Автоматизация процесса сортировки вагонов позволяет лучше использовать техническое оснащение механизированных горок, повышает их перерабатывающую способность, исключает тяжелый ручной и опасный труд регулировщиков скорости вагонов в подгорочном парке.

В настоящее время работают три системы автоматизации регулирования скоростей (АРС) скатывания отцепов на сортировочных горках: АРС ВНИИЖТ, АРС ГТСС (Гипротранссигналсвязь) и КГМ РИИЖТ (Ростовского института инженеров железнодорожного транспорта).

Принципы эксплуатации АРС на сортировочной горке основаны на применении автоматического срабатывания замедлителей для задания нужной скорости движения отцепов при их прохождении на определённые расстояния на соответствующий путь сортировочного парка в зависимости от его заполнения. Автоматическое срабатывание замедлителей с определёнными усилиями замедления движения отцепов регулируется за счёт передачи датчиками информации о параметрах движения отцепов, их скорости и ускорения движения в зависимости от весовой категории отцепа. Для получения этих параметров применяются измерительные участки, на которых устанавливаются соответствующие датчики.

Особенностью сортировочного парка автоматизированных горок является наличие третьей тормозной позиции на путях подгорочного парка.

Системы АРС ВНИИЖТа и АРС ГТСС построены на устаревших громоздких и небыстродействующих электронных устройствах, которые не позволяют производить роспуск составов в автоматическом режиме.

Комплекс горочной микропроцессорной (КГМ) РИИЖТ основан на применении микропроцессорной техники. Принцип устройства и работы этой системы заключается в следующем.

Микропроцессорная информационно-управляемая система автоматизации процесса расформирования составов представляет собой взаимосвязанный с путевыми устройствами и исполнительным оборудованием комплекс микропроцессорных технических и программных средств. Система обеспечивает расчёт переменной скорости роспуска, контроль расцепа отцепов, управление маршрутами их движения и контроль хода роспуска, регулирование скоростей движения отцепов по всем тормозным позициям (ТП), контроль заполнения путей (КЗП), учет накопления вагонов в контролируемой зоне подгорочного парка, автоматизацию корректировок роспуска и оперативное управление. Система обеспечивает также отображения хода роспуска и оперативно-технологических данных, обмен информацией с автоматизированной системой управления сортировочной станции (АСУ СС).

При проектировании плана сортировочной горловины необходимо предусмотреть измерительный участок, который размещается за горбом горки (после вертикальной кривой) и перед первой тормозной позицией на прямом в плане пути и однообразном элементе профиля.

Длина измерительного участка принимается равной 37,5м.

Наименьшее расстояние от вершины горки до центра первого стрелочного перевода определяется как:

l_в = l_о + l_пр + а, (24 ) [2, стр.11]

где l_о - длина, необходимая для приобретения вагонами такой скорости в начале скатывания, чтобы впереди идущий отцеп успел пройти изолированную секцию разделительной стрелки до момента прихода к этой секции последующего отцепа;

l_о = 0,25i_ск + l_изм , (25) [2, стр.11]

где i_ск - уклон первого скоростного участка от вершины горки; принимается равным 50;

0,25i_ck - сумма двух тангенсов вертикальных кривых при R_в = 250 м и i_ск в ;

l_пр - длина предстрелочного участка; принимается 6м;

а - расстояние от центра стрелочного перевода до начала остряков; для перевода марки

1/6 а = 6,21м.[5]

l_о = 0,2550 + 37,5 = 50 м

l_в = 50 + 6 + 6,21 = 62,21м.

4.3 Расчет высоты горки

Высотой горки называют разность отметок головок рельсов путей на вершине горки и в расчетной точке. Высота горки должна обеспечивать добегание плохого бегуна при неблагоприятных условиях (зимой при встречном ветре) по наиболее трудному по сопротивлению сортировочному пути до расчетной точки. Положение расчетной точки определяется для горок большой мощности на расстоянии 50м за парковой тормозной позицией или на расстоянии 100м после предельного столбика. При такой высоте горки основная масса бегунов будет проходить вглубь сортировочного парка, плохие бегуны даже при неблагоприятных условиях освободят стрелки сортировочной горловины для прохода отцепов на другие пути.

Высота горки (в метрах) определяется по формуле:

Н_г=10^-3L_рw_о+w_срв)+0,23V²0,56V²nL_pw_иV²_o2g, (26) [2, стр.12]

где L_р - расчетная длина горочной горловины (расстояние от вершины горки до расчетной точки), м ;

w_о - основное удельное сопротивление движению расчетного плохого бегуна, является результатом действия многих факторов (трения осей колесных пар в буксах, трения качения между колесами и рельсами, ударов на стыках и неровностях пути); определяется по таблице 2 [5] нормативных показателей методом интерполяции.

w_{ср в} - удельное сопротивление от воздушной среды и ветра, кгс/т;

0,23V² = К_кс

- дополнительная удельная работа сил сопротивления в кривых участках пути и на стрелках на 1 градус угла поворота в кгсм/т; принимаем равным 9,0 кгсм/т;

- сумма углов поворота на всем пути скатывания вагонов до расчетной точки;

0,56² - дополнительная удельная работа сил сопротивления от ударов при проходе по стрелочному переводу; принимаем равной 20 кгсмт;

n - число стрелочных переводов на пути следования вагона; согласно выбранному типу горловины равно 6;

V_о - расчетная скорость роспуска вагонов на вершине горки; для горки большой мощности принимается равной 1,4 м/с ;

w_и - удельное сопротивление от снега и инея; определяется по таблице 5 [5];

g- ускорение свободного падения с учетом влияния вращающихся частей вагона; для плохих бегунов составляет 9,2м/с².

Для горок большой мощности положение расчетной точки определяется на расстоянии 100м от предельного столбика последнего стрелочного перевода (самого сложного по сопротивлению пути).

Расчетная длина L_р определяется по координате X последнего по ходу стрелочного перевода для выбранного типового плана головы сортировочного парка , начиная от вершины горки с учетом, что L_пс = 26,04 м и L_в=62,21 м:

L_р=62,21+191,61+26,04+100= 435,5 м.

Расчетную суточную температуру воздуха, которая при совпадении с неблагоприятным направлением ветра определяет расчетные условия проектирования горки, вычисляется по формуле:

t=t^°_ср - 11 (27) [2, стр.15]

где t^°_ср - средняя месячная температура, полученная из многолетних наблюдений и определяемая по данным метеостанций, расположенных в районе проектирования.

При t^°_ср = -22 ^о С => t = -33^о С, w₀ в соответствии с таблицей 2[5] принимаем 6,16 кгс/т.

Дополнительное удельное сопротивление движению вагонов от воздушной среды и ветра для одиночных вагонов в кгс/т определяется как:

w_{ср в} = 17,8С_хS_х273tq_брV²_р , (28) [2, стр.15]

где С_х - коэффициент воздушного сопротивления одиночного вагона, при этом С_х определяется методом интерполяции, принимаем значение 1,53;

V_р - относительная скорость отцепа с учетом направления ветра, м/с;

S_х - площадь поперечного сечения одиночного вагона; принимаем равной 9,7 м²;

q_бр - вес вагона брутто; по заданию равен 35 тонн;

t - расчетная средняя суточная температура воздуха.

0,5 , (29) [2, стр.16]

= 14⁰

V_р = V_ср V_в (30) [2, стр.16]

;

V_р = 5+6=11м/с.

w_{ср в} = (17,81,539,7273-3335)88,45 2,8 кгс/т;

H_г =10^-3435,56,16 2,8 983,275 207 435,50,491,4²29,2 =4,6 м.

Высота горки 4,6 м.

4.4 Расчет и построение профиля спускной части горки

Продольный профиль спускной части горки состоит из нескольких элементов различной крутизны.

При проектировании продольного профиля путей надвига следует перед горбом горки предусмотреть подъем, как правило, не менее 8 на протяжении не менее 50м. При этом должно быть обеспечено трогание с места полновесного состава горочным локомотивом при нахождении первого вагона у горба горки.

Проектирование профиля начинают со скоростного участка между вершиной горки и первой тормозной позицией. Длину этого участка принимают от точки перелома на вершине горки (точки, находящейся на расстоянии тангенса вертикальной кривой Т_в от вершины горки) до точки перелома профиля после первой тормозной позиции.

T_в = R_в i / 2100 = 0,125 i , (31) [2, стр.17]

где R_в - радиус вертикальной кривой, принимаем 250м;

i - алгебраическая разность уклонов сопрягаемых элементов;

T_в = 0,125( 8-(-45)=0,12553 6,625м;

Продольный профиль спускной части горки состоит из нескольких элементов различной крутизны: скоростного участка, промежуточного участка, участка второй тормозной позиции, распределительной зоны (от конца второй тормозной позиции до линии предельных столбиков) и отрезка пути от предельного столбика до расчетной точки (рис.2).

Рис. 2. Схема размещения вагонных замедлителей на спускной части горочной горловины.

Величины уклонов отдельных элементов продольного профиля определяются в зависимости от высоты горки, требующейся скорости роспуска составов, типа тормозных средств и допустимой скорости входа на них вагонов, а также применяемой системы автоматизации регулирования скоростей скатывания вагонов.

Скоростной участок делится на два элемента длиной l_ск и l_ск с уклонами i _ск и i _ск .

Длина первого скоростного участка определяется в зависимости от точки перелома профиля, поскольку перелом профиля не допускается на рамных рельсах и в крестовинах, получаем:

l_ск = L_в - а₀ - Т_в , (32) [2, стр.17]

l_ск = 62,21 - 6,21 - 6,625 = 49,77м.

Общая же длина скоростного участка составит:

l_{ск ср}=L_в +X - Т_в, (33) [2, стр.18]

l_{ск ср}=129,475м.

Протяженность второго скоростного участка составит:

l_ск = l_{ск ср.} - l_ск , (34) [2, стр.20]

l_ск = 129,475 - 49,77 = 79,7 м.

Средний уклон скоростного участка определяют из условия, чтобы очень хороший бегун на роликовых подшипниках имел скорость перед первой тормозной позицией, не превышающую максимально допускаемую скорость входа и обеспечивался необходимый интервал между вагонами на разделительных элементах до первой тормозной позиции включительно.

Средний уклон скоростного участка (в ), при условии скатывания очень хорошего бегуна определяется как:

i_{ск ср} = (V²_max - V²₀)10³ 2g₁i_{ск ср} + w_ох , (35) [2, стр.21]

где V_max = 8 м/с - максимальная допускаемая скорость входа на тормозную позицию;

V₀ = 2,4 м/с - заданная скорость роспуска вагонов, м/с;

g₁ - ускорение свободного падения очень хорошего бегуна с учетом массы вращающихся частей вагона; для ОХ бегуна 9,6 м/с²;

w_ох - суммарное удельное сопротивление очень хорошего бегуна в пределах скоростного участка в благоприятных условиях скатывания (летом при попутном ветре).

, (36) [2, стр.21]

где w^ох_о = 0,5 кгс/т - основное удельное сопротивлению движению расчетного хорошего бегуна;

C_х = 1,74 - коэффициент воздушного сопротивления одиночного вагона;

S = 8,5 м² - площадь поперечного сечения одиночного вагона;

t_ср = + 17⁰ С - заданная средняя температура теплого месяца ;

q^ох_бр = 70 т - заданный вес вагона брутто;

= 11,1⁰ - сумма углов поворота на пути скатывания вагона в пределах скоростного участка;

n_стр=7-число стрелочных переводов на пути следования вагона ;

V_р - расчетная скорость скатывания вагонов при попутном ветре:

V_р = V_ср- V_в , (37) [2, стр.21]

V_р = 5 - 6,5 = -1,5 м/с.

Скорость попутного ветра больше средней скорости, поэтому второе слагаемое в формуле (36) берется со знаком минус.

W_ох = 0,5- (17,81,748,51,5²(273+17)70) + 6,511,1140/129,475 = 2,1кс/т;

i_{ск ср} = ((8² - 2,4²)10³29,6129,475)2,1 = 26.

Высота скоростного участка определяется как:

h_{ск ср} = l_{ск ср} i_{ск ср} , (38) [2, стр.20]

h_{ск ср} = 129,475 2610^-3 = 3,37м.

Уклон второго элемента скоростного участка определяется как:

i_ск = (h_{ск ср} - i_скl_ск) / l_cк , (39) [2, стр.20]

i_cк = (3,37 - 0,04549,77) 79,7= 0,014=14 .

Далее ведем расчет профиля со стороны расчетной точки. Уклон сортировочного пути от расчетной точки до парковой тормозной позиции на расстоянии l_рт = 100 м принимается в направлении скатывания 1 .

Стрелочной зона, имеющая длину l_сз =108,79 размещается на уклоне 1,5 .

Отметка конца второй тормозной позиции по отношению к отметке расчетной остановки плохого бегуна:

h₁ = l_рт i_п + l_сз i_cз , (40) [2, стр.17]

h₁ = 1000,001+108,790,0015 = 0,163м.

Уклон второй тормозной позиции должен обеспечивать трогание с места остановленного плохого бегуна в зимних условиях. На автоматизированных горках - 5 . Разница отметок начала и конца участка второй тормозной позиции при длине этого участка l_т = 36,75м:

h_т = l_т i_т , (41) [2, стр.20]

h_т = 36,75 0,005 = 0,299 м.

Уклон промежуточного участка между началом первой и началом второй тормозной позиции (см. рис. 2) при длине этого участка

l_пром = 52,56 м.

, (42) [2, стр.21]

i_пром = 4,9 - 3,4 +0,163 +0,299 52,56 = 0,01 =10.

К проектированию принимается i_пром равное 10 ‰.

Все полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Ведомость длин, уклонов и высот элементов профиля спускной части сортировочной горки

4.5 Расчет мощности тормозных позиций

Механизированные и автоматизированные горки должны иметь три тормозные позиции.

Первая (верхняя) тормозная позиция, размещенная перед разделительной стрелкой сортировочного парка, служит для интервального торможения (торможения очень хорошего и хорошего бегунов, идущих за плохим бегуном для создания интервала между ними, достаточного для обеспечения перевода разделительной стрелки) и обеспечения допустимой скорости входа очень хорошего бегуна на вторую тормозную позицию.

Вторая (пучковая) тормозная позиция располагается перед разделительной стрелкой каждого пучка сортировочного парка и служит для прицельного и интервального торможения бегунов (обеспечение полной остановки очень хорошего и допустимой скорости соударения хорошего с вагонами в расчетной точке, равной 1,5 м/с).

Третья (парковая) тормозная позиция располагается на каждом пути сортировочного парка непосредственно за кривыми путей и служит для прицельного торможения бегунов (обеспечение остановки бегунов в требуемом месте сортировочного пути по мере его заполнения).

Суммарная мощность тормозных средств по маршруту скатывания отцепов должна обеспечивать при благоприятных условиях роспуска (летом при попутном ветре) остановку хорошего бегуна на второй тормозной позиции, с учетом торможения отцепа на первой тормозной позиции до установленной расчетной скорости входа этого бегуна на вторую тормозную позицию.

Расчет выполняется для наиболее легких по сопротивлению путей.

Максимальная энергетическая высота H_т, погашаемая всеми тормозными позициями:

H_т (H_г + h_ох ) - h_{н з} - h^с_ох , (43) [2, стр.22]

где h_{н з} = 0,09м - высота расположения низа последнего замедлителя над расчетной точкой остановки плохих бегунов;

h_ох - начальная энергетическая высота, соответствующая начальной скорости при роспуске с горки

h_ох = V²₀ / 2g₁ , (44) [2, стр.22]

h_ох = 2,3² / 29,6 = 0,28м.

h^с_ох - высота, погашаемая сопротивлениями очень хороших бегунов на длине пробега

h^с_ох = 10^-3 w^ох₀ w_{ср в}l₁ 0,0065₁ 0,02n₁^стр , (45) [2, стр.22]

w^ох₀ =0,5 кгс/т - основное удельное сопротивление очень хороших бегунов;

w_{ср в} - сопротивление среды при попутном ветре;

V_р = V_ср - V_в = - 0,8м/с;

w_{ср в}=кс/т;

l₁ = 60,96+191,61+26,04+9,4=288,01м

- длина пробега вагона на участке от вершины горки до низа последнего замедлителя;

₁ = 4,73+4,763+4+4,73+3,5+0,75+4,73+5+4,73+9,46=46,36⁰С

- сумма углов поворота на длине l₁;

n₁^стр = 6 - число стрелочных переводов на длине l₁;

h^с_ох = 10^-30,5- 0,0081288,01 0,006546,36 0,026 = 0,56м,

H_т = (3,86+0,33) - 0,09 - 0,56=3,54м.

Общее число замедлителей при их одинаковой мощности:

замедлителя.

Распределение суммарной мощности между тормозными позициями зависит от числа позиций и типа устанавливаемых замедлителей.

Минимальная мощность первой тормозной позиции должна обеспечивать такое снижение скорости очень хорошего бегуна, чтобы скорость входа его на вторую тормозную позицию не превышала максимальной:

h_т h_пр 10^-3w^ох₀ w_{ср в}l_пр 0,0065_пр 0,02n^стр_пр, (46) [2, стр.23]

где

l_пр =80,215+35,26-9,4=106,075 м

- расстояние между верхними точками первой и второй тормозных позиций;

w_{ср в} - удельное сопротивление среды на участке l_пр;

_пр = 4+9,46=13,46⁰С

- сумма углов поворота в пределах участка;

n^стр_пр = 1 - число стрелок на участке;

V_р = V_ср - V_в =5,7-6,5= -0,8м/с;

w_{ср в}=0,0081кс/т

h_т? 0,86 10^-30,5-0,0081106,0750,006513,46 0,021);

h_т?0,7м;

Максимальная суммарная мощность второй и третьей тормозных позиций должна удовлетворять условию:

h^ґґ_т + h^ґґґ_т = V²_max / 2g₁ +h_2-3 + h^с_2-3 , (47) [2, стр.23]

где h^с_2-3 - суммарная работа сопротивлений очень хорошего бегуна наотрезке от начала второй до конца третьей позиции, определяется аналогично h^с_ох с учетом сопротивлений от кривых и стрелок на участке l_2-3; средняя скорость движения отцепов на этом участке при определении w_{ср в} может составлять 5 - 6,5 м/с; принимаем 6,5м/с.

w_{ср в}=кс/т;

h_2-3 = 0,09м;

h^с_2-3 = 10^-3 w^ох₀ w_{ср в}l_2-3 0,0065_2-3 0,02n_2-3^стр,

l_2-3=124,41м;

_2-3=0,75+4,73+4,73+9,46=19,67 °С;

n_2-3^стр=3 ;

h^с_ох = 10^-3 0,5124,41 0,006519,67 0,023= 0,25м;

h^ґґ_т + h^ґґґ_т 8² / 2·9,6 + 0,39 - 0,25;

h^ґґ_т + h^ґґґ_т 3,5 м.

На первой тормозной позиции установим два вагонных замедлителя во избежание нарушения нормального роспуска во время ремонта замедлителей. ЦНИИ МПС рекомендует при комплексной механизации и автоматизации процесса сортировки вагонов учитывать дополнительную мощность второй и третьей позиций.

С учетом характеристик вагонных замедлителей и на основании выполненных расчетов подбираем следующие их типы:

Таблица 5. Типы вагонных замедлителей

Полученная суммарная мощность замедлителей на всех позициях больше Нт вследствие подбора вагонных замедлителей с конкретными значениями мощности, поэтому можно утверждать, что данная мощность подобранных замедлителей позволит затормозить вагон или отцеп при заданных условиях роспуска.

5. Краткое описание технологии работы запроектированной станции

Односторонняя сортировочная станция Д с последовательным расположением парков предназначена для приема поездов в разборку и пропуска транзитных поездов. Для выполнения заданной работы путевое развитие станции включает парк приема, сортировочный парк, парк отправления и транзитный парк.

Поезда, поступающие в переработку с направления А принимаются на пути 3а,5а парка приема, где проходят обработку по прибытию, после чего забираются горочным локомотивом для роспуска с горки. Поезда, прибывающие в разборку с направления Б, принимаются на путь 2а и после обработки по прибытию надвигаются горочным локомотивом на сортировочную горку. Путь 4а специализирован для приема поездов в переработку с направлений В и Г. После прохождения обработки по прибытию они распускаются с горки горочным локомотивом. Ходовой путь Iа служит для пропуска поездных и заезда горочных локомотивов.

На путях сортировочного парка происходит накопление вагонов на направления А, Б, В, Г и Д. После роспуска составов с горки, накопление вагонов на направление А происходит на путях 1б, 2б, 3б, 4б, 5б, 6б, 7б, 8б, 11б, 12б, 13б и 14б, откуда полновесные составы забираются маневровым локомотивом и выставляются в парк отправления. Накопление вагонов на направление Б осуществляется на путях 15б, 16б, 17б, 18б, 21б, 22б, 23б, 24б, 25б, 26б и 27б и маневровым локомотивом выставляются в парк отправления. Пути 28б, 31б, 32б и 33б предназначены для накопления вагонов направлением на В, а пути 34б, 35б и 36б - на Г. Накопление вагонов назначением Д происходит на пути 37б. Вагоны с опасными и негабаритными грузами, а также больные вагоны, накапливаются на пути 38б.

Составы на направление А выставляются из сортировочного парка в парк отправления на путь 7в или 3в, где они проходят обработку по отправлению и после заезда поездного локомотива отправляются на соответствующее направление. Составы вагонов назначением Б выставляются в парк отправления на пути 5в или 4в и после обработку по отправлению и заезда поездного локомотива отправляются. Пути 4в и 6в также предназначены для отправления поездов на направление Г. Поезда направлением В отправляются с путей 3в или 6в. Ходовые пути Iв и IIв являются ходовыми и служат для пропуска маневровых и заезда поездных локомотивов.

Поезда, проследующие станцию без переработки (транзит), с направлений А, Б, В и Г принимаются в транзитные парки на пути 2г, 3г, 4,г 5г, откуда они отправляются на соответствующие направления после обработки. Ходовыми путями являются Iг.

Работа станции организована так, чтобы обеспечивались переработка и пропуск вагонопотока с наименьшими затратами времени, наибольшая параллельность выполняемых операций и оптимальная загрузка технических средств.

Заключение

В данном курсовом проекте рассчитана и запроектирована сортировочная станция.

В ходе расчетов были разработаны две схемы сортировочной станции: с одним транзитным парком (схема 1) и с двумя транзитными парками (схема 2). Наиболее рациональной для проектирования оказалась схема 2 она полностью удовлетворяет условиям работы станции, она наиболее компактна, позволяет вести прием и отправление поездов различных направлений, и, в отличие от второй схемы, менее враждебна.

Парк приема насчитывает в своем путевом развитии пять путей, из них, один ходовой. Все пути имеют специализацию.

Сортировочный парк насчитывает 32 пути. В соответствии с выполненными расчетами для сортировочного парка принимается типовая схема № 49 с двумя спускными путями при расположении первой тормозной позиции за первой разделительной стрелкой. В районе подформирования запроектировано четыре вытяжных пути, каждый из которых оснащен своим локомотивом.

Парк отправления насчитывает 8 путей, каждый из которых имеет свою специализацию.

Станция имеет два транзитных парка (путевое развитие насчитывает пять путей), в которые поступают поезда со всех направлений, для которых не требуется переработка. Пути парков специализированы.

Исходя из данных по количеству поездов, поступающих в переработку, определен тип и мощность сортировочных устройств. Рассчитана высота сортировочной горки и спроектирован ее профиль.

Сортировочный парк оснащен тремя тормозными позициями: первая оснащена двумя вагонными замедлителями типа ВЗПГ 3 зв.; вторая тормозная позиция, как и первая оборудована двумя замедлителями серии ВЗПГ 3 зв и ВЗПГ 5 зв. На последней, третьей тормозной позиции установлен один замедлитель типа ВЗПГ 2 зв. Энергетическая высота, погашаемая всеми замедлителями составляет 4,6м, а по расчетам необходимо погасить высоту 4,286м. Полученный запас высот дает гарантию, что распущенный вагон гарантированно остановится за расчетной точкой горки.

Список использованных источников