ТРАНСВУЗ-2015.Часть 2

Ремонт и динамика подвижного состава

состояния), биологический возраст, а также характеристики, косвенно относящиеся к трендовой части – артериальное давление, вариативность сердечного ритма и т.п.

С учетом специфики данных, был избран метод классификации, при этом проведен выбор метода выделения классов, разработка алгоритма определения должного количества классов, разработка методики интерпретации классов и формирование правил диагностики состояния [7].

В ходе работы выяснилось, что существуют «зоны неопределенности», когда по различным показателям один и тот же оператор может попадать в разные группы уровня функциональной надежности. Поэтому было решено свести все показатели в один, который однозначно свидетельствовал бы о статусе оператора. Получено уравнение дискриминирующего правила классификации с использованием показателей уровня физического состояния, биологического возраста и артериального давления диастолического. Такое уравнение позволяет получать количественную оценку уровня функциональной надежности человека-оператора, и таким образом проводить ее контроль, а также включать в состав интегральной оценки уровня профессиональной надежности.

Список литературы

1.Анализ состояния безопасности движения в структуре Укрзализныци в 2014 году. Киев. 2015.

2.Щебланов, В. Ю. Надёжность деятельности человека в

автоматизированных системах и ее количественная оценка [Текст] / В. Ю. Щебланов, А. Ф. Бобров // Психол. журн. – 1990. – № 3. – С. 60 – 69.

3.Шалимов, П. М. Функциональные резервы и функциональная надежность человека / П. М. Шалимов // Успехи физиологических наук. – 1995. – № 1. – С. 111–112.

4.Защита и спасение человека в авиации (эколого–гигиенические и

150

ТРАНСВУЗ – 2015

движения поездов [Текст]: автореф. дис. канд. мед. наук: 14.00.07 / Е. А Карауловская. – Нижний Новгород, 2007 25 c.

6.Брусенцов, В. Г. Оценка функциональной надежности локомотивных бригад в процессе предрейсового контроля. / В. Г. Брусенцов В. Г. Пузырь, В. Н. Самсонкин // Залізничний транспорт України. №1. 2008. с. 3-5.

7.Богомолов, А. В. Диагностика состояний человека. Математические

подходы [Текст] /А. В. Богомолов, Л. А. Гридин, Ю. А. Кукушкин, И. Б. Ушаков. – М.: Медицина, 2003. – 461 с.

УДК 621.33:629.4-592:629.4.016.1

Э.-А. Алтангэрэл

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА УЛАН-БАТОРСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ В УСЛОВИЯХ ЕЕ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

Показано, что при электрическом рекуперативном торможении по сравнению с пневматическим повышается плавность движения поезда, уменьшаются продольнодинамические силы, снижается вероятность обрыва автосцепных устройств и схода вагонов в грузовых поездах, сокращается времени движения на спусках, повышается пропускная способность участков, достигается значительная экономия тормозных колодок и электрической энергии.

На безопасность движения поездов влияют многие факторы, основными из которых являются конструкция и прочность подвижного состава и пути, параметры нагрузочных режимов локомотивов и вагонов, условия движения поездов, техническое состояние всех устройств, непосредственно связанных с движением поездов, и т. п. В свою очередь, например, параметры нагрузочных режимов локомотивов и затраты энергии на тягу зависят от массы, скорости и режимов движения поездов, профиля и плана пути участка, климатических факторов и др. При обеспечении нормальных условий движения поездов, технического состояния всех устройств и нагрузочных параметров безопасность движения поездов во многом зависит от вида и эффективности их тормозов. Повышение безопасности движения поездов и снижение

151

Ремонт и динамика подвижного состава

энергозатрат на тягу позволяют уменьшить эксплуатационные расходы и повысить эффективность перевозочного процесса.

Внастоящее время на Улан-Баторской железной дороге применяется тепловозная тяга, в условиях которой безопасность движения поездов определяется в основном пневматическими автоматическими тормозами. При пневматическом торможении в грузовых поездах, особенно повышенной массы

идлины, возникают большие продольно-динамические силы, способные вызвать обрыв автосцепных устройств и выдавливание вагонов. С целью уменьшения продольно-динамических сил в таких поездах разрабатывают и применяют различные устройства, которые наряду с положительными аспектами имеют определенные недостатки.

Всвязи с увеличением объема перевозок, массы и скорости движения поездов возрастает актуальность электрификации Улан-Баторской железной дороги. Электрическая тяга обладает многими преимуществами, одним из которых является возможность применения электрического, прежде всего, рекуперативного торможения.

Как известно, рекуперативное торможение обычно применяют на спусках для поддержания установившейся скорости движения поезда V, близкой к максимально допустимой на данном перегоне. В этом случае на поезд действуют следующие силы [1]: сила от уклона Wi; сила основного сопротивления движению Wo; касательная тормозная сила электровоза Вк (рис. 1, а). С целью упрощения будем считать, что сила дополнительного сопротивления движению от кривых Wr учитывается в силе основного сопротивления движению. При этом тормозная сила электровоза определяется разностью сил Вк = Wi – Wo.

Рис. 1. Схема действующих на поезд сил

152

ТРАНСВУЗ – 2015

В режиме тяги при движении поезда на подъеме касательная сила тяги электровоза Fк равна сумме сил от подъема Wi и основного сопротивления движению Wo, то есть Fк = Wi + Wo. Следовательно, при его движении поезда с какой-либо скоростью V на спуске крутизной i тормозная сила Вк рекуперативного тормоза электровоза меньше его силы тяги Fк при движении с такой же скоростью на подъеме такой же крутизны на удвоенную величину силы основного сопротивления движению Wo, то есть Вк = Fк – 2Wo (рис.1, б).

Таким образом, при прочих равных условиях в режиме рекуперативного торможения электровоза его мощность и ток значительно меньше, чем в режиме тяги. Но нужно иметь в виду, что при высокой скорости движения на спуске большой крутизны требуется большая мощность рекуперативного тормоза и, когда ее недостаточно, приходится использовать пневматическое торможение.

Рекуперативное торможение поездов наиболее целесообразно использовать вместо пневматического для поддержания установившейся скорости движения на спусках с тем, чтобы не превысить допускаемую скорость. Основные условия правильного и безопасного применения электрического торможения заключаются в том, чтобы не превысить максимальную тормозную силу электровоза по условиям выдавливания вагонов из состава и по условиям сцепления колес электровоза с рельсами с целью предотвращения юза и образования так называемых ползунов на поверхностях катания колес.

Согласно Правилам тяговых расчетов (ПТР) [2] при электрическом торможении в голове поезда с гружеными вагонами при нагрузке на ось вагона свыше 12 т максимальная тормозная сила электровоза по условиям устойчивости вагонов от выжимания допускается не более 980 кН (100 тс). Максимальная тормозная сила электровоза по условиям сцепления его колес с рельсами в режиме электрического торможения определяется коэффициентом сцепления, который при рекуперативном торможении принимается равным 0,8 от коэффициента сцепления в режиме тяги.

С использованием формул и нормативов ПТР [2] рассчитаны и в табл. 1 приведены показатели торможения грузового поезда массой 6000 т из 4-осных вагонов на подшипниках качения с нагрузкой на ось вагона 22 т при движении на звеньевом пути с различными скоростями V на спусках разной крутизны i.

153

Ремонт и динамика подвижного состава

При электрическом рекуперативном торможении предусматривается движение поезда с установившейся скоростью, а при пневматическом торможении – движение с замедлением -0,3 м/с2.

Таблица 1

Показатели торможения грузового поезда массой 6000 т при электрическом рекуперативном и пневматическом торможении

154

Анализ полученных данных показывает, что максимальная тормозная сила электровоза при электрическом рекуперативном торможении с грузовым поездом массой 6000 т при движении на спусках крутизной до 10 ‰ с установившейся скоростью достигает 500-530 кН, то есть не превышает допустимого значения 980 кН (100 тс) для грузовых груженых поездов с массой на ось вагона 12 т и более [2]. При возрастании скорости требуемая тормозная сила электровоза несколько снижается из-за увеличения основного сопротивления движению.

В настоящее время на вновь выпускаемых электровозах предусматривается ограничение тормозной силы электрического тормоза 500 кН при движении с любыми поездами, в том числе гружеными. Следовательно, как показывают результаты расчетов в табл. 1, это ограничение практически не нарушается при рекуперативном торможении с установившейся скоростью движения грузовых поездов массой до 6000 т на спусках крутизной до 10 ‰.

При регулировочном пневматическом торможении грузового поезда массой 6000 т тормозная сила достигает 1910-2450 кН, то есть существенно превышает тормозную силу рекуперативного торможения. Следовательно, при пневматическом торможении из-за значительно большей тормозной силы возрастает вероятность выдавливания и схода вагонов, а также обрыва автосцепных устройств, особенно при экстренном торможении. Разумеется, для остановки поезда обязательно требуется пневматическое торможение.

Большим преимуществом электрического рекуперативного торможения является возврат выработанной электрической энергии в контактную сеть, которая потребляется другими поездами в режиме тяги. По данным таб. 1 на рис. 2 построены зависимости аэр(V, i), из которых видно, что удельный возврат

155

Ремонт и динамика подвижного состава

электроэнергии при рекуперативном торможении грузового поезда массой 6000 т на спусках крутизной до 10 ‰ достигает 180-190 кВт∙ч/104 т∙км. Разумеется, в целом на электрифицированном полигоне железной дороги средний удельный возврат энергии будет значительно меньше, но тем не менее, на некоторых тяговых плечах относительный возврат электроэнергии при рекуперации достигает 15-20 % и более.

Рис. 2. Зависимости удельного возврата электроэнергии при рекуперативном торможении электровоза от скорости движения и крутизны спуска

В заключение отметим основные преимущества электрического рекуперативного торможения по сравнению с пневматическим: высокая плавность движения поезда; значительно меньшие продольно-динамические силы; меньшая вероятность обрыва автосцепных устройств и схода вагонов в грузовых поездах, то есть более высокая безопасность движения, обусловленная также наличием второго тормоза; сокращение времени движения на спусках за счет поддержания более высокой скорости и повышение пропускной способности участков с перевалистым (холмистым) профилем пути; экономия тормозных колодок и электрической энергии.

156

ТРАНСВУЗ – 2015

Таким образом, электрификация Улан-Баторской железной дороги позволит наряду с пневматическим торможением поездов применять электрическое рекуперативное торможение, за счет этого значительно повысить безопасность движения поездов, уменьшить энергозатраты на тягу поездов и в целом эксплуатационные расходы.

Список литературы

1. Осипов, С. И. Теория электрической тяги / С. И. Осипов, С. С. Осипов, В. П. Феоктистов. – М.: Маршрут, 2006. – 436 с.

2. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985. –

287 с.

УДК 656.2:338.5:629.4

П. В. Лапин

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЖАРНЫХ ПОЕЗДОВ

В статье исследуются технические средства ликвидации последствий железнодорожных транспортных происшествий в условиях рыночной экономики и реформирования железнодорожного транспорта. Определены роль и место технических параметров в системе поддержания оперативной готовности парка пожарных поездов. Показано, что аварийно-спасательные подразделения железнодорожного транспорта должны рассматриваться не только с точки зрения их боевой эффективности, но и в связи с необходимостью рационализации расходов на их содержание и эксплуатацию. Анализируется статистика выездов пожарных поездов украинских железных дорог за последние годы. Приводится структура расходов на содержание пожарного поезда. Описываются факторы, определяющие экономическую и техническую эффективность пожарных поездов Российской Федерации, Украины, европейских стран.

Железнодорожный транспорт является важнейшей базовой отраслью экономики любого государства, обеспечивает его внутренние и внешние транспортно-экономические связи и потребности населения в перевозках. Деятельность железнодорожного транспорта, как части единой транспортной

157

Ремонт и динамика подвижного состава

системы страны, способствует нормальному функционированию всех отраслей общественного производства, социально-экономическому росту и международному сотрудничеству [1].

Безопасность перевозочного процесса и безаварийная работа железнодорожного транспорта являются определяющими факторами интенсивного развития и нормального функционирования железнодорожной отрасли, повышения ее престижа и востребованности услуг железнодорожников на рынке грузовых и пассажирских перевозок [2].

Общепринятым считается, что абсолютной безопасности на транспорте не существует. Транспортные происшествия на железной дороге встречаются во всех континентальных государствах, в течение всего времени существования этого вида транспорта.

Опыт ликвидации последствий железнодорожных транспортных происшествий (ЖТП), случившихся на железных дорогах Российской Федерации, Украины и многих стран мира, свидетельствует о том, что они, как правило, сопровождаются многочисленными человеческими жертвами, значительным материальным ущербом и наносят большой вред окружающей среде [3].

Для осуществления действенных мероприятий по ликвидации железнодорожных транспортных происшествий, в условиях дефицита времени, нарушения графика движения поездов и увеличения ущерба железным дорогам необходимы определенные технические средства и подготовленный к их использованию персонал.

К силам и средствам реагирования на угрозы транспортных происшествий на железнодорожном транспорте, помимо принадлежащих к министерству по чрезвычайным ситуациям, относятся специализированные железнодорожные подразделения: пожарные и восстановительные поезда, аварийно-полевые команды, дрезины и автомобили для восстановления пути (путевые машинные станции) и устройств электроснабжения, вагоны и автомобили ремонтно-восстановительных летучек связи и т.д.

Анализ ликвидации железнодорожных транспортных происшествий в Российской Федерации и Украине показывает, что пожарные поезда в целом способны выполнить поставленные перед ними задачи [1, 2]. Однако, существующие технические ограничения работы пожарных поездов, которые в

158

ТРАНСВУЗ – 2015

большинстве своем разрабатывались еще в условиях социалистического хозяйствования, не учитывают экономические условия современного ведения железнодорожного хозяйства, в результате чего совокупный ущерб от железнодорожных транспортных происшествий возрастает.

Пожарные поезда и другие силы и средства ликвидации ЖТП находятся в полном хозяйственном ведении железной дороги, к которой они приписаны. При этом железная дорога, как хозяйствующий субъект, несет расходы по их поддержанию в надлежащем состоянии боевой готовности, платит предусмотренные законом налоги, различного рода сборы и платежи. В табл. 1 приведена типовая структура расходов на содержание одного пожарного поезда украинскими железными дорогами в год.

Таблица 1

Печень расходов на содержание одного пожарного поезда в ценах 2014 г. (украинская гривна)

Учитывая тот факт, что украинскими железными дорогами сегодня эксплуатируются 50 пожарных поездов, средства, выделяемые на их содержание, существенны для бюджета. Следовательно, встает вопрос о том, что организационно-технологические мероприятия и технические средства ликвидации последствий железнодорожных транспортных происшествий, в

159