Общий курс транспорта

Пространственное положение продольной оси пути, проходящей на уровне бровки земляного полотна, называется трассой железнодорожной линии. Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии.

Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом (рис. 1), а вертикальный разрез по трассе - продольным профилем линии (рис. 2). Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути, других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, называется полосой отвода.

Рис. 1. План железнодорожной линии:

НК - начало кривой: ВУ - вершина угла поворота;

КК - конец кривой; R - радиус кривой; - угол поворота

Рис. 2. Продольный профиль железнодорожной линии:

l - длина элемента профиля,

h - высота элемента профиля;

- угол наклона элемента профиля к горизонту

План железнодорожной линии проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых, а профиль - в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами. Основными параметрами кривой являются: угол поворота . зависящий от условий местности, радиус R, обусловленный категорией линии, длина кривой К = R / 180⁰ и тангенс, т.е. расстояние от начала или конца кривой до вершины угла поворота: Т = R*tg/2.

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения (наибольшая скорость движения в кривой в зависимости от радиуса R может быть приближенно вычислена по формуле V =4,6 R км/час), повышенный боковой износ рельсов и колес подвижного состава, удлинение линии, повышают сопротивление движению и ухудшают видимость.

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые они сопрягаются с прямыми участками с помощью переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от до радиуса круговой кривой R. Между смежными кривыми предусматриваются прямые вставки от 30 до 150 м в зависимости от категории линии и направления кривых (в одну или разные стороны).

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов элементов h и их длиной l. Крутизна измеряется в тысячных долях промиллях - ⁰/₀₀ и равна частному от деления разности отметок конечных точек элемента профиля на его длину. Так, если h = 5 м, a l = 5000 м, то i ⁼ 5/5000 = 0,001 ⁼ 1⁰/₀₀ .

Крутизна уклона создает движению поезда дополнительное сопротивление от подъема:

W_i = Q * sin = Q *tg = Q i 10^-3 ,

где Q - масса поезда;

I - число тысячных подъема.

От крутизны подъема на руководящем уклоне зависит масса состава поезда. Руководящим уклоном I_р называется наибольший затяжной уклон, на котором при движении на подъем грузового поезда расчетной массы с принятым на данной линии типом локомотива, скорость поезда установится равной расчетной для данного типа локомотива.

Величина этого уклона зависит от категории линии, топографических условий и устанавливается технико-экономическими расчетами с учетом унификации весовых норм по участкам направления.

8. Технико-экономическое сравнение вариантов при проектировании вторых путей и переустройстве.

Постройке железных дорог предшествуют изыскания и их проек-тирование. Целью изысканий является изучение условий строительства и эксплуатации будущей дороги, сбор и подготовка необходимых материалов для проектирования. Основная задача проектирования заключается в разработке наиболее рационального проекта новой железной дороги, которая бы полностью удовлетворяла потребности в перевозках с учетом их роста в перспективе.

Основным методом определения рационального решения при проектировании железных дорог является разработка нескольких конкурентноспособных вариантов и выбор наилучшего из них в результате технико-экономического сравнения. Все сравниваемые варианты должны разрабатываться на основе общих исходных данных - при одинаковых размерах движения, единых технических условиях и нормативах. одинаковых эксплуатационных требованиях.

Строительство железной дороги включает комплекс различных по назначению, но взаимосвязанных строительных и монтажных работ, в результате которых создаются железнодорожные пути и сооружения, необходимые для обеспечения перевозочного процесса. В основе организации железнодорожного строительства лежат общие для строительной индустрии принципы: плановость (строгое подчинение деятельности строительных организаций заданиям), индустриальность, комплексная механизация и автоматизация производства, поточность строительства, специализация строительно-монтажных организаций, круглогодичность производства работ.

Экономические и технические изыскания. Основы технико-экономического сравнения вариантов

Проектно-изыскательские работы на железнодорожном транспорте выполняют специальные институты бывшего МПС РФ и бывшего Министерства транспортного строительства, которые в настоящее время преобразованы в акционерные общества (АО).

Общее руководство проектными работами в системе ОАО «РЖД» осуществляет Управление строительства и эксплуатации объектов железнодорожного транспорта, в ведении которого находятся специализированные проектно-изыскательские институты (Гипротранстэи, Трансэлектропроект, Гипротранссигналсвязь и др.), а также региональные проектно-изыскательские институты - Желдорпроекты, выполняющие проектные работы по заказам тяготеющих к ним железных дорог.

Для установления экономической целесообразности и народнохозяйственной необходимости строительства новой железнодорожной линии перед разработкой ее проекта составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое содержит характеристику существующих путей сообщения района, расчеты строительной стоимости, эксплуатационные показатели различных вариантов. На их основе выбирают наиболее рациональное направление линии и пункты примыкания ее к существующей сети, обосновывают сроки строительства и развитие материальной базы.

Проектируют линии и устройства в две стадии: 1 стадия - разработка проекта, 2 стадия - рабочая документация. Для технически сложных объектов предусматривается одна стадия - рабочий проект.

Проект железной дороги - это комплексный документ, состоящий из экономической и технической частей. В экономической части определяют размеры и характер ожидаемых перевозок на расчетные годы эксплуатации (на 2,5, 10-й годы), масса поездов, коэффициенты неравномерности движения, что позволяет сделать вывод об экономической эффективности и целесообразности строительства новой линии. В технической части содержатся все проектно-сметные материалы и расчеты по обоснованию направления трассы и ее основных параметров (руководящего уклона, числа главных и полезной длины приемо-отправочных путей, вида тяги и др.), проекты земляного полотна, искусственных сооружений, верхнего строения пути, размещения раздельных пунктов и проекты станций, устройств локомотивного и вагонного хозяйства (ЛХ и ВХ), водоснабжения и канализации, сигнализации и связи, электроснабжения и зданий. Проекты, разрабатываемые на каждое сооружение, по условиям применения могут быть типовыми, повторно применяемыми, индивидуальными и экспериментальными (опытными).

Разработке проектов предшествуют обстоятельные инженерные изыскания проектируемой линии, которые подразделяются на экономические и технические.

Экономические изыскания для вновь строящихся линий:

-обоснование роли проектируемой линии и ее значения в составе существующей сети железных дорог и во взаимодействии с другими видами транспорта, определение эффективности ее строительства;

-выявление возможных вариантов направления и конечных пунктов линии для выбора наиболее целесообразного;

-установление размеров грузовых и пассажирских перевозок на проектируемой линии на расчетные сроки и определение технико-экономических показателей работы линии (грузооборот, пассажирооборот, грузонапряженность и др.).

Экономические изыскания при реконструкции существующих линий:

-выявление возможного изменения роли и значения дороги в связи с ее реконструкцией;

-определение расчетных размеров грузовых и пассажирских перевозок на реконструируемой дороге и влияние ее у3силения на работу существующей сети железных дорог и других видов транспорта в зоне реконструируемой дороги;

-установление технико-экономических показателей дороги после ее реконструкции.

Технические изыскания:

-обследование и съемка для выбора наиболее удачного расположения трассы проектируемой линии на местности;

-сбор технических данных для проектирования всех объектов железной дороги.

По соотношению руководящего уклона и уклонов местности различают вольные и напряженные ходы. Вольный ход - участок трассы, на котором средний уклон местности меньше руководящего уклона. Напряженный ход - участок, на котором средний уклон местности больше руководящего или равен ему.

На вольных ходах трассу обычно ведут по кратчайшему расстоянию, а отклонения положения трассы от заданного направления в плане вызываются только необходимостью обхода препятствий (города, заповедники, озера, болота). На напряженных ходах трасса вынужденно следует за рельефом местности, в максимальной степени используется руководящий уклон. При этом во избежание превышения допустимого уклона приходится искусственно увеличивать протяженность трассы.

Основным методом определения рационального решения при проектировании железных дорог является разработка нескольких конкурентно-способных вариантов и выбор наилучшего из них на основе технико-экономического сравнения. Все сравниваемые варианты должны разрабатываться на основе общих исходных данных при одинаковых размерах движения, единых технических условиях и нормативах, одинаковых эксплуатационных требованиях. Учитываются капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Вместе с тем учитываются качественные показатели, которые нельзя полностью оценить в деньгах (удобство поездки, градостроительные требования, а также натуральные показатели, характеризующие вовлекаемые в эксплуатацию природные богатства, сроки строительства, затраты труду при строительстве, сроки доставки грузов и др.

9. Путь и путевое хозяйство. Требования ПТЭ к железнодорожному пути. Элементы пути.

Путевое хозяйство составляет одну из важнейших отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Основные фонды путевого хозяйства составляют почти 55% общей стоимости производственных фондов железных дорог и более 17% общей численности работников железнодорожного транспорта. Путевое хозяйство включает собственно железнодорожный путь и комплекс хозяйственных предприятий и производственных подразделений, предназначенных для обеспечения нормальной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительных ремонтов.

Железнодорожным путем принято называть такой путь, на котором колеса локомотивов и вагонов движутся по особым направляющим (рельсам). Колеса удерживаются на рельсах с помощью имеющихся у них гребней. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование всех технических средств железных дорог.

Железнодорожный путь конструктивно состоит из верхнего и нижнего строений.

Верхнее строение - это рельсы, рельсовые скрепления, про-тивоугонные приспособления, шпалы (или подрельсовое основание из железобетонных плит, рам или блоков), балластный слой, стрелочные переводы и глухие пересечения, мостовые брусья, уравнительные приборы на мостах. Верхнее строение пути укладывается на нижнее строение пути.

Нижнее строение - это земляное полотно (в виде насыпей, выемок. полунасыпей, полувыемок}, мосты, трубы и лотки для пропуска воды под рельсовым путем, тоннели, подпорные стенки, галереи, укрепительные защитные устройства, переезды с сигнализацией.

Железнодорожный путь работает в трудных условиях. Он постоянно находится под воздействием подвижных нагрузок и природных явлений (ветра, температуры, влаги, органического мира). Обеспечивая непрерывность и безопасность движения поездов, путь должен служить в любое время года, дня и ночи.

10. Искусственные сооружения, их виды и назначение.

Для пересечения железной дорогой водные преград, других железных и автомобильных дорог, глубоких ущелий, горных хребтов. застроенных городских территорий, а также для обеспечения безопасного перехода людей через пути и устойчивости земляного полотна в сложных условиях возводятся искусственные сооружения.

К ним относятся: мосты, тоннели, трубы, путепроводы, эстакады, виадуки, а также подпорные стены, регуляционные сооружения, переезды.

Мост - это сооружение, возводимое над водным препятствием. Мосты состоят из опор и конструкций, перекрывающих пространство между ними. называемых пролетными строениями. Различают опоры береговые (устои) и промежуточные (быки).

Мосты классифицируются:

по числу пролетов - одно-, двух-, трех- и многопролетные;

по количеству главных путей - однопутные, двухпутные, многопутные; по конструкции - с ездой понизу, поверху или со смешанным расположением;

по материалу - металлические, бетонные, каменные, железобетонные, деревянные:

по характеру работы пролетов под нагрузкой - балочные,

арочные, рамные, висячие и комбинированные;

по длине - малые (до 25 м), средние (25-100 м), большие (100-600 м). внеклассные (более 800 м).

Бывают также разводные или подъемные мосты.

Путепровод строится для пересечения дорог в разных уровнях.

Эстакада (франц. estacade, от провансальского estaca - свая, балка) сооружается вместо насыпи на городской территории или на подходах к большим мостам.

Виадук (франц. viaduc от лат. via - дорога, путь и duco - веду) возводится вместо высоких насыпей в глубоких ущельях или оврагах.

Тоннель - это сооружение, необходимое при постройке пути под землей или под дном водного пространства. Железнодорожные тоннели бывают: по числу путей - однопутные и двухпутные; по расположению на трассе - горные, равнинные, подводные.

Горные железнодорожные тоннели пересекают горные хребты, водоразделы, отдельные возвышенности, обходят участки осыпей, оползней; снежных лавин и заносов. Такие тоннели бывают перевальные (базисные и вершинные), косогорные (петлевые и спираль ные), мысовые.

Равнинные железнодорожные тоннели в основном сооружаются в городской черте (например, глубокие вводы, соединяющие открытые участки с подземными вокзалами).

Подводные железнодорожные тоннели располагаются под русла ми рек, под дном водоемов, каналов, проливов или заливов.

Трубы устраивают вместо мостов на небольших водотоках, а также на суходолах для пропуска через насыпь ливневых и талых вод. Для пропуска через путь потока воды (водоотвода) сооружают также дюкеры. Дюкер представляет собой два колодца, расположенных с обоих сторон железнодорожного пути, соединенных трубой. При небольшой высоте насыпи и малом количестве воды вместо мос тов применяют лотки.

Подпорные стены обеспечивают устойчивость откосов земляного полотна, а галереи защищают пути от камней и снежных лавин.

Для нормального пропуска воды под мостом сооружают регуляционные сооружения, которые предохраняют устои и тело насыпи от подмыва.

Для осуществления пересечений железнодорожных путей с автомобильными дорогами в одном уровне устраивают переезды. Пере езды в зависимости от интенсивности движения железнодорожного и автомобильного транспорта делятся на четыре категории. Установ ление категории, порядок содержания и обслуживания переездов определяются соответствующей инструкцией.

Переезды подразделяются на регулируемые и нерегулируемые.

К регулируемым относятся переезды, оборудованные устройс твами переездной сигнализации, извещающей водителей транспорт ных средств о подходе к переезду поезда, или обслуживаемые де журным работником.

Переезды, не оборудованные устройствами переездной сигна лизации и не обслуживаемые дежурным работником, относятся к не регулируемым.

Регулируемые переезды оборудуют автоматическими, электри ческими или механическими шлагбаумами.

Шлагбаум (нем. schlagbaum) - устройство в виде бруса, преграждающее движение автомобилей и другого транспорта и пешеходов через железнодорожный переезд перед прохождением но нему поезда.

Автоматические шлагбаумы являются основной составляющей частью переездной сигнализации, которой оборудуются регулируемые переезды, не обслуживаемые дежурным работником. Переездная сигнализация обеспечивает закрытие движения через переезд с помощью автоматического шлагбаума при приближении к переезду поезда.

11. Нижнее строение пути. Назначение и основные требования к элементам нижнего строения пути.

Земляное полотно - это комплекс грунтовых сооружений, получаемый в результате обработки земной поверхности и предназначенный для укладки верхнего строения пути, обеспечивающий устойчивость пути и защиту его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Земляное полотно характеризуется продольным и поперечным профилями. Поперечным профилем называется разрез земляного полотна плоскостью, перпендикулярной его продольной оси. Поперечные профили делятся на индивидуальные и типовые, а последние - на нормальные и специальные. Поперечное очертание типовых профилей насыпи и выемки приведены соответственно на рис. 2.1. и 2.2. Верхняя часть насыпи, на которую укладываются балласт, шалы, рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции шириной поверху 2,3м и высотой 0,15 м, а на двухпутных - форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м.

Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси (см. рис.2.1). Отношение высоты откоса к горизонтальной его проекции называется крутизной откоса. Откосы, как правило, имеют крутизну 1 - 1,5.

Рис. 2.1. Поперечный профиль однопутной насыпи:

1 - водоотводная канава; 2 - бровка; 3 - обочина; 4 - земляное полотно; 5 - балластный слой; 6 - откос; 7 - берма; 8 - резерв;

Водоотводная канава (резерв) (см. рис.2.1) используется для отвода воды от насыпи. Берма - это оставляемая для большей устойчивости земляного полотна полоса земли между подошвой насыпи и бровкой резерва (см. рис.2.1). Ширина ее, как правило, не менее 3 м, а в местах разлива рек - не менее 4 м. На однопутных участках со стороны предполагаемого строительства второго пути берма уширяется на 4,1 м, то есть на ширину междупутья.

Водоотводные сооружения у выемок (рис. 2.2.) - кюветы, за банкетные и нагорные канавы, кавальеры и банкеты.

Рис. 2.2. Поперечный профиль однопутной выемки:

1 - нагорная канава; 2 - кавальер; 3 - забанкетная канава; 4 - банкет; 5 - кювет; 6 - балластный слой; 7 - обочина;

Кювет - канава для отвода воды, которая должна иметь ширину по дну 0,4 м и глубину не менее 0,6 м с продольным уклоном, достаточным для отвода поступающей в нее воды. Для перехвата поверхностных вод и продольного отвода их за пределы выемки устраивают нагорные канавы. Чтобы не допускать к выемке воды, которая собирается на площади от верхнего обреза до нагорной канавы, делают банкет с поперечным уклоном 0,02, а за ним забанкетную канаву. Если вынимаемый из выемок грунт не используется для сооружения насыпей, то он складывается на обрезе, образуя кавальер, высота которого, как правило, не превышает 3 м. Преграждая доступ поверхностным водам к выемке, он также играет известную водоотводную роль.

На станциях поперечные профили земляного полотна могут быть односкатными, двухскатными или пилообразными.

В случаях, когда земляное полотно может повредиться течением воды, ледоходом или дождевой водой, необходимо укреплять откосы. Откосы насыпей и выемок, а также конусы у мостов укрепляют засевом травы, одерновкой, посадкой кустарников, мощением камнем, укладкой монолитных и сборных железобетонных плит.

Для пересечения железной дорогой водных преград, других железных и автомобильных дорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также для обеспечения безопасного перехода людей через пути и устойчивости земляного полотна в сложных условиях возводятся искусственные сооружения. К ним относятся: мосты, тоннели, трубы, путепроводы, эстакады, виадуки, а также подпорные стены, регуляционные сооружения, переезды.

Типы вагонов, их назначение и устройство. Технико-экономическая характеристика вагонов. Специализация вагонного парка.

Вагонный парк состоит из пассажирских и грузовых вагонов.

Грузовые вагоны различают по типам, грузоподъемности, количеству осей. Грузоподъемностью вагона называется наибольшая масса груза (нетто), которая может перевозиться в данном вагоне. Тарой вагона считается его общая масса в порожнем состояний.

Общая масса тары и груза нетто, перевозимого в вагоне, составляет массу вагона брутто.

Парк грузовых вагонов состоит из крытых вагонов, платформ, полувагонов, цистерн, изотермических и специального назначения.

Крытые вагоны предназначены для перевозки разнообразных грузов, их сохранности и защиты от атмосферных воздействий (хлебные грузы, известь, цемент в пакетах, различные ценные грузы и др.). Эти вагоны, оснащенные соответствующим оборудованием, могут быть использованы и для массовых перевозок людей. Парк крытых в основном состоит из четырехосных вагонов грузоподъемностью 50-62 т.

Кузов крытого вагона имеет в каждой из боковых стен задвижные двери и по два люка с металлическими крышками. Люки служат для освещения и вентиляции, а также для загрузки вагонов, сыпучими грузами. Крытые вагоны последних выпусков имеют металлический кузов, уширенный дверной проем Грузоподъемность вагона 68 т., объем кузова 140 м3

Платформы (франц. plateforme, от plate - плоский и forme - форма) вагоны без кузова, которые используются для перевозки длинномерных и тяжеловесных грузов. Платформы строят с невысокими откидными металлическими бортами, приспособлениями для установки стоек. Выпускаются также четырехосные платформы, оборудованные специальными устройствами для установки и крепления контейнеров массой брутто 10, 20 и 30 т.

На платформах перевозят длинномерные, громоздкие и тяжеловесные грузы, бревна, столбы, доски и т. п. Грузоподъемность платформ последних выпусков 70--72 т. Для перевозки крупнотоннажных контейнеров массой брутто 10, 20 и 30 т выпускаются специальные четырехосные платформы, оборудованные специальными устройствами для установки и крепления контейнеров.

Крытый вагон для перевозки легковых автомобилей

Четырехосная платформа с цельнометаллическими бортами:

1-- боковой откидной борт, 2 -- ограничители бортов, 3 -- торцовый откидной борт



Специальная платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров

Полувагоны -- наиболее распространенный вид вагонов грузового парка. Они служат в основном для перевозки массовых навалочных, сыпучих грузов, таких, как уголь, руда, кокс, щебень, гравий и др. В полу кузова вдоль боковых стен предусмотрены разгрузочные люки, через которые сыпучий груз самотеком разгружается по обе стороны полувагона. Двери нужны для загрузки полувагона длинномерными грузами или самоходным транспортом. На дорогах применяют четырех - и восьмиосные полувагоны (рис. 18.4), а также оставшиеся в небольшом количестве шестиосные полувагоны грузоподъемностью 94 т с кузовом, имеющим металлическую обшивку боковых стен и торцовых дверей. Выпускаются также полувагоны с глухим кузовом без разгрузочных люков; разгрузка их производится на вагоноопрокидывателях.

Рис 18.4 Восьмиосный полувагон грузоподъемностью 125 т;

1--кузов, 2-- автосцепка, 3--двухосная тележка, 4 - тормозной цилиндр, 5-- рама кузова;



Жидкие грузы (нефть, керосин, бензин, масло, кислоты и т. п.) перевозят в цистернах.

Цистерна - (от латинского cisterna - водоем, хранилище) представляет собой резервуар (котел) цилиндрической формы, имеющий в верхней части люки для налива груза, а также для очистки и ремонта котла. В цистернах перевозят жидкие грузы (нефть, керосин, бензин, масло, кислоты и т. д.). Грузоподъемность цистерн в зависимости от числа осей (четыре, шесть, восемь) изменяется от 50 до 120 т.

Разнообразие грузов обусловливает существенные изменения конструкций цистерн.

В зависимости от перевозимых грузов цистерны могут быть разделены на две группы:

общего назначения -- для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов,

специальные -- для перевозки отдельных видов грузов.

Цистерны общего назначения в свою очередь могут подразделяться на цистерны для перевозки светлых (бензин, лигроин и т. п.) и темных (нефть, минеральные масла и т. п.) нефтепродуктов. Ввиду повышенной огнеопасности светлых нефтепродуктов и ненадежной герметичности нижних сливных приборов цистерны для перевозки этих грузов оборудуют устройствами верхнего слива (колпаками).

Рис 18. 6 Восьмиосная цистерна



В цистернах для темных нефтепродуктов предусмотрены нижние сливные приборы. В нижней части резервуара расположены устройства для слива груза. Внутренняя поверхность цистерн, в которых перевозят кислоты, покрыта защитным слоем (резиной, свинцом), предохраняющим металл от разрушающего действия, кислот. В этих же целях котлы цистерн изготовляют из кислотоупорных металлов--нержавеющей стали, алюминия. Цистерны для перевозки молока делают из нержавеющей стали, покрытой снаружи слоем тепловой изоляции.

Вязкие нефтепродукты перевозят в цистернах, оборудованных паровой рубашкой, что значительно упрощает и ускоряет слив грузов.

Скоропортящиеся грузы (мясо, рыбу, масло, фрукты и др.) доставляют в изотермических вагонах. Изотермический вагон - это холодильник на колесах. Чтобы сохранить качество продуктов при перевозке, внутри вагона поддерживается постоянная температура. Кстати, название изотермический (isos по-гречески) означает постоянный. Самые простые вагоны для перевозки скоропортящихся продуктов - это вагоны-ледники, в которых для охлаждения продуктов используют естественный лед (часто с добавлением соли, чтобы понизить температуру), сжиженные газы (например, жидкий азот), сухой лед. К изотермическим вагонам относятся также вагоны-рефрижераторы, оборудованные механической холодильной установкой и электрическим отоплением, а также рефрижераторные секции из 5 или 12 четырехосных вагонов грузоподъемностью 30 - 40 т каждый.

Вагоны специального назначения предназначаются для грузов, требующих особых условий перевозки, например, транспортеры для перевозки громоздких и тяжеловесных машин и оборудования (транспортеры - это многоосные платформы (12, 16, 20 и более осей) грузоподъемностью 130, 180, 230 и 300 т; вагоны для перевозки скота; живой рыбы; битума, цемента; легковых автомобилей; вагоны, предназначенные для технических и бытовых нужд железных дорог; вагоны-мастерские; вагоны восстановительных и пожарных поездов; думпкары; хопперы.

Думпкар - вагон-самосвал, так можно перевести это слово с английского. Такие вагоны очень удобны для перевозки сыпучих грузов - угля, песка, щебня и др. Хотя эти вагоны и носят название иностранного происхождения, строили их в России задолго до появления думпкаров, например, в Америке, При прокладке железных дорог балласт доставляли в полувагонах с опрокидывающимся кузовом.

Хоппер - вагон с откидным дном. Кузов такого вагона имеет особую форму; его торцы скошены. Поэтому сыпучие грузы, которые возят в хопперах, разгружаются через открытый люк в полу кузова "самотеком''.

Рис 18. 5 Хоппер-дозатор ЦНИИ-ДВЗ

В вагонах пассажирского парка перевозят людей, багаж, почту; к ним относятся и вагоны-рестораны, специальные вагоны (служебные, лабораторий, клубы и т. п.).

Цельнометаллический пассажирский четырехосный вагон

Пассажирские вагоны бывают дальнего, межобластного и пригородного сообщения. Вагоны дальнего следования (рис. 18.1) подразделяют на мягкие и жесткие, а по планировке -- на купейные (два - или четыре места в купе) и не купейные. В вагонах межобластного сообщения мягкие кресла расположены в общем, пассажирском салоне.

Пассажирские вагоны оборудованы устройствами отопления, вентиляции и освещения. Отопление может быть водяное или электрическое. В вагонах последней постройки применяется комбинированное водяное отопление, при котором нагрев воды может осуществляться электронагревателем и твердым топливом. Вагоны оборудованы приточной принудительной вентиляцией (подогретый и очищенный воздух подается по воздушному желобу во все отделения вагона), а также специальными установками для кондиционирования воздуха. Такие установки приготовляют воздух определенной влажности и температуры с давлением, несколько большим атмосферного, поэтому устраняется возможность попадания наружного воздуха через не плотности вагона.

Освещение в пассажирских вагонах дальнего и межобластного сообщения электрическое. Электричество для каждого вагона вырабатывается генераторами, приводимыми в действие от оси колесной пары вагона или от специального вагона-электростанции, включаемого в поезд.

На станциях и при малых скоростях следования питание вагонов электроэнергией происходит от аккумуляторных батарей, заряжаемых во время движения. За последнее время нашло широкое распространение люминесцентное освещение.

Парк пассажирских вагонов состоит в основном из четырехосных цельнометаллических вагонов, оборудованных дополнительно устройствами отопления, вентиляции, электрического освещения и др.

В каждом вагоне независимо от назначения и конструкции есть следующие общие элементы:

ходовые части, воспринимающие массу вагона и обеспечивающие безопасное и плавное его движение. К ним относятся: колесные пары (рис.2.14), буксы с подшипниками (скольжения или качения (роликовые) и рессорное подвешивание. У четырехосных и многоосных вагонов все эти части объединены в тележки;

рама вагона, воспринимающая массу кузова и находящегося в нем груза и передающая на ходовые части вертикальные и горизонтальные усилия, действующие на вагон. К раме крепятся ударно-тяговые приборы и тормозное оборудование;

кузов, предназначенный для размещения в нем пассажиров или грузов;

ударно-тяговые приборы, служащие для сцепления вагонов между собой и с локомотивом и смягчения растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых от локомотива и от одного вагона другому. К ним относятся автосцепка, винтовая сцепка и буфера;

тормоза и тормозное оборудование, обеспечивающее уменьшение скорости движения или остановку поезда. Торможение происходит за счет нажатия тормозных колодок на колеса, в результате чего между ними возникает трение, замедляющее скорость вращения колес. Применяют тормоза двух видов - автоматические и ручные. Автоматические тормоза, которыми оборудуются все вагоны, приводятся в действие машинистом. Схема устройства автоматических тормозов приведена на рис 2.15. Вдоль вагона проходит тормозная магистраль 1. Тормозные магистрали вагонов соединяются между собой с помощью меж вагонных соединительных рукавов 3 Тормозная магистраль вагона соединяется с воздухораспределителем 7 который служит для автоматического распределения воздуха при зарядке магистрали, торможении и отпуске тормозов. Воздухораспределитель соединяется с запасным резервуаром 4 и тормозным цилиндром 5. В запасном резервуаре находится сжатый воздух, который при понижении давления в тормозной магистрали переходит через воздухораспределитель в тормозной цилиндр и осуществляет торможение. Тормозной цилиндр через поршень со штоком передает усилие на систему рычагов (рычажную передачу) 9, обеспечивающих прижатие тормозных колодок 8 к колесам. Выпускной клапан 6 служит для выпуска сжатого воздуха из запасного резервуара и тормозного цилиндра в случаях, когда необходимо разрядить тормоз.

Различают полное опробование автотормозов с проверкой состояния тормозной магистрали и действия тормозов у всех вагонов и сокращенное, когда состояние тормозной магистрали проверяется на действие тормоза у хвостового вагона.

На части вагонов, кроме автоматических, устанавливаются также ручные тормоза. Они применяются как вспомогательное средство для удержания составов на месте при отцепке локомотива, а также как резервные средства торможения в случае порчи автоматических тормозов.

Рис.2.14.Колесная пара

Рис 2.15.Схема автоматического тормоза

Верхнее строение пути, его составные элементы и типы. Требования к верхнему строению пути для высокоскоростного движения поездов.

Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от колес и передачи их на нижнее строение.

Назначение верхнего строения - воспринимать, упруго перерабатывать и перераспределять по возможности равномерно на основную площадку земляного полотна динамические нагрузки колес, а также направлять колеса в движении.

На верхнее строение пути действуют: динамические вертикальные, горизонтальные, поперечные (боковые) и продольные нагрузки от колес подвижного состава; природно-климатические факторы (продольные температурные силы в рельсах, сейсмические силы, температурно-влажностные условия работы подрельсового основания и грунтов земляного полотна); собственные напряжения, возникающие в рельсах при их прокатке на заводах, укладке в кривые участки и др.

Железнодорожный путь и подвижной состав взаимодействуют друг с другом и являются единой механической системой. Движение подвижного состава сопровождается различными колебаниями от проектного положения рельсовых нитей в плане и профиле, неравномерным износом рельсов, изменениями жесткости пути по его длине неравномерностями поверхности катания колес.

Воздействие колес на рельсы складывается из статической нагрузки (массы экипажа, приходящейся на одно колесо) и дополнительных нагрузок, возникающих от колебания надрессорного строения (кузова и примерно 1/3 массы рессор), необрессоренных масс (колесных пар, букс и примерно 2/3 массы рессор) и железнодорожного пути.

К главным факторам, определяющим выбор типа верхнего строения пути, относятся следующие: грузонапряженность, нагрузка колесной пары подвижного состава на рельсы, скорость движения поездов, характеристика перевозимых грузов, местные природно-климатические условия, ремонтопригодность и экономичность конструкций в целом и др. Установлено три типа верхнего строения для главных путей (тяжелый, средний (основной) и легкий, в зависимости от его технического оснащения (типа рельса, шпал и т. д.)



Рис. 2.3. Рельс:

1 - головка; 2 - шейка; 3 - подошва;

Рельсы (рис.2.3) непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шалы и балластный слой передается на земляное полотно, а также направляют движение колес в прямых и кривых участках пути. Кроме того, рельсы используются на участках с автоблокировкой, как проводники сигнального тока, а при электротяге - обратного тягового тока.

Основные геометрические размеры (включая допуски) рельсов, их массу, химический состав металла и некоторые другие характеристики определяет ГОСТ. Промышленность выпускает три основных типа рельсов для путей нормальной колеи, основные характеристики которых приведены в табл.2.1. Буква "Р" означает слово "рельс", цифра указывает массу одного пог. м. рельса в кг (с округлением).

Таблица 2.1 Основные характеристики рельсов.

Тип рельса	Р75	Р65	Р50
ГОСТ	16210-70	8161-63	7174-65
Масса одного пог.м., кг	74,44	64,64	51,63
Размеры мм	Высота, Н	192	180	152
	ширина	головки	Поверху	72,8	72,8	70,0
			Понизу	75,0	75,0	71,9
		Подошвы	150	150	132
		Шейки	20	18	16

Стандартная длина рельсов на дорогах СНГ и Балтии состав составляет 25 м. Для сокращения числа стыков применяют бесстыковой путь, средняя часть рельсовых плетей которого при изменении температуры не изменяет своей длины, а смещаются только концевые участки плетей, имеющих длину 700-800 м.

Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами.

Скрепления разделяют на стыковые, которые соединяют рельсовые звенья между собой и состоят из накладок и рельсовых болтов с гайками и шайбами (рис. 2.4.) и промежуточные для крепления рельсов к шпалам. Последние в свою очередь бывают:

нераздельными - рельс прикрепляют к шпале костылями, шурупами или болтами одновременно с подкладкой (рис.2.5);

раздельными - рельс прикрепляют к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам болтами или шурупами (рис. 2.5);

смешанными - рельс прикрепляют к шпале вместе с подкладкой как при нераздельном скреплении и кроме того, подкладку дополнительно крепят к шпале костылями или шурупами (рис.2.5).

Между рельсами остаются зазоры для возможности их удлинения при повышении температуры. Стыки устанавливают на весу, на шпале и на сдвоенных шпалах.

На линиях с автоблокировкой на границах блок участков, рельсовых цепей в створах с входными, выходными, маневровыми и проходными светофорами устраивают изолирующие стыки, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Существует два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками и клееболтовые. Изоляция одного рельса от другого в накладках обеспечивается постановкой прокладок и втулок из фибры, текстолита или полиэтилена, а в стыке - прокладкой из текстолита или трикота.

В последнее время все шире применяются клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками склеиваются эпоксидным клеем с концами рельсов в монолитную конструкцию.

Для возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в рельсах делали овальными (больший диаметр вдоль рельса) или круглыми, но большего диаметра, чем болты. Вновь выпускаемые рельсы имеют круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.

На участках с автоблокировкой, диспетчерской централизацией и на электрифицированных линиях устраивают токопроводящие стыки для улучшения прохождения через стык сигнального тока - штепсельные рельсовые соединители из стальной проволоки, привариваемой к нерабочей грани головки рельса; для обратного тягового тока - из медного троса.

Рис. 2.4. Стыковое скрепление:

1 - накладка; 2 - болт; 3 - подкладка; 4 - костыль;

Рис. 2.5. Промежуточные скрепления:

а - нераздельные; б - смешанное;

в - раздельное (клеммно - болтовое для железобетонных шпал):

1 - рельс; 2 - костыль; 3 - подкладка; 4 - деревянная шпала; 5 - железобетонная шпала; 6 - прокладка под подкладку; 7 - прокладка под подошву рельса; 8 - клеммный прижимной болт; 9 - клемма; 10 - изоляционная втулка; 11 - плоская шайба; 12 - шайба пружинная двухвитковая; 13 - закладной болт.

Шпала (от голл. spalk - подпорка) - это опора для рельсов железнодорожного пути в виде поперечного лежня, укладываемого под оба рельса. Шпалы предназначены для восприятия давлений от рельсов, передачи их на балластное (или бетонное) основание пути и обеспечения правильного и неизменного положения рельсовых нитей в процессе длительной эксплуатации. По материалу шпалы подразделяют на деревянные, железобетонные и металлические, длина которых составляет 2,75 м с отклонениями не более + 2 см и шириной поверху 150, 160 и 165 мм. По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяются на обрезные и необрезные, Изготавливают их из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра, бука и березы.

Преимуществами деревянных шпал являются упругость материала, простота прикрепления рельсов, хорошие электроизолирующие свойства. Вместе с тем деревянные шпалы имеют и недостатки: меньший срок службы, чем железобетонные, большой расход деловой древесины на их изготовление (на изготовление 1840 шпал, укладываемых на 1 км пути требуется вырубить почти 2 Га леса).

Металлические шпалы имеют ограниченное применение (в ФРГ и некоторых тропических странах), так как им присущи такие недостатки, как повышенное трещинообразование, подверженность коррозии, электрическая проводимость.

С 1959 г. на отечественных железных дорогах началась массовая укладка типовых железобетонных шпал, которые имеют следующие достоинства: сравнительно большой срок службы (40-50 лет), однородную упругость пути по длине, хорошую устойчивость в балласте против сдвига, возможность придания целесообразной формы.

К недостаткам железобетонных шпал относятся: повышенная жесткость пути, для снижения которой необходимо применять резиновые прокладки-амортизаторы, электрическая проводимость и необходимость применения большого числа недолговечных изолирующих деталей, хрупкость и чувствительность к ударам, большая масса (250...265 кг), затрудняющая их одиночную смену.

Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах СНГ и стран Балтии применяют четыре эпюры, соответствующие укладке 1400, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.

К недостаткам железобетонных шпал относятся: повышенная жесткость пути, для снижения которой необходимо применять резиновые прокладки-амортизаторы, электрическая проводимость и необходимость применения большого числа недолговечных изолирующих деталей, хрупкость и чувствительность к ударам, большая масса (250...265 кг), затрудняющая их одиночную смену.

Балластный слой - щебеночный, гравийный, асбестовый или песчаный - обеспечивает упругую передачу давления от подвижного состава через рельсы и шпалы на площадь основной площадки земляного полотна и отвод воды от элементов верхнего строения, а также устойчивое положение рельсошпальной решетки в продольном и поперечном направлениях.

Мощность верхнего строения пути должна соответствовать грузонапряженности линии.

Рельсовая колея - это две нити рельсов, расположенных на определенном расстоянии один от другого и прикрепленных рельсовыми скреплениями к подрельсовому основанию (шпалам, плитам и др.) железнодорожного пути; служат направляющими для колес подвижного состава. Важнейшим параметром рельсовой колеи является ее ширина - расстояние между рабочими гранями головок рельсов железнодорожного пути. По этому параметру различают железные дороги с шириной колеи более 1435 мм, нормальной (1435 мм) и узкой (1076. 1000, 914, 891, 762, 750, 600мм). Дорога между Петербургом и Москвой была построена с колеей, известной всем как русская - 5 футов или 1524 мм. Эта ширина колеи просуществовала более 100 лет. Только в 1970 г. размер ее был округлен до 1520 мм.

На прямых участках и на кривых радиусом 350 м и более номинальный размер ширины колеи составляет 1520 мм, при радиусе от 349 до 300 м - 1530 мм. при радиусе 299 м и менее - 1535 мм. Величина допускаемых отклонений от установленной ширины колеи на прямых и кривых участках пути не должна превышать по уширению +8 мм и по сужению - 4мм. На участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее - по сужению - 4 мм, а по уширению +10 мм.

Порядок устранения отклонений, превышающих указанные значения, устанавливаются МПС России.

Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается.

Ширина рельсовой колеи в Европейских странах - 1435 мм, Японии - 1067 мм.

Особенностью устройства линий в кривых является возвышение наружного рельса для снижения действия центробежной силы в кривых с радиусом 4000 м и менее.

Под действием сил, которые создаются при движении поездов по рельсам и, в особенности при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения, а на однопутных линиях угон бывает двусторонний.

Наилучшим способом предотвращения угона пути является применение щебеночного балласта и раздельных промежуточных скреплений, которые обеспечивают достаточное сопротивление продольному перемещению рельсов и не требуют дополнительных средств закрепления.

Рис. 7. 12 Рис. 7. 13

Рис. 7. 12 Пружинный противостой;

Рис. 7. 13 Самозаклинивающийся противоугон

При нераздельном и смешанном скреплениях для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные противоугоны -- это пружинные (рис 7.12), представляющие собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу Самозаклинивающийся противоугон (рис. 7.13) состоит из скобы и клина с упором, который прижимается к шпале и при перемещении рельса заклинивается все сильнее Пружинные противоугоны легче клиновых, состоят из одной детали, хорошо работают как на однопутных, так и на двухпутных линиях, уход за ними требует меньших затрат рабочей силы. Противоугоны устанавливают от 18 до 44 пар на 25 - метровом звене.

С начала 50-х годов на железных дорогах все шире внедряется бесстыковой путь, являющийся наиболее прогрессивной и совершенной конструкцией. За счет устранения стыков снижается динамическое воздействие на путь, существенно уменьшается износ колес подвижного состава - и сопротивление движению поездов, что сокращает расход топлива и электроэнергии на тягу поездов. Резкое сокращение числа стыковых скреплений за счет сварки отдельных звеньев в плети дает экономию металла до 1,8 т на каждый километр пути, позволяет снизить расходы на содержание и ремонт пути. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал--на 3-- 13%, балласта (до очистки)--на 25 %, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10-- 30%.

Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Сваривают рельсы электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.

Длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно принимается не более 800 и, что соответствует длине составов специальных поездов из платформ, оборудованных роликами, которыми плети доставляются на перегон. При необходимости длину плетей увеличивают до 950 м, для чего к плети длиной 800 м на месте укладки приваривают плеть длиной 150 м. Минимальная длина рельсовых плетей равна 250 м, однако при техническом обосновании и в коротких тоннелях применяют и более короткие плети, но не менее 150 м.

Между сварными плетями укладывают две--четыре пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42; 12,38 м) для возможности сезонной регулировки длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных в путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырнымя накладками в стыковыми болтами из стали повышенной прочности.

Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоят в том, что хорошо закрепленные рельсовые плети при повышении или понижении температуры не могут изменять свою длину. Из-за этого в них возникает значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100-- 200 кН, которые в жаркую погоду могут привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз -- к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.

Существует два способа эксплуатации бесстыкового пути. Первый способ, являющийся наиболее эффективным н широко применяемым, предусматривает закрепление рельсов на постоянный температурный режим эксплуатации. Второй способ, применяемый при больших перепадах температур по сезонам года, предусматривает сезонные разрядки температурных напряжений с закреплением плетей два раза в год на летний и зимний режимы. При этом ослабляет скрепления рельсов со шпалами, начиная от концов плети, и снимают уравнительные рельсы. Снятие напряжения в плетях сопровождается удлинением или укорочением их после чего укладываются новые уравнительные рельсы длиннее или короче прежних.

Для повышения эффективности бесстыкового пути стремится к сокращению числа уравнительных пролетов, на содержание которых уходит до 25 % всех затрат на его эксплуатацию, за счет укладки плетей сверхнормативной длины (более 950 м). После многолетних опытов с 1986 г. разрешена укладка таких плетей с соблюдением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.

Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов, где к верхнему строению пути предъявляются повышенные требования. Особое внимание при этом уделяется предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов который ликвидируется шлифовкой их специальными рельсошлифовальными поездами. Путь надежно закрепляют от угона. При смешанном скреплении рельсы крепят на каждом конце шпалы пятью костылями.

Сигналы, их назначение и классификация. Значение инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации.

Сигналом называется условный видимый или звуковой знак, с помощью которого подается определенный приказ, подлежащий безусловному выполнению. Работники железнодорожного транспорта должны использовать все возможные средства для выполнения требования сигнала. На транспорте под словом обычно понимают и сигнальный прибор и его сигнальное показание. Значения сигнальных показаний, единые для всех железных дорог России,стран СНГ и Балтии, установлены Инструкцией по сигнализации на железных дорогах.

Применяемые на транспорте сигналы по способу их восприятия подразделяют на видимые и звуковые (рис. 20.1). Видимые сигналы обозначаются цветом огней, щитов, флагов, дисков; числом и взаимным положением сигнальных показаний; режимом горения сигнальных огней и формой переносных сигнальных щитов. Достоинство видимых сигналов заключается в том, что они могут быть переданы на большее расстояние, чем звуковые сигналы. По времени применения видимые сигналы подразделяют на: дневные, подаваемые в светлое время суток и сигнализирующие цветом окраски щита, флага, диска; ночные, сигнализирующие огнями установленных цветов и подаваемые в темное время суток; круглосуточные, подаваемые одинаково как в светлое, так и в темное время суток и сигнализирующие цветом, режимом горения и сочетанием огней. В тоннелях применяются только ночные или круглосуточные сигналы.

Видимы сигналы подаются светофорами, флагами, фонарями, щитами и дисками. Назначение этих приборов, их сигнальные показания, места установки и порядок пользования определены Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации.

Видимые сигналы в зависимости от сигнальных приборов, которыми их подают, делят на: постоянные (светофоры, устанавливаемые в определенных местах железнодорожного пути, и локомотивные светофоры); переносные (щиты, флаги, фонари на шестах, предназначенные для временного ограждения тех или иных участков пути и подвижного состава); ручные (флаги, диски, фонари, посредством которых подают различные команды и указания); поездные (диски, флаги и фонари для обозначения головы и хвоста поезда). В качестве постоянных сигналов на железных дорогах применяются светофоры, которые используют во всех системах железнодорожной автоматики и телемеханики. По назначению постоянные сигналы делят на основные и предупредительные. Основные сигналы ограждают станции и блок-участки на перегонах и разрешают или запрещают движение поездов по этим пунктам или участкам. Предупредительные сигналы извещают о приближении к основным сигналам и об их показаниях.

...