железнодорожному транспорту в России нет альтернативы.

Потенциальная возможность железных дорог сохранять положительную разницу в уровнях себестоимости перевозок по сравнению с другими видами транспорта создает для них реальные перспективы развития

вобозримом будущем. Они могут быть реализованы при условии повышения качества железнодорожной сети, в частности, за счет специализации линий по видам перевозок (пассажирские и грузовые), выделения

вструктуре сети опорных магистралей для тяжелых или скоростных грузовых поездов, а также технического перевооружения железнодорожного транспорта. Важнейшим направлением дальнейшего развития является улучшение использования производственных мощностей на основе применения новых, совершенных информационных технологий перевозочного процесса.

Стратегией развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 г. [1] предусматривается последовательное решение важнейших технических и технологических проблем, оказывающих серьезное влияние на экономические результаты перевозочного процесса. В условиях реформирования железных дорог первостепенное значение приобретает проблема снижения транспортных расходов себестоимости перевозимых грузов. Государственные и ведомственные железнодорожные интересы требуют поиска и принятия комплекса мер для снижения стоимости перевозки грузов и повышения рентабельности перевозочной работы.

3

Среди многочисленных методов решения этих задач следует выделить способы, основанные на оптимизации массы, длины и скорости движения грузовых поездов.

Проблемы выбора экономически целесообразных значений массы, длины и скорости движения грузовых поездов возникают:

–на этапе проектирования новых железнодорожных линий;

–в периоды выработки и принятия решений о перспективах развития железных дорог;

–в текущих условиях эксплуатации, во время изменения технической оснащенности или технического состояния железнодорожных устройств,

атакже структуры и объемов перевозок.

Если в первых двух случаях одновременно с массой, длиной и скоростью движения поездов выбираются и другие важные параметры железнодорожных линий (например: вид тяги, тип локомотива, величина руководящего подъема, длина станционных путей и др.), то в третьем случае решение проблемы производится при заданных параметрах железной дороги и принятых объемах перевозок.

В данном учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с решением задач выбора оптимальных норм массы, длины и скорости движения поездов только для текущих условий эксплуатации железных дорог.

Подобные задачи решаются на отдельных железнодорожных участках или направлениях, когда, например, изменяются тип или серия локомотива, методы вождения поездов локомотивами, допускаемые скорости движения, характеристики верхнего строения пути, структура грузопотоков и т. п. Результаты решения используются для расчета плана формирования, определения оптимальных нормативов для построения графиков движения поездов, установления технических норм и оптимизации оперативной эксплуатационной работы в регионах и на станциях железных дорог.

Нормы массы, длины и скорости поездов, заложенные в графике движения, определяют потребные размеры движения поездов, количество локомотивов и локомотивных бригад, рабочий парк вагонов, расходы топлива (электроэнергии) на тягу поездов, уровни технической оснащенности станций, штаты обслуживающего поезда персонала станций, ПТО, локомотивных депо и, следовательно, соответствующие денежные расходы.

Масштабность проблемы выбора и реализации в эксплуатационных условиях рациональных значений норм массы, длины и скорости движения и то влияние, которое они оказывают на экономическую эффективность перевозки грузов, требуют соответствующего внимания к проблеме специалистов прежде всего дирекций управления движением на железных дорогах. Она должна решаться с учетом потребностей грузоотправителей, на основе дальнейшего технического перевооружения железнодорожного транспорта, а также совершенствования системы управления процессом перевозок на базе современных информационных технологий.

4

Пособие может быть использовано при изучении студентами всех форм обучения следующих разделов дисциплины УЭР: «Управление эксплуатационной работой железнодорожных узлов», «График движения и пропускная способность», «Усиление пропускной и провозной способности железных дорог», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов по тематике, связанной с организацией работы участков и полигонов железных дорог.

5

1. МАССА, ДЛИНА И СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ – ГЛАВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРОВЕНЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

ИТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕВОЗОК

1.1.Исторические тенденции изменения массы и скорости движения грузовых поездов на дорогах России

История развития железных дорог России является свидетельством того, что протяженность сети дорог и качественный уровень их состояния изменялись в соответствии с потребностями общества в перевозках грузов и пассажиров. По мере роста объемов перевозок строились новые железные дороги, повышался уровень технической оснащенности действующих, совершенствовалась технология их работы. Требовалось не только обеспечение необходимых размеров перевозок, но также сокращение времени доставки грузов и повышение экономической эффективности перевозочного процесса.

Эти задачи всегда решались тремя основными методами: повышением массы и длины грузовых поездов, увеличением скоростей их движения, а также увеличением размеров движения поездов. Реализация этих методов осуществлялась на основе технического перевооружения железных дорог: усиления мощности верхнего строения пути и искусственных сооружений, развития железнодорожных станций, создания более мощных локомотивов и вагонов, внедрения совершенных средств автоматики, телемеханики, информационно-вычислительной техники, других технических устройств.

Динамика изменения на дорогах России средней массы грузовых поездов, средних значений технической и участковой скорости (табл. 1.1) показывает, что за исключением отдельных, сравнительно небольших периодов времени, как масса поездов, так и скорость их движения возрастали. При этом за период с 1913 по 2011 гг. средняя масса увеличилась с 573 до 3870 т, т. е. в 5,9 раза, техническая скорость – с 22,0 до 44,2 км/ч или в 2,0 раза, а участковая – с 13,6 до 37,1 км/ч, т. е. в 2,7 раза, а грузооборот, отнесенный на 1 км эксплуатационной длины, за тот же период возрос в 26 раз. Эти цифры показывают, что значительная часть грузооборота осваивалась за счет повышения средней массы поездов и скорости их движения.

Темпы роста средней массы поезда в 2,8 раза превосходили темпы роста технической скорости. Это означает, что методы освоения возрастающих перевозок за счет увеличения массы поездов преобладали над методами освоения перевозок, основанными на увеличении скоростей движения. С экономической точки зрения это закономерно, так как возрастание провозной способности за счет массы поездов, как правило, обходится дешевле, чем за счет скорости.

6

Таблица 1.1

Динамика протяженности сети железных дорог, грузооборота, средней массы и скоростей движения грузовых поездов

* – сведения отсутствуют; ** – сведения за период с 1928 по 1991 гг. относятся к сети железных дорог СССР.

Основными причинами роста средней массы поездов и скоростей движения послужило следующее:

‒значительное опережение темпов увеличения объемов перевозок грузов по сравнению с темпами строительства новых железнодорожных линий;

‒постоянное повышение объемов перевозок пассажиров, что снижало уровень наличной пропускной способности действующих железных дорог;

‒необходимость сокращения расходов на перевозки, т. е. снижение транспортной слагаемой в себестоимости продукции.

Повышение средней массы поездов и скорости движения стало возможным в результате поэтапного увеличения силы тяги локомотивов, грузоподъемности вагонов и длины станционных путей. Так, например, сила тяги паровозов в 1913 г. составила примерно 10 тc, а грузоподъемность вагонов – 15 т. Современные тепловозы и электровозы имеют си-

7

лу тяги в 5–8 раз больше. Грузоподъемность четырехосных вагонов достигает 70–76 т.

Внесколько раз повысилась масса одного погонного метра рельса.

Внастоящее время железнодорожный путь с рельсами Р75, железобетонными шпалами, щебеночным балластом позволяет пропускать поезда с погонными нагрузками до 8,5 т/м. Новые железные дороги проектируются под нагрузки 10,5 т/м. Длина станционных путей увеличилась в 3–4 раза и составляет на многих железнодорожных направлениях 850–1050, а на некоторых – 1250 м и более. При увеличении массы, скорости движения и количества грузовых поездов потребовалось совершенствование средств сигнализации и связи по движению поездов.

Если в первые 50–60 лет эксплуатации железных дорог основными средствами связи были телефон и электрожезловая система, то в настоящее время полуавтоматическая и автоматическая блокировки на перегонах с электрической централизацией стрелок на станциях способствуют обеспечению безопасности движения при пропуске поездов большой массы с высокими скоростями движения.

Всовременных условиях на полигонах сети железных дорог, где длина станционных путей составляет 1050–1250 м, пропускаются поезда массой 6000–9000 т, а на некоторых грузонапряженных направлениях ведется подготовка к организации движения поездов массой до 12000 т.

Повышение массы, длины и скорости движения поездов является способом освоения возрастающих объемов перевозок и улучшения показателей экономической деятельности железных дорог, а техническое перевооружение железных дорог – средством реализации избранного способа.

Для решения разнообразных задач, связанных с техническим перевооружением действующих железнодорожных линий; выбором лучших вариантов организации перевозок, вариантов строительства новых железных дорог, необходимо правильно учитывать действующие взаимосвязи между массой грузовых поездов, их длиной, скоростью движения и различными параметрами технической оснащенности, а также показателями эксплуатационной работы железных дорог.

Тенденции увеличения массы, длины и скорости движения поездов сохранятся и в перспективе. Они будут обеспечиваться строительством более мощного подвижного состава и верхнего строения пути, увеличением полезной длины станционных путей, созданием более совершенных автоматизированных систем управления движением поездов.

Всоответствии с темпами и уровнем развития техники железных дорог должны совершенствоваться и методы организации перевозок, основанные на новейших информационных технологиях.

8

1.2.Основные понятия, связанные с массой, длиной

искоростью движения грузовых поездов

Масса, длина и скорость движения грузовых поездов взаимозависимы

иявляются главными параметрами, характеризующими поездопотоки на железнодорожных участках. Они часто используются при решении разнообразных транспортных задач. В зависимости от характера задач толкования понятий массы, длины, скорости движения могут быть различными.

Масса конкретного сформированного поезда измеряется в тоннах и рассчитывается как сумма массы брутто всех вагонов, включенных в поезд. Масса каждого вагона складывается из массы тары и груза и определяется по грузовым перевозочным документам. Масса поезда подсчитывается в станционном технологическом центре и указывается в натурном листе поезда.

Расчетная масса поезда определяется по правилам тяговых расчетов для поездной работы (ПТР) с учетом полного использования силы тяги локомотива. В зависимости от характера профиля пути определение расчетной массы состава грузового поезда производят из условий безостановочного движения:

а) по расчетному подъему с равномерной скоростью при полном использовании силы тяги локомотива;

б) по труднейшим скоростным подъемам с учетом использования кинетической энергии.

Полученные значения расчетной массы проверяются по условиям трогания поезда с места и разгона на трудном подъеме после его остановки. Для обеспечения устойчивой работы локомотивов на участках, где климатические условия значительно изменяются в зависимости от времени года, расчетную массу определяют для летнего и зимнего периодов.

Норма массы поезда устанавливается каждый раз при разработке нового графика движения поездов. Ее величина указывается в графике

ислужебном расписании движения поездов. Дежурные по станции, станционные, маневровые и поездные диспетчеры должны строго контролировать выполнение графиковой нормы массы и длины поездов при их формировании на станциях и отправлении на участок.

Различают дифференцированные, участковые, унифицированные и параллельные нормы массы.

Дифференцированные по перегонам нормы массы устанавливаются для каждого перегона участка по силе тяги локомотива и величине расчетного подъема на перегоне. Они позволяют улучшить организацию местной работы на участках за счет повышения эффективности использования мощности локомотивов, обслуживающих сборные, вывозные и другие местные поезда.

9

Дифференцированные по погонной нагрузке нормы массы могут ус-

танавливаться на железнодорожных направлениях с большой неоднородностью структуры грузопотоков. В этих случаях для поездов с тяжелыми грузами утверждается одна норма массы, а для поездов с легкими

– другая. При этом поезда разной массы (дифференцированной) обслуживаются локомотивами разных мощностей, например, трехсекционными и двухсекционными.

Участковая норма массы устанавливается по силе тяги локомотива и максимальной величине расчетного подъема на конкретном участке работы локомотивных бригад. Эта норма позволяет улучшить использование локомотивов, обслуживающих участковые поезда.

Унифицированная (единая) норма массы устанавливается ОАО «РЖД»

для железнодорожных направлений (полигонов) в зависимости от погонной нагрузки поездопотоков, стандарта длины станционных путей, тяговых качеств и расстановки локомотивов. Унифицированные нормы массы позволяют избежать задержек поездов и вагонов на станциях изменения участковых норм массы. Унифицированные нормы являются нормативной базой для расчета перегонных времен хода поездов, которые закладываются в разрабатываемый график движения поездов.

Параллельные нормы массы устанавливают, чтобы избежать перелома массы поездов, поступающих с примыкающих линий (на которых норма массы – другая), или следующих с рассматриваемой линии на примыкающие. Такие нормы могут также устанавливаться для части поездов, пропуск которых возможен за счет использования на линии станционных путей длиной, превышающей стандартную. В обоих случаях все поезда обслуживаются одними и теми же локомотивами, а нормы времени хода по перегонам устанавливаются для поездов, имеющих большую массу.

Максимальная масса поезда определяется из условия полного использования силы тяги локомотива на расчетном подъеме для вагоно-

потока с максимальными погонными нагрузками. Она может быть уста-

новлена в качестве параллельной нормы в графике движения поездов. В оперативной работе максимальная масса может быть использована диспетчерским аппаратом для пропуска тяжелых поездов с той же скоростью, что и поездов, имеющих унифицированную норму массы.

Критической массой поезда называют наибольшую массу поезда для заданного участка и времени года, рассчитанную согласно ПТР при условии полного использования силы тяги локомотива по сцеплению, проверенную в опытных поездках и ограниченную предельно допустимым превышением температуры обмоток тяговых электрических машин локомотивов над температурой наружного воздуха. Превышение критической массы в эксплуатационных условиях недопустимо, так как при этом не обеспечиваются сохранность, работоспособность и надежность работы локомотивного парка.

10