Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бройтман_Э.З._Железнодорожные_станции_и_узлы

.pdf
Скачиваний:
3149
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
30.23 Mб
Скачать

Э.З. БРОЙТМАН

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ СТАНЦИИ И УЗЛЫ

Утверждено Департаментом кадров и учебных заведений МПС России

в качестве учебника для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта

Москва

2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебник «Железнодорожные станции и узлы» соответствует программе дисциплины «Станции и узлы». В нем подробно изложены конструкции элементов пути: верхнего строения, стрелочных переводов, земляного полот - на, современные требования к конструкциям элементов пути и современ - ные методы их защиты, укладки и содержания.

В учебнике представлены схемы всех раздельных пунктов и технология их работы в соответствии с Правилами и техническими нормами проектирования станций и узлов на железных дорогах колеи 1520 мм, рассмотрены принципы разработки конструкций горловин; указана роль станций в современных условиях работы железнодорожного транспорта; приведены современное техническое оснащение железнодорожных станций и современные методы расчета устройств станции, перспективы развития станций и всего железнодорожного транспорта.

Автор выражает благодарность рецензентам — заместителю начальника Департамента управления перевозками ОАО «РЖД» СЮ. Елисееву, главному специалисту отдела перспективного развития ж.-д. транспорта института Гипротранстэи Б.И. Ефремову и преподавателю Узловского техникума железнодорожного транспорта Н.П. Коротаевой за полезные рекомендации и замечания по рукописи, а также заместителю главного инженера Мосгипротранса Н.В. Маркиной за ценные рекомендации по разделу станций и главному эксперту Управления экспертизы Г.И. Курковой за ценные советы по содержанию п. 1.2. «Земляное полотно» и Т.Я. Бройтману за помощь в подготовке рукописи к печати.

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный путь и станции являются основными элементами хозяйства железнодорожного транспорта. Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенных для бесперебойного и безопасного движения поездов с установленными скоростями в точном соответствии с графиком движения поездов. Основ - ными элементами железнодорожного пути являются: верхнее строение, земляное полотно и искусственные сооружения.

Основные конструктивные формы железнодорожного пути и инженерные решения сохранились до наших дней. Это свидетельствует о высоком профессионализме первых проектировщиков и строителей железных дорог. Нагрузка от колес подвижного состава передается на рельс, затем шпалы, балласт и, наконец, земляное полотно, т.е. площадь, воспринимающая нагрузку, по мере удаления от контакта колеса и рельса все время возрастает. Это позволяет применять различные материалы с различной несущей способностью для сооружения железнодорожного пути (сталь, железобетон, дерево, грунт). Все элементы пути работают в сложных условиях, поэтому необходимо постоянно контролировать состояние пути, выполнять ремонт пути и заменять отдельные элементы верхнего строения пути.

Для обеспечения необходимой пропускной способности и безопасности движения поездов каждая линия делится раздельными пунктами на перегоны. Раздельными пунктами являются путевые посты, разъезды, обгонные пункты, станции, а при автоблокировке и светофоры.

Разъезды — раздельные пункты на однопутной линии, путевое развитие которых предназначено для выполнения скрещения и обгона поездов, а также для выполнения в небольших объемах пассажирских и грузовых операций.

Обгонные пункты — раздельные пункты на двухпутной линии, имеющие путевое развитие для выполнения обгона поездов. Разъезды и обгонные пункты кроме главных путей имеют один или два пути для приема поездов. В небольшом объеме на обгонных пунктах выполняются пассажирские и грузовые операции.

Вся основная работа с поездами, по обслуживанию пассажиров, работа с грузами, принадлежащими предприятиям и организациям, выполняется на станциях. В зависимости от путевого развития, объема и характера выполняемой работы станции разделяются на: промежуточные, участковые, сортировочные, пассажирские и пассажирские технические, грузовые.

Промежуточные станции выполняют прием и отправление поездов, обгон и скрещение поездов, посадку и высадку пассажиров, прием, выдачу и хранение грузов и багажа.

4

Участковые станции обеспечивают смену поездного локомотива и локомотивных бригад, формирование сборных и участковых поездов, техническое обслуживание и коммерческий осмотр поездов, ремонт локомотивов и вагонов, а также выполняют пассажирские и грузовые операции.

Наиболее мощные сортировочные станции, на которых организуется переработка вагонов, формируют все категории поездов; выполняют осмотр

иремонт локомотивов и вагонов; в небольшом объеме выполняют пассажирские и грузовые операции.

Основной работой грузовых станций является: погрузка, выгрузка, хранение грузов, прием грузов от отправителей и выдача грузов получателям, а также оформление документов.

Пассажирские станции обеспечивают посадку и высадку пассажиров; продажу билетов; прием и отправление пассажирских поездов.

Пассажирские технические станции организуют подготовку пассажирских составов, осмотр, ремонт, уборку пассажирских вагонов, снабжение вагонов топливом и водой.

Железнодорожные узлы располагаются в месте пересечения нескольких железнодорожных линий. В узлах происходит передача поездов, вагонов и грузов с одной линии на другую и пересадка пассажиров. В узле могут размещаться несколько станций: пассажирская, грузовая, сортировочная. В крупных узлах может быть несколько станций — пассажирских, грузовых, сортировочных, а также участковых и промежуточных.

На 1 января 2001 г. протяженность сети железных дорог России составила 85,8 тыс. км, в том числе двухпутных линий — 36,3 тыс км. Электрифицированных линий 41,6 тыс. км, и электрификация железнодорожных линий продолжается. За последние 10 лет, с 1991 г., электрифицировано 3,5 тыс. км. Бесстыкового пути уложено 45 537 км.

Первая железная дорога была построена в России между Петербургом и Царским Селом в 1837 г. протяженностью 26 км. В 1851 г. было открыто железнодорожное сообщение между Петербургом и Москвой. С этого времени началось массовое строительство железных дорог.

Вначале XXI в. хочется вспомнить, как начинались железные дороги и кто стоял у их истоков. В России борьба за железные дороги с самого начала приобрела не только социально-экономический, но и политический характер. В развитии нового вида транспорта видели угрозу крепостному строю.

Новый вид транспорта вызывал упорное сопротивление не только в России, но и в других странах. Когда в Англии был решен вопрос о строительстве железной дороги, в прессе началась компания по срыву строительства. Крестьян убеждали, что «новый вид транспорта вытеснит лошадей, сено и овес не найдут сбыта». Людей, занимающихся извозом, пугали полным ра - зорением. Распространялись слухи, что «огненные машины» сожгут города

исела, ужасный грохот паровозов лишит языка детей, вызовет у взрослого потерю слуха, а у коров — молока.

Не отставали от Европы и в Америке. «Общеизвестный факт, — писал один американский журналист в начале 30-х гг. XIX в., — что пассажи-

ры от быстрого движения в поездах теряют память. Многие деловые люди, по прибытии на место, забывали о цели своей поездки, им приходилось писать домой, чтобы узнать, зачем они поехали».

Важную роль в обосновании необходимости железных дорог играли такие прогрессивные офицеры корпуса инженеров путей сообщения, как П.П. Мельников, Н.О. Крафт, М.С. Волков, Н.И. Липин и другие. Они закладывали основы железнодорожной науки в России, готовили кадры будущих строителей железных дорог, а позднее возглавляли проектирова - ние и строительство железных дорог в России.

Полемика о строительстве железных дорог продолжалась бы дальше, но дело ускорил профессор венского политехнического института профессор Ф.А. Герстнер, который обратился к царю с запиской о строительстве в России сети железных дорог. Предложение было рассмотрено и принято, и в результате начала действовать первая в России железная дорога в 1837 г. между Петербургом и Царским Селом. Герстнер выполнил условие, построив опытную железную дорогу с вокзалом, рестораном и театром. Ширина колеи этой железной дороги была 1829 мм. Чтобы дорогу не заносило зимой снегом, она была построена на насыпи высотой 3 м. Опытная железная дорога доказала возможность ее эксплуатации в России круглый год.

Один из будущих руководителей железнодорожного транспорта П.П. Мельников был энциклопедически образованным человеком. Он свободно владел тремя иностранными языками, обладал глубокими знаниями в области математики и механики. В 1835 г. он издал книгу «О железных дорогах», которая стала первым учебным пособием в Институте Корпуса инженеров путей сообщения, изданным на русском языке. До сих пор мы пользуемся терминами «железная дорога», «стрелка», «разъезд», введенными П.П. Мельниковым.

В1837 г. по указанию императора Николая I П.П. Мельников был направлен в Европу и Америку для изучения опыта строительства железных дорог. Вернувшись из командировки, П.П. Мельников заявил, что железные дороги будто созданы специально для России, с ее огромными терри - ториями и холодным климатом, с длинными, морозными зимами.

Вто время в Европе и в Америке было построено достаточно много же - лезных дорог, но они были короткие и не связанные друг с другом и имели разную ширину колеи. Пользоваться такими железными дорогами было крайне сложно.

На основании изучения иностранного опыта был сделан вывод, что нужно строить сеть железных дорог с единой шириной колеи и по общему плану. Проект сооружения железнодорожной сети в России был разработан в 1852 г.

Составление проекта первой магистральной железной дороги в России Москва — Петербург было поручено инженерам П.П. Мельникову и Н.О. Крафту.

1 февраля 1842 г. был издан указ о сооружении железной дороги Санкт- Петербург—Москва, подписанный Николаем I. Понимая, что строительство железных дорог в России имеет большое будущее, был поднят вопрос об унификации ширины колеи. Была создана специальная комиссия, которая рассмотрела два варианта ширины колеи — 1524 и 1829 мм. По подсче-

там профессора Н.О. Крафта на магистрали Петербург—Москва применение ширины колеи 1524 мм давало экономию в земляных работах около 1750 тыс. руб. серебром. Комиссия рекомендовала в связи с этим установить ширину колеи в 1524 мм. С тех пор эта колея и была принята как нормальная для всех железных дорог России.

При проектировании и строительстве этой железной дороги были вы - полнены исследования для определения максимальной величины уклона, был определен и вес поезда и определена схема размещения раздельных пунктов, определена пропускная и провозная способность в зависимости от уклона. Эти исследования послужили основанием для определения пологих уклонов первой русской железнодорожной магистрали. Была разработана методика подсчета эксплуатационных расходов для этой линии, которая используется и в настоящее время.

По предложению П.П. Мельникова было принято прямое направление дороги без захода в Новгород, это предложение поддержал император Николай I. Было принято решение вести дорогу по возможно прямому направлению. Насколько прямая первая наша железная дорога, можно судить по тому, что астрономическое расстояние между Москвой и Санкт-Петербур- гом составляет 598 верст, а протяженность построенной линии оказалась 604 версты, на этой линии было построено 34 станции. Так как железная дорога проходила по кратчайшему расстоянию, она пересекала множество рек и оврагов, на ней возвели 278 искусственных сооружений, в том числе 154 моста, 69 труб и 19 путепроводов. Все большие и средние мосты имели деревянные решетчатые фермы системы Гау-Журавского. Основоположник мостостроения Д.И. Журавский за теорию расчета мостовых ферм получил полную Демидовскую премию. Мосты, построенные под его руководством, оказались необычайно прочными и простояли до замены их металлическими более 35 лет.

Первые рельсы были железными, весом 27,8 кг погонный метр и были изготовлены в Англии. В 1870-е гг. были испытаны рельсы со стальными головками и с начала 1880-х гг. стали изготавливать рельсы из стального проката. В настоящее время укладываются термически обработанные рельсы, весом 65 и 75 кг погонный метр.

Строительством самой длинной железной дороги в мире руководили выдающиеся русские инженеры путей сообщения П.П. Мельников, Н.О. Крафт, Д.И. Журавский, Н.И. Липин и другие. Работы по сооружению дороги были начаты в 1843 г. и закончены в 1851г. С вводом железной дороги время поездки из Санкт-Петербурга в Москву сократилось втрое (по сравнению со временем движения по шоссе). Уже в первый год было перевезено по железной дороге 780 тыс. пассажиров и более 163 800 т (10 млн пудов) грузов.

Вскоре после сооружения магистрали Петербург—Москва была построена дорога Петербург—Варшава. После отмены крепостного права в результате реформы 1861 г. строительство железных дорог стало продвигаться быстрыми темпами. В эти годы были построены: железная дорога Поти— Тифлис (1866—1872 гг.) (с пересечением отрогов Кавказского хребта), в Средней Азии

втруднейших условиях — в песках пустыни — Закаспийская дорога Красно- водск—Самарканд (1880—1888 гг.), в районе вечной мерзлоты — некоторые участки Транссибирской магистрали (1891—1903 гг.).

Кначалу первой мировой войны была создана железнодорожная сеть, занимающая по протяженности первое место в Европе. После окончания гражданской войны продолжилось развитие сети. За период с 1918 по 1940 гг. было построено свыше 35 тыс. км новых железных дорог: в том числе Казань— Екатеринбург, Нижний Новгород—Котельнич, Петропавловск—Курорт Боровое— Акмолинск—Караганда—Балхаш, Волочаевка—Комсомольск-на- Амуре. В то же время ведется реконструкция существующих линий. Укладываются вторые пути, с 1920-х гг. началась электрификация железных дорог.

Споявлением первых железнодорожных линий появились первые железнодорожные станции. На линии Петербург—Москва были построены 34 станции. Первые станции имели небольшое число путей, их схемы были несовершенны. Возможностей для дальнейшего развития станций не было, так как возводились фундаментальные здания с одной и другой стороны путей. Полезная длина приемо-отправочных путей составляла 220—320 м. На некоторых первых железнодорожных линиях приемо-отправочные пути делали тупиковыми. Тупиковые пути начали перестраивать в сквозные уже

вначале XX в. С увеличением мощности локомотивов увеличивалась весовая норма поездов, что привело к удлинению полезной длины приемоотправочных путей. В начале XX в. она составляла 480—640 м.

Первыми сортировочными станциями, на которых для расформирования поездов была сооружена горка, стали станции Ртищево (1899 г.) и Кочетовка (1901 г.). В 1908—1910 гг. были построены сортировочные станции на Московском (Лосиноостровская, Люблино, Ховрино, Перово), Петербургском и других узлах. Станция Люблино была первой станцией, построенной по классической схеме с тремя последовательно расположенными парками в обеих системах.

Впериод с 1900 по 1914 гг. были начаты работы по развитию узлов с увеличением объема перевозок, сооружением новых сортировочных станций, примыканием новых линий.

В1925—1927 гг. выполнялись работы по развитию узлов: Московского, Ростовского, Горьковского и ряда других. В эти годы была начата электри - фикация пригородного движения в крупных узлах.

В1930—1934 гг., в связи с развитием промышленности на Урале, в Кузбассе, Караганде и др. были сооружены узлы: Магнитогорск, Карталы, Новокузнецк, Караганда и др. В Новосибирском узле — крупная сортировочная станция Инс-кая. С 1929 по 1940 гг. реконструируются узлы: Днепропетровский, Куйбышевский, Брянский, Ярославский, Тульский, Киевский и многие другие.

Свведением более мощных локомотивов (ФД, СО) увеличились составы поездов. Длина путей в 640 м оказалась недостаточной, и она удлиняется вначале до 720 м, а затем на грузонапряженных линиях до 850 м.

В1934 г. на станции Красный Лиман было положено начало работам по реконструкции сортировочных станций с механизацией горок. К 1940 г. было механизировано 39 горок.

8

Впериод Великой Отечественной войны развивались станции в связи со строительством важнейших для страны железнодорожных линий: Печорской, Карталы—Акмолинск, Казань—Ульяновск—Сызрань—Саратов—Иловля и др. В эти годы увеличились объемы перевозок железных дорог в районах Поволжья, Урала, Западной Сибири. Чтобы обеспечить перевозки, развиваются узлы Новосибирский, Челябинский, Пензенский, Вологодский и др.

Во время войны было разрушено 65 тыс. км железнодорожных линий, многие крупные железнодорожные узлы, 4100 станций, 2573 вокзала, 13 тыс. мостов и др. устройства. Уже во время войны были выполнены работы по восстановлению железных дорог, но особенно темп восстановительных работ увеличился после окончания войны. Продолжилось и развитие сети.

Впоследующие годы строятся новые линии с сооружением новых станций и развиваются станции в местах примыкания новых линий к существующим. Построены линии Магнитогорск—Белорецк, Тайшет—Абакан, Тю- мень—Тобольск и многие др. Построена Байкало-Амурская магистраль протяженностью 3100 км от Лены до Комсомольска-на-Амуре.

Развиваются станции с целью повышения пропускной и перерабатывающей способности — Челябинск, Кинель, Дема, Ярославль Главный. Развиваются узлы Московский, Свердловский, Саратовский. Удлиняются пути до 850—1050 м, сооружаются самые крупные станции на сети железных дорог — Орехово и Бекасово, выполняется реконструкция локомотивного хозяйства, выполняется автоматизация сортировочных горок.

С70-х гг. XX в. начинается автоматизация железнодорожного транспорта. Создаются автоматизированные системы управления, в первую очередь, в работе сортировочных станций.

Втрудные 90-е гг. работы по развитию и реконструкции транспорта не проводились. В настоящее время выполняются работы по развитию ж. -д. транспорта, в частности, Санкт-Петербургского узла: удлиняются пути до 1050 и 1500 м, развивается станция Санкт-Петербург-Сортировочный-Мос- ковский, строится пассажирская станция Ладожская и новый пассажирский вокзал Ладожский. Укладываются вторые пути на участке станции Ладожс- кая—Горы. Выполняется электрификация линии Мга—Гатчина—Веймарн— Ивангород с развитием станций.

Строятся новые (Усть-Луга) и реконструируются существующие морские порты (Туапсе, Новороссийск, Автово), новые пограничные станции (Чернышевская) и выполняется реконструкция пограничных станций (Светогорск, Ивангород).

Начинается программа комплексной реконструкции сортировочных станций, включающей и удлинение путей и автоматизацию работы станции (Инская, Бекасово).

Вводятся новые системы контроля технического состояния вагонов, ко - торые позволят удлинить участки проследования вагонов без осмотра.

Для лучшего управления, контроля и оперативного вмешательства в работу железных дорог создана система ЦУП (Центр управления перевозками), которая работает в реальном масштабе времени. Информация о погру-

женном или выгруженном вагоне, о передаче вагонов по стыкам, о движе - нии пассажирских поездов тут же поступает в систему.

На специальном табло отображается перевозочный процесс и показате - ли работы сети.

Также в реальном масштабе времени в ЦУПе отображается функционирование важнейших сортировочных станций сети: Санкт-Петербург-Сорти- ровочный-Московский, Ховрино, Люблино, Орехово-Зуево, Бекасово и др.

Работает система контроля погрузки и продвижения наливных грузов. Первый поезд от Петербурга до Москвы находился в пути 21 ч 45 мин.

Максимальный вес товарных поездов составлял 288 т (18 тыс. пудов). Средние технические скорости первых поездов: пассажирских — 30 км/ч, товарных — 15 км/ч.

В настоящее время «Красная стрела» в пути находится 7 ч 55 мин, скоростные поезда проходят расстояние до Санкт-Петербурга за 4 ч 30 мин. Вес грузового поезда достигает 6500 т.

Глава 1 ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО

1.1. Трасса, план и профиль пути

План местности в горизонталях. Для того чтобы разместить наиболее рационально вновь строящиеся сооружения или устройства (мосты, здания, станции и т.д.), необходимо иметь изображение местности на чертеже. Для этого делают на местности измерения и составляют ее план со всеми необходимыми данными.

Рельеф местности на планах изображают особыми линиями, которые называют горизонталями. Горизонтали — это контуры фигур, получаемых от воображаемого пересечения местности горизонтальными плоскостями, отстоящими друг от друга на одинаковом расстоянии (1 м, 5 м, 10 м). Для построения горизонталей соединяют точки с одинаковыми отметками.

Отметкой называется расстояние по высоте от какого-либо уровня до точки местности. Отметки различают абсолютные и относительные. Абсолютные — измеренные от уровня Балтийского моря, который считают неизменным. На практике часто пользуются относительными отметками. Относительные отметки — это расстояния по высоте, измеренные от условного уровня до точек местности. Условный уровень фиксируется неизменными точками — реперами (металлическими марками на фундаментах зданий, опорах мостов и др.).

План местности в горизонталях дает полное представление о рельефе местности и позволяет выбрать наиболее рациональное расположение железнодорожной линии, станции, путепроводной развязки. Планы в гори -

зонталях составляют в масштабе 1:10 000, 1:5000, 1:2000, 1:1000.

По плану местности в горизонталях можно:

-составить профиль местности в заданном направлении;

-провести линию заданного уклона;

-провести водораздельные и водосливные линии.

Составление профиля местности в заданном направлении. Например, тре-

буется по плану местности в горизонталях (рис. 1.1) построить профиль по направлению МН. Для этого на произвольно взятой прямой КЛ от начальной точки а в принятом горизонтальном масштабе откладывают расстояния до точек б', в' г\ д', е\ ж', равные расстояниям до точек а, б, в, г, д, ж на плане в горизонталях. Из точек а' б', в', г', д', е\ ж'восстанавливают перпендикуля-

11