Тема 3. Железнодорожный транспорт

Вопросы:

1. Железнодорожный транспорт и его место в транспортной системе. 2. Из истории возникновения и развития железнодорожного транспорта.

3. Техническое оснащение железнодорожного транспорта.

1. Железнодорожный (ж.д.) транспорт и его место в

транспортной системе.

Ж.д. транспорт - универсальный вид транспорта, который находится в эксплуатации круглый год, обладает большой провозной и пропускной способностью, значительной грузоподъемностью и пассажировместимостью ТС, скоростью их передвижения, высокою степенью надежности и регулярностью перевозок.

В структуре ж.д. транспорта преобладают грузовые перевозки. Номенклатура перевозимых по ж.д. грузов насчитывает несколько тысяч наименований, но ведущее место занимают 8 групп массовых грузов: 1. Каменный уголь и кокс;

2. Нефть и нефтепродукты;

3. Черные металлы;

4. Лесоматериалы;

5. Хлебные злаки;

6. Руда всякая;

7. Строительные материалы;

8. Минеральные удобрения.

В структуре перевозок пассажиров преобладают перевозки в пригородном сообщении.

2. Из истории возникновения и развития ж.д.

Предшественниками ж.д. были так называемые колейные дороги, по которым повозки (вагонетки) перемещались с помощью людей или животных. Они использовались на рудниках и шахтах Европы еще в XVI веке.

Колея устраивалась в виде желобов в камне, бревен, брусьев. Для предохранения поверхности брусьев от износа их покрывали железными полосами, что привело к мысли делать металлические рельсы. В 1764г. - были применены чисто металлические рельсы на руднике в

Алтае инженером К.Д. Фроловым, для транспортировки руды. Он же пытался для передвижения вагонеток использовать водяное колесо с канатным приводом.

в 1788г. - ж.д. достаточно совершенную для того времени соорудили на металлургическом заводе в г.Петрозаводске, инженер Ярцов А.С. (уже был стрелочный перевоз).

в 1806-1809 г. - построена заводская дорога в г.Вознесенске (инженером Фроловым П.К. -сын) протяженностью 1867м

с конной тягой. Рельсы чугунные опирались на деревянные брусья. Для перевоза вагонеток на разветвлении был построен поворотный круг, а для разгрузки прототип эстакады. 1 лошадь перемещала 3 вагонетки.

В XVIII в. существовало немало рельсовых дорог, но пропускная и провозная способность их была незначительна, т.к. двигательной силой были животные.

Первый паровоз для ж.д. создал англичанин Тревисик в 1804г.: везли 5 вагонов с грузом и 60 рабочих, V=8км/ч.

в 1812г. англичанин Бленкинсоп построил паровоз, который имел тяговое зубчатое колесо, которое зацеплялось своими зубьями за зубья путевой рейки.

в 1813г. англичанин Брунтон построил оригинальный паровоз, который развивал тягу за счет упора в землю длинных шарнирных рычагов ("паровоз с ногами") мощность 5 лошадиных сил V=4км/ч.

Все эти паровозы были ненадежны и тихоходны.

В 1829г. англичанин Стефансон построил паровоз "Ракету", который имел трубчатый котел, обеспечивающий интенсивное парообразование.

В 1830г. "Ракета" на ж.д. между Ливерпулем и Манчестером показала скорость 21км/ч, а немного позднее 45км/ч с поездом 17т.

Вслед за Англией небольшие участки ж.д. построили Франция (1832г), Бельгия (1835г), Германия (1835г). У нас первая ж.д. была официально открыта в 1832г. 30октября между Петербургом и Царским Селом. Эта дорога не имела экономического значения, а была предназначена для увеселительных поездок Петербургской знати.

Для этой ж.д. первые вагоны были закуплены в Англии. Движение сначала осуществлялось лошадьми, но затем паровозом, тоже из Англии, хотя уже

В 1833г. уральский механик Михаил Черепанов в месте с сыном построил на Нижнетагильском заводе Демидовых "Сухопутный пароход", который двигался по чугунным рельсам со V = 13-16 км/ч, перевозил 3,5т груза.

В 1843г. было начато строительство магистрали Петербург - Москва.

в 1851г. Закончено.

Это была самая длинная в мире двухпутная ж.д. - 650 км, со сложными мостами, вокзалами, станциями, депо. Для нее нее были построены отечественные паровозы и вагоны.

После этого были построены дороги.

1868г. Москва - Курск,

1870г. Курск - Киев, 1871г. Москва - Брест,

1871 - 72г. Киев - Харьков,

1887г. Сумы - Киев,

1891г. начато строительство дороги Челябинск - Владивосток (Великий Сибирский путь). Длина 7тыс.км.

1904г. Закончено.

В 1876г. были осуществлены первые опыты по применении электрической тяги инженер Пироцким Ф.А.

В 1884г. применили телефонную связь для регулирования движения поездов инженер Голубицкий.

Вагоны были двухосные, с ручными тормозами.

В 1924г. - построен первый в мире тепловоз мощностью 1000л.с.

3. Техническое оснащение ж.д. транспорта.

Техническое оснащение ж.д. транспорта составляют: постоянные устройства и подвижной состав.

Постоянные устройства:

- ж.д. путь;

- искусственные сооружения;

- станции и другие раздельные пункты с сооружениями и ус тройствами электроэнергии и связи;

- депо;

- специальные средства регулирования и обеспечения БД, уп равления эксплуатационной работы.

Ж.Д. путь - представляет собой земляное полотно строго определенных размеров в виде насыпи или выемки, на котором размещается баластная призма из щебня, гравия или песка.

Сверху укладываются железобетонные или деревянные шпалы (за рубежом металлические), а к ним с помощью особых скреплений прикрепляются стальные рельсы.

Такую конструкцию называют классической. При проектировании и строительстве трассы ж.д. путь стремятся сделать прямым и горизонтальным, а при невозможности этого - без крутых уклонов и малых радиусов закругления.

Ж.д. различных стран мира имеют различную ширину колеи:

- нормальную

- широкую

- среднюю

- узкую.

К нормальным типам колеи относятся западно-европейская (стефаксоновская) 1435 и та, что действует по всей территории СНГ 1520мм. Используют: Канада (1435), США, Франция (1520), Мексика

(1435), Уругвай, Иран, В странах Северной Африки.

Широкая колея (двух типов - 1656 и 1600мм) является стандартной в Испании, Португалии, Ирландии, Индии, Пакистан, Аргентина, часть сети Бразилии и Австрии.

Средняя колея - 1067 - 1000мм стран Южной Африки, Австралии.

В других странах - узкая колея до 900мм (Германия).

В Японии основная сеть ж.д. имеет колею 1067мм, но новые

скоростные дороги - 1435мм.

Искусственные сооружения

- Мосты

- Тоннели

- пассажирские и грузовые платформы и т.д.

Все эти сооружения строятся с соблюдением так называемого путевого габарита или габарита приближения строений – предельное поперечное очертание. Высота габарита – 6400 мм, ширина 4900 мм. Габарит подвижного состава: высота 5300 мм ширина 3600 мм.

Для текущего обслуживания и ремонта пути содержится большой парк разнообразных путевых машин.

Для обеспечения необходимой пропускной способности и безопасности движения ж.д. линии делятся раздельными пунктами на отдельные части - перегоны. К раздельным пунктам относятся станции, разъезды, обгоные пункты, путевые посты, а при автоблокировке проходные светофоры.

Рассмотрим назначение станций из перечисленных раздельных пунктов.

Станция - это раздельный пункт с путевым развитием и устройствами, позволяющий совершать обгоны поездов, грузовые пассажирские и другие операции.

Станции являются основными отраслевыми предприятиями ж.д. транспорта, от которых в значительной степени зависит объем и качество его работы.

Станций насчитывается по всей территории СНГ около 10 тыс.,

в том числе, около 7 тыс. производящих грузовые операции.

По назначению и характеру работы станции делятся на 5-ть основных типов:

1) промежуточные;

2) участковые;

3) сортировочные;

4) пассажирские;

5) грузовые.

Промежуточные - малые, имеют минимальное путевое развитие (2-3 станционного пути, кроме главных), небольшое пассажирское здания для обслуживания пассажиров (с билетной кассой и залом ожидания), незначительное грузовое хозяйство в виде платформы для п/р и хранения грузов, устройства сигнализации и связи.

Предназначены для приема, отправления и пропуска поездов.

Расстояние между промежуточными станциями 15-20км.

Участковые станции предназначены для в основном для обработки транзитных поездов (обычно сооружались через 100-150км).

Эти станции имеют путевое развитие (10-20 путей), локомотивное депо, сооружения пассажирского и грузового хозяйства, устройства сигнализации и связи.

Сортировочные - сооружены, как правило, в пунктах переработки массовых грузовых потоков,: в районах крупных городов и промышленных центров, около морских и речных портов. Основное назначение - расформирование и формирование всех (или почти всех) грузовых поездов, проходящих через станцию.

Имеют большое количество путей (30-50 и более), которое группируются в специализированные парки (приема, отправления, сортировки и т.д.), вагоноремонтные хозяйства. На сортировочных станциях обычно размещаются локомотивные и вагонные депо, предприятия служб пути, сигнализации, связи и т.д.

Пассажирские станции - сооружаются в крупных городах и предназначены главным образом для обслуживания пассажиров. Имеют большое путевое развитие, специальный вокзал и сложнейший комплекс помещений и оборудования, локомотивное хозяйство для обслуживания пассажирских поездов, вагонное хозяйство со сложной ремонтной базой, оборудованное сигнализацией и связью.

На пассажирских станциях обычно не производят грузовые операции, за исключением обработки пассажирского багажа, приема или сдачи почты.

Грузовые - предназначены для погрузки и выгрузки грузов, перегрузку в другой вид транспорта, или из одних вагонов в другие (на пограничных станциях). Сортировочные операции выполняются постольку, поскольку эти операции вытекают из необходимости осуществления основной функции. Транзитные грузы обычно на эти станции не попадают. Грузовые станции имеют большое путевое развитие и связаны они с многочисленными подъездными путями, принадлежащими клиентуре, т.е. промышленным, торговым, сельскохозяйственным и иным предприятиям и учреждениям.

Размещают грузовые станции в крупных городах, имеющих много промышленных и сельскохозяйственных предприятий. в портах и т.д.

Грузовые операции выполняются на грузовых дворах или подъездных путях промышленных предприятиях.

Грузовые станции имеют мощное вагонное хозяйство, позволяющее осуществлять ремонт и подготовку вагонов под погрузку, локомотивное депо, п/р оборудование.

Подвижной состав ж.д. включает локомотивы, мотор-вагонный (самодвижущиеся единицы) подвижной состав, вагоны.

Локомотив представляет собой основную активную единицу, обеспечивающию непосредственно передвижение вагонов.

По роду двигателя установленного на локомотиве различают:

1. Паровозы - в качестве двигателя паровая поршневая машина, питаемая паром от котла, преобразующая тепловую энер гию парового котла в механическую;

2. Тепловоз - в качестве силовой установки применяется двигатель внутреннего сгорания (дизель);

3. Паротурбовоз - локомотив с паровым котлом, у которых силовая установка - паровая турбина;

4. Газотурбовоз - локомотив имеющий в качестве силовой установки газовую турбину;

5. Электровоз - в качестве двигателя - электродвигатель, питаемый постоянным или переменным током от контактных проводов, подвешенных над ж.д. путем.

Локомотивы разделяются на пассажирские (с высокой скоростью движения пассажирские электровозы V = 160 км/ч).

Грузовые с большой силой тяги - грузовые электровозы мощность - 6520 кВт, V = 100-110 км/ч скорость конструкционная (т.е. запланированная).

В основном применяются тепловозы и электровозы. Самодвижущиеся единицы :

мотор-вагоны, мотовозы, мотрисы и др.

В отличие от локомотивов, которые используются как тяговые единицы, не несущие на себя груз или пассажиров, мотор-вагоны выполняют роль и тяговой единицы и собственно вагона для перевозки грузов или людей.

Например: автомотриса - состоит из 1 - 2-х пассажирских вагонов и имеющая в одном из них - головном вагоне - в качестве силовой установки двигатель внутреннего сгорания.

Мотор - вагонная тяга - электропоезда (электрички) пригородного или местного сообщения.

Чаще всего электрички формируются : 1 мотор. + 1 вагон. или

1 мотр. + 2 приц. вагона.

Вагоны .

Различают грузовые, пассажирские и специальные вагоны (сумма вагонов называется парком).

Грузовые вагоны - основных типов.

1) Крытые - для перевозки грузов, требующих защиты от атмосфер ных осадков (ценные тарно-штучные).

2) полувагоны - (с высокими бортами и без крыши), используются

для перевозки навалочных грузов (руда, строительные грузы).

3) платформы - вагоны с низкими бортами или без бортов, используются для длинномерных грузов (трубы, лес) и громоздких (машины, агрегаты и т.д.).

4) Цистерны - для перевозки жидких (наливных) грузов.

5) Изотермические вагоны для перевозки скоропортящихся грузов (о вощи, фрукты и т.д.).

6) специализированных вагонов, приспособленных для перевозки определенных грузов:

транспортеры; цементовозы, полувагоны-бункера, вагоны для перевозки живности и живой рыбы, зерна; двухъярусные платформы для перевозки автомобилей и др.

4 х -осные вагоны грузоподъемностью 60-63т.

8 ми -осные полувагоны и цистерны q = 120-130т.

16-20 осей - транспортеры, предназначенные для перевозки грузов большой массы и громоздких q = 300т.

Пассажирские вагоны - цельнометаллические, 4 х осные, имеют люминесцентное освещение, принудительную вентиляцию или кондиционеры. Все вагоны и локомотивы оборудованы автосцепкой, пневмотическими или электропневматическими автотормозами.

Пассажирские вагоны подразделяются на вагоны для перевозки: 1) пассажиров,

2) почтовые,

3) багажные,

4) вагоны - рестораны.

Специальные вагоны: мастерские, пожарные, подъемные краны и т.д.

В начале одиннадцатой пятилетки были сняты с эксплуатации паровозы на магистральном транспорте, а затем и в маневровой работе. Железнодорожный транспорт при паровой тяге ежегодно расходует 30% добываемого каменного угля.

Электрификация являлась и является одним из путей ускорения роста производительности труда, повышение эффективности и качества работы ж.д. К концу 1981г. было электрофицированно 43,7тыс.

км ж.д., к концу 1986г. уже электрофицированно 50,6тыс.км ж.д. (примерно 1/3 длины электрофицированных линий мира), а на тепловозную тягу более 97 тыс.км ж.д., ею выполняется около 40% грузооборота.

Электрофицированы все наиболее крупные ж.д. узлы, обслуживающие важнейшие административные и промышленные центры страны, 70% пригородных пассажирских перевозок выполняется электропоездами .

Перевод ж.д. на электрическую и тепловую тягу улучшение экономических и эксплуатационных показателей, дал значительный народнохозяйтсвенный эффект:

1) экономия каменного угля (с 1956 по 1970г. сэкономлено 1млрд.т каменного угля), уменьшились эксплуатационные расходы на 20млрд.руб.

2) возросла (в 2-3) провозная и пропускная способность ж.д. (возросла участковая скорость движения грузовых поездов, техническая скорость, среднесуточный пробег грузового вагона). Электроснабжения ж.д. выделилось в самостоятельную отрасль хозяйства ж.д. Основными устройствами электроснабжения являются контактная сеть и тяговые подстанции, обеспечивающие передачу и трансформацию напряжения и вида (постоянного и переменного) тока от общегосударственной или ведомственной энергосети в контактную сеть.

На электофицированных ж.д. постоянного тока тяговые подстанции расположены одна от другой на расстоянии 15-20 км, на дорогах переменного тока - 40-60 км. (постоянный ток 5

Средства регулирования и обеспечения безопасности движения и

управления эксплуатационной работой включают в себя комплекс устройств автоматики, телемеханики и связи. Этот вид устройств принять называть устройствами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). Эти устройства обеспечивают автоматическое регулирование.

К средствам сигнализации :

светофоры, семафоры, сигнальные щиты, маршрутные показатели и др.

Устройства "централизации" - устройства для дистанционного централизованного управления из одного пункта диспетчерской всеми

или частью стрелок и сигналов на станциях и перегонах. Устройства блокировки автостоп - останавливающая поезд в угрожающих случаях, если машинист самостоятельно не принимает надлежащих мер.

авторегулировка - контролирует скорость поезда, и не только останавливает его, но и снижает скорость до заданного уровня, если машинист превысил установленный предел.

Средства связи на ж.д. транспорте - сложный комплекс обособленных устройств (от общегосударственной) для управления эксплуатационной работой.

Все системы связи автономны (независимы), в их цепь не могут быть подключены другие абоненты.

Связи - радио и телефонная связь.

Поездная диспетчерская (локомот. бригада - диспетчер).

Поездная межстанционная, дорожно распорядительная.