Основные сведения о категориях железнодорожных линий, трассе, плане и продольном профиле

Габариты на железных дорогах

Для безопасного движения поездов необходимо, чтобы локо­мотивы, вагоны и грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений, расположен­ных вблизи пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечива­ется габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава.

Габаритом приближения строений называется предельное попе­речное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны входить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устрой­ства, которые предназначены для непосредственного взаимодей­ствия с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления, повора­чивающаяся часть колонки при наборе воды и др.).

Габаритом подвижного состава называется предельное попе­речное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как груженый, так и порож­ний подвижной состав, расположенный на прямом горизонталь­ном пути.

Железнодорожные линии сооружают для освоения новых райо­нов и их природных богатств, разгрузки существующих грузона­пряженных линий, сокращения пути и времени следования пасса­жиров и грузов. Новые линии могут существенно различаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерам и харак­теру перевозок. В зависимости от этих факторов технические требо­вания и нормы, которыми руководствуются при разработке про­ектов железнодорожных линий, дифференцированы.

Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством при проектировании, предусматривают деление но­вых железных дорог колеи 1520 мм и подъездных путей на не­сколько категорий. От категории линии зависят наиболее важные параметры и технические условия ее проектирования, допустимая скорость движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии.

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в про­странстве продольной оси пути на уровне бровок земляного по­лотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость — продоль­ным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения желез­нодорожного пути и других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, носит название полосы отвода. Границы полосы отвода определяются с учетом перспективы развития путей и обозначаются специальными указате­лями (межевыми знаками).

Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении — в профиле. Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятст­вий (горы, озера, болота и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэто­му план железнодорожной линии проектируют в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а продольный профиль — в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами.

Прямые участки характеризуются длиной и направлением. Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, требует привлечения дополнительного числа сигналистов для обес­печения безопасности при выполнении работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети.

Искусственные сооружения, их виды и назначение

Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересе­чения железной дорогой водных преград, других железнодорож­ных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застро­енных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологи­ческих и гидрологических условиях.

К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тонне­ли, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи и др.

Мост состоит из пролетных строений, являющихся основани­ем для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и пе­редающих давление на грунт. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетное строе­ние включает в себя главные фермы, соединяющие их конструк­ции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верх­ний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют попе­речные балки, а к ним — продольные балки, образующие проез­жую часть.

Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего — с ез­дой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине. Разновидностями мостов являются путепро­воды, виадуки и эстакады.

Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обес­печивают независимый и безопасный пропуск транспорта благо­даря пересечению дорог на разных уровнях.

Виадуки сооружают вместо обычной высокой насы­пи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.

Эстакады создают вместо больших насыпей в горо­дах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.

Трубы применяют при пересечении железной дорогой неболь­ших водотоков или суходолов. По виду материала различают ка­менные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.

Для уменьшения сопротивления потоку воды и предотвраще­ния размывания насыпи на входах и выходах труб создают оголов­ки, расширяющиеся в направлении от трубы.

При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок со­оружают тоннели. Тоннель представляет собой искусственное сооружение для про­кладки пути под землей. Транспортные тоннели по их местораспо­ложению разделяют на горные, подводные и городские. Простран­ство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служа­щая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежа­ние обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических услови­ях — из металла.

В скальных породах в зависимости от их прочности разрешается применять вместо несущей обделки облицовочную или сооружать тоннель без обделки и облицовки.

Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом — регуляционные сооружения, состоящие из водонаправляющих груше­видных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со сторо­ны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.

В горах, в местах возможных обвалов, сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (се­левых) потоков — селеспуски.

Наиболее распространенными видами искусственных сооруже­ний являются мосты и трубы. Протяженность искус­ственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей дли­ны пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна по­чти 10%, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установлен­ной для данного участка.

Тяговый подвижной состав железнодорожного транспорта

Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществ­ляется с помощью тягового подвижного состава. К нему относятся локомотивы и моторвагонный подвижной состав.

До середины 1950-х гг. основным средством тяги на железных дорогах нашей страны оставался паровоз, в котором в качестве силовой установки используются паровые котел и машина. При сжигании в топке паровоза топлива — твердого (уголь) или жид­кого (нефть, мазут) — питательная вода в котле превращается в пар, который подается в машину, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Одним из главных недостатков паровоза является низкий КПД, составляющий 5...7%.

В настоящее время в качестве локомотивов применяют теплово­зы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями), и электровозы. Локомотивы с карбюраторными двигателями внут­реннего сгорания небольшой мощности называют мотовозами, а локомотивы с газотурбинными установками — газотурбовозами.

Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономными локомотивами, так как механическая энергия, обеспечивающая движение поезда, вырабатывается в результате сжигания топлива на самом локомотиве.

Развитие транспортной техники привело к созданию неавто­номных локомотивов и моторных вагонов. В отличие от автоном­ного тягового подвижного состава первичная (электрическая) энер­гия подводится к ним от внешних источников. На самом локо­мотиве или в моторном вагоне осуществляется лишь преобразо­вание электрической энергии в механическую энергию движения поезда.

Неавтономный тяговый подвижной состав получает питание от электростанций через тяговые подстанции и контактную сеть. При электрической тяге мощность тягового подвижного состава ограничена только мощностью внешних элементов системы элек­троснабжения, поэтому электрический подвижной состав может иметь большую мощность по сравнению с автономными локо­мотивами.

Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и те­кущий ремонт электровозов ниже, чем у тепловозов. По провоз­ной способности электрифицированные линии превосходят неэлектрифицированные железные дороги. По сравнению с тепло­возами электровозы имеют больший срок службы, их ремонт про­ще, они экологически чище.

Вместе с тем введение электрической тяги требует значитель­ных капиталовложений в устройство линий электропередачи, тя­говых подстанций и контактной сети. Однако затраты на железных дорогах с высокой интенсивностью движения быстро окупаются. Поэтому на железных дорогах России электрическая тяга нашла широкое применение на грузонапряженных линиях со сложным профилем и в пригородном пассажирском движении.

Классификация тягового подвижного состава

По роду работы локомотивы подразделяют на грузовые, пасса­жирские и маневровые. Мотор-вагонный подвижной состав, при­меняемый в пригородном движении, в отличие от локомотивов не только служит для тяги прицепных вагонов, но и используется для перевозки пассажиров.

Применение на электровозах и тепловозах с электрической пе­редачей тяговых электродвигателей позволяет использовать как индивидуальный, так и групповой привод. При индивидуальном приводе каждая движущая колесная пара соединена со своим дви­гателем. При групповом приводе движущие колесные пары, раз­мещенные в одной жесткой раме, приводятся в движение одним двигателем с использованием промежуточной зубчатой передачи.

Вес кузова современного локомотива передается на колесные пары через опоры (а иногда и вторичное рессорное подвешива­ние), рамы тележек, первичное рессорное подвешивание и буксы. Если число колесных пар не превышает шести, локомотив обычно выполняют с одним кузовом. Такой локомотив называется одно­секционным.

При большем числе колесных пар кузов локомотива оказывает­ся чрезмерно длинным, что усложняет его конструкцию и затруд­няет прохождение кривых участков пути. Поэтому многоосные ло­комотивы выполняют не с одним, а с несколькими самостоятель­ными кузовами-секциями, скрепленными друг с другом специ­альными шарнирными соединениями или автосцепками.

Расположение колесных пар в экипажной части локомотивов, род привода, передающего усилие от тяговых электродвигателей к колесным парам, и способ передачи тягового усилия принято вы­ражать осевой характеристикой, в которой цифры соответствуют числу колесных пар. В осевой характеристике знак «-» означает, что тележки не сочленены, т. е. не связаны шарнирно, и тяговое усилие от движущих колесных пар к автосцепке передается через раму кузова, которая в этом случае имеет повышенную прочность. Знак «+» показывает, что тележки сочленены, и сила тяги переда­ется через рамы тележек.

Если движущие колесные пары имеют индивидуальный привод, то к цифре, с помощью которой обозначено число осей, добавля­ют индекс «О». Так, электровоз с осевой характеристикой 3₀ + 3₀ представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и индивидуальным приводом движущих колесных пар.

Для двухсекционных локомотивов, каждая секция которых мо­жет использоваться самостоятельно, перед осевой характеристи­кой одной секции, заключаемой в скобки, ставят цифру 2. Напри­мер, осевая характеристика 2(3₀ - 3₀) относится к двухсекционно­му локомотиву, каждая секция которого имеет две несочлененные трехосные тележки и может работать самостоятельно. Если же сек­ции локомотива самостоятельно не используются, то осевая ха­рактеристика приобретает вид 3₀ - 3₀ - 3₀ - 3₀.

Различным по конструкции локомотивам и мотор-вагонным поездам принято присваивать разные обозначения в виде комби­наций букв и цифр. К основным обозначениям, характеризующим серии локомотивов и моторных вагонов, иногда добавляют бук­венные индексы для указания дополнительных особенностей. Так, электровозы имеют буквенное обозначение BЛ с цифрами (чи­слами), например 10, 11, 23, 80, и индексами в виде малых букв (к, м, р, с, у, т и т.д.). Восьмиосный электровоз переменного (однофазного) тока с реостатным торможением имеет обозначе­ние BЛ80¹, с рекуперативным торможением — BЛ80^P, электровоз постоянного тока с нагрузкой от колесной пары на рельсы, со­ставляющей 23 т, — ВЛ23.

Для серий тепловозов с электрической передачей принято бук­венное обозначение ТЭ, а с гидравлической — ТТ. В буквенное обозначение серий тепловозов, кроме грузовых, включают знак, характеризующий назначение локомотива: П — пассажирский, М — маневровый. Например, тепловоз ТЭП70 представляет собой пассажирский локомотив с электрической передачей.

Каждая секция мотор-вагонного поезда состоит из моторных и прицепных вагонов. Управляют таким поездом из кабины, распо­ложенной в головном вагоне.

Современные электровозы и тепловозы могут совершать пробег между экипировками до 1200 км, а между техническими обслуживаниями — 1200... 2000 км. В зависимости от серии электровоза за­пас песка на нем составляет 1,6...6 м³.

Дата добавления: 2013-12-14