Окжд. Лекция по ОКЖД. Общие сведения о железнодорожном транспорте Характеристика железнодорожного транспорта и его место в транспортной системе
 Скачать 2.48 Mb.
|
|
Раздел 1. Общие сведения о железнодорожном транспорте Характеристика железнодорожного транспорта и его место в транспортной системе Железнодорожный транспорт в Российской Федерации является составной частью единой транспортной системы страны. Железнодорожный транспорт во взаимодействии с организациями других видов транспорта призван своевременно и качественно обеспечивать потребности физических лиц, юридических лиц и государства в перевозках, способствовать созданию условий для развития экономики и обеспечения единства экономического пространства на территории Российской Федерации. Функционирование железнодорожного транспорта осуществляется, исходя из следующих принципов: устойчивость его работы; доступность, безопасность и качество оказываемых услуг; развитие конкуренции; согласованность функционирования единой транспортной системы. Основное назначение железнодорожного транспорта – это транспортировка (перемещение) в вагонах по железнодорожному пути пассажиров, грузов, багажа (вещей пассажиров, принятых для перевозки) и грузобагажа (объектов, принятых от физических или юридических лиц для перевозки). Железнодорожный транспорт в Российской Федерации является составной частью единой транспортной системы страны. Железнодорожный транспорт подразделяется на: железнодорожный транспорт общего пользования — производственно-технологический комплекс, включающий в себя инфраструктуру железнодорожного транспорта, железнодорожный подвижной состав, другое имущество и предназначенный для обеспечения потребностей физических лиц, юридический лиц и государства в перевозках на условиях публичного договора, а также выполнения других работ (услуг), связанных с перевозками; железнодорожный транспорт необщего пользования — совокупность производственно-технологических комплексов, включающих в себя железнодорожные пути необщего пользования, здания, строения, сооружения, в отдельных случаях железнодорожный подвижной состав, а также другое имущество и предназначенный для обеспечения потребностей физических и юридических лиц в работах (услугах) в местах необщего пользования на основе договоров или для собственных нужд; технологический железнодорожный транспорт организаций, предназначенный для перемещения товаров на территориях указанных организаций и выполнения начально-конечных операций с подвижным составом для собственных нужд. Инфраструктура железнодорожного транспорта общего пользования — это технологический комплекс, включающий в себя железнодорожные пути общего пользования и другие сооружения, железнодорожные станции, устройства электроснабжения, сети связи, системы сигнализации, централизации и блокировки, информационные комплексы, систему управления движением и иные обеспечивающие функционирование этого комплекса здания, строения, сооружения, устройства и оборудование. Виды транспорта и их взаимодействие Транспорт играет большую роль в жизнеобеспечении людей, соединяя производство продукции с ее потребителями, связывая регионы России между собой, а также Россию с другими государствами. Транспорт играет огромную роль в укреплении обороноспособности страны. В условиях рыночной экономики большое внимание уделяется вопросам взаимодействия транспорта с грузоотправителями и грузополучателями. Определяющими факторами для финансового благополучия каждого вида транспорта являются обеспечение своевременного, качественного и полного удовлетворения потребностей предприятий, организаций и населения в перевозках, а также привлечение дополнительного объема перевозок грузов и пассажиров. Все виды транспорта образуют единую транспортную систему, в состав которой входят наземный, подземный, воздушный и водный транспорт. К наземному транспорту относятся: железнодорожный, автомобильный, трубопроводный (нефте-, продукто- и газопроводы), новые виды транспорта (на магнитной или воздушной подушке, монорельсовый транспорт и т.д.), линии электропередач (ЛЭП), канатные дороги; к подземному — метрополитены; к водному — морской и речной; к воздушному — авиационный. В зависимости от функций в процессе производства транспорт подразделятся на: внешнийилимагистральный, обеспечивающий экономические связи между производителями и потребителями продукции и пассажирские перевозки; внутрипроизводственныйилипромышленный, обеспечивающий в основном технологические нужды данного производства (шахты, заводы и т.д.) — это перевозка грузов в пределах предприятия, доставка сырья, материалов, топлива с магистральной дороги и вывоз готовой продукции, а также освободившихся от груза вагонов в обратном направлении. К промышленному транспорту относятся конвейеры, подъемники, подвесные канатные дороги, автотранспорт, подъездные пути нормальной и узкой колеи; городской, к которому относятся метрополитены, автобусы, трамваи, троллейбусы, такси. Технико-экономическая характеристика видов транспорта Основные технико-экономические особенности отдельных видов транспорта, определяющие сферу их использования, заключаются в следующем: Железнодорожный транспорт: универсальность, наиболее приспособлен к перевозкам массовых грузов в большом объеме и на любые расстояния и не имеет конкурентов среди других видов транспорта, кроме трубопроводного; возможность сооружения на любой сухопутной территории; связь с большинством промышленных и сельскохозяйственных предприятий, имеющих подъездные пути. Как правило, путь движения грузов более короткий, чем на речном и морском транспорте; высокая провозная способность, надежность и регулярность перевозок, независимо от климатических условий, времени года и суток; сравнительно невысокая себестоимость перевозок грузов и пассажиров (по энергетическим и экологическим показателям опережает авиационный и автомобильный транспорт); более высокая скорость доставки грузов по сравнению с речным транспортом; большая маневренность в использовании подвижного состава и высокая безопасность движения. Вместе с тем постройка железных дорог требует больших капиталовложений и затрат металла (свыше 160 т на 1 км пути). Автомобильный транспорт: более высокая, чем на железнодорожном, речном и морском транспорте, скорость доставки грузов преимущественно на коротких расстояниях; высокая маневренность, что позволяет осуществлять доставку грузов от склада отправителя до склада получателя без перегрузочных операций с одного вида транспорта на другой (что существенно повышает качество перевозок); регулярность перевозок (при наличии усовершенствованных автомобильных дорог); меньшие по сравнению с железнодорожным транспортом капитальные вложения в освоение малого грузопотока на небольших расстояниях. Однако на автомобильном транспорте более высокая, чем на других видах, себестоимость перевозок. Речной транспорт: большая провозная способность на глубоководных реках; сравнительно невысокая себестоимость перевозок; меньшие удельные капитальные затраты и меньший расход металла по сравнению с железными дорогами. Недостатки речного транспорта — несовпадение направления ряда крупных рек с основными грузопотоками, нерегулярность перевозок, меньшая по сравнению с железными дорогами скорость доставки грузов, больший, чем по другим видам транспорта, путь движения. Морской транспорт: возможность массовых межконтинентальных перевозок грузов внешнеторгового оборота; более низкая по сравнению со всеми другими видами транспорта себестоимость перевозок на дальние расстояния; более высокая, чем на речном транспорте, скорость движения судов; меньшие по сравнению с речным и железнодорожным транспортом капитальные вложения (при массовых перевозках на дальние расстояния); регулярность перевозок (за исключением некоторых портов северных районов страны). Вместе с тем на морском транспорте не обеспечивается ритмичная работа в отдельные периоды (туманы и т.д.). Воздушный транспорт: возможность перевозок грузов и пассажиров во всех направлениях; меньшие капитальные вложения, чем на железнодорожном транспорте; большая скорость доставки; более короткие по сравнению с речным и железнодорожным транспортом маршруты следования. Однако воздушный транспорт используется для перевозки пассажиров, срочных, особо ценных и скоропортящихся грузов небольшими партиями на дальние расстояния, а также других грузов в районы, не имеющие наземного и водного транспорта. Трубопроводный транспорт: возможность повсеместной прокладки трубопроводов; более короткое расстояние перекачки по сравнению с транспортировкой по речным путям и железным дорогам; самая низкая себестоимость транспортировки грузов; полная герметизация процесса транспортировки, обеспечивающая сохранность грузов; автоматизация операций транспортировки грузов; меньшие по сравнению с другими видами транспорта капиталовложения и расход металла. К недостаткам следует отнести то, что по трубопроводам транспортируется ограниченное число видов грузов (нефть, газ и т.д.). Основные показатели работы транспорта Транспорт — это сфера материального производства, продукцией которого является перемещение пассажиров и грузов. Для оценки перевозочной работы используются следующие основные показатели: число отправленных (перевезенных) пассажиров  за определенный период времени, обычно за год;число отправленных (перевезенных) тонн грузов  за определенный период времени, обычно за год; грузооборот  в тонно-километрах (т-км), представляющий собой сумму произведений массы перевезенных видов грузов на расстояние (дальность)   перевозок;пассажирооборот  в пассажиро-километрах, представляющих собой сумму произведений числа перевезенных пассажиров на расстояние перевозки.На железнодорожном транспорте устанавливают также грузонапряженность и показатели использования вагонов и локомотивов. Грузонапряженность железных дорог, характеризуемая средним количеством выполненных тонно-километров или приведенных тонно-километров, приходящихся на 1 км эксплуатационной длины Под эксплуатационной длиной (  ) понимают протяжение железнодорожных линий между станциями без учета путей: второго главного, станционных и специального назначения.Габариты на железнодорожном транспорте Для безопасности движения поездов требуется, чтобы локомотивы и вагоны, а также грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств или сооружений железнодорожного транспорта, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечивается соблюдением установленных Государственным стандартом габаритов приближения строений и габаритов подвижного состава. Габаритом приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны заходить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия их с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления и др.). Основным габаритом приближения строений на дорогах является габарит С, размеры (в мм) которого приведены на рис. 1.1  Рисунок 1.1 Габарит приближения строений С Для проверки соблюдения габаритов приближения строений применяется устанавливаемая на платформе специальная габаритная рама, представляющая собой деревянную конструкцию, внешний контур которой соответствует очертанию габарита С. Свободный проход рамы около сооружений и устройств свидетельствует о соблюдении габарита С. Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как порожний, так и груженый подвижной состав, установленный на прямом горизонтальном пути. Основным габаритом подвижного состава является габарит Т, размеры (в мм) которого показаны на рис. 1.2. Для создаваемых новых вагонов повышенной вместимости применяется габарит Тпр.  Рисунок 1.2 . Совмещенные габариты приближения строений С и подвижного состава Т Пространство между основными очертаниями подвижного состава габарита Т, совмещенного с габаритом приближения строений С, а также между подвижным составом, находящимся на смежных путях, необходимо для того, чтобы подвижной состав не мог задеть за какие-либо части сооружений и устройств. Погруженный на открытом подвижном составе груз должен размещаться в пределах габарита погрузки. Габаритом погрузки (рис.1.3) называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором не выходя наружу, должен размещаться груз (с учетом упаковки и крепления) на открытом подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном пути.  Рисунок 1.3 Габарит погрузки Для проверки габарита погрузки используются габаритные ворота, которые представляют собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет ворота, не задевая планок, то габарит не нарушен. Изменение положения планки укажет место негабаритности. Негабаритность может быть боковой, верхней и нижней, а также односторонней или двусторонней. В зависимости от размеров выхода за габарит погрузки различают шесть степеней негабаритности. При этом верхняя негабаритность может быть трех степеней, а боковая и нижняя — всех шести степеней. Установлены специальные условия перевозки грузов в зависимости от степени их негабаритности. Раздел 2. Устройства и технические средства железных дорог Общие сведения о железнодорожном пути Железнодорожный путь — это инженерное сооружение, предназначенное для прохода по нему поездов с необходимой скоростью. Путь представляет собой основу железнодорожного транспорта, от состояния которого зависит непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование всех технических средств железных дорог. Железнодорожный путь работает в сложных условиях ввиду постоянного воздействия атмосферных и климатических факторов, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. Поэтому все элементы железнодорожного пути по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка. Для обеспечения указанных требований постоянно ведутся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути. Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути — это земляное полотно (в виде насыпей, выемок, полунасыпей и полувыемок), мосты, трубы и лотки для пропуска воды под рельсовым путем, тоннели, подпорные стенки, галереи, укрепительные защитные устройства, переезды с сигнализацией. 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. Оно предназначено для восприятия давления от подвижного состава, передаваемого через элементы верхнего строения пути. От состояния земляного полотна зависит работа верхнего строения и в целом железнодорожного пути. Поверхность земляного полотна, на которую укладывается верхнее строение пути (шпалы, рельсы и др.), называется основной площадкой. В зависимости от положения основной площадки относительно поверхности земли различают следующие виды поперечных профилей: насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки , полунасыпи-полувыемки, нулевые места. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна. Расстояние между бровками носит название ширины основной площадки земляного полотна. Боковые части основной площадки, не прикрытые балластом, называют обочинами. Полоса земли, на которую опирается насыпь (рис.2.1), является ее основанием. Линия пересечения откоса с основанием называется подошвой откоса.  Рис. 2.3. Поперечный разрез насыпи: 1-водоотводная канава; 2 – бровка; 3 – обочина; 4 – земляное полотно; 5- балластный слой; 6-откос; 7- берма; 8- резерв Берма — это оставляемая для большей устойчивости земляного полотна полоса земли между подошвой насыпи и бровкой резерва. Водоотводные устройства на железных дорогах предназначены для водоотведения, то есть сбора и удаления атмосферной, грунтовой и технологической воды от земляного полотна с территории железнодорожных станций и различных сооружений. Для отведения атмосферной воды, поступающей по поверхности земли к железнодорожной насыпи, устраивают продольный водоотвод, путем сооружения водоотводной канавы или резервов. Если насыпь возводится из местного грунта, взятого рядом с насыпью, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется продольными водоотводными канавами. 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 воду, которая собирается на площади от верхнего обреза до нагорной канавы, делают банкетс поперечным уклоном , а за ним забанкетную канаву. Если вынимаемый из выемок грунт не используется для сооружения насыпей, то он складывается на обрезе, образуя кавальер, высота которого не превышает 3 м. Преграждая доступ поверхностным водам к выемке, он также играет водоотводную роль. Если грунтовые воды угрожают нарушением прочности и устойчивости земляного полотна, их перехватывают, собирают и отводят в сторону от земляного полотна или понижают их уровень. Указанные мероприятия осуществляют при помощи дренажных устройств, к которым относятся: канавы, лотки, закрытые дренажи траншейного типа, штольни, дренажные колодца. Полоса отвода — это земельный участок, на котором размещаются земляное полотно с водоотводными устройствами, лесозащитные насаждения, постоянные снегозащитные заборы, линии связи, энергоснабжения и другие железнодорожные сооружения. Границы полосы отвода обозначаются специальными знаками, которые обычно устанавливают в местах поворота железнодорожной линии на расстоянии не более 250 м один от другого. 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 искусственным сооружениям относятся: мосты, путепроводы, эстакады, виадуки, тоннели, трубы, подпорные стены, регуляционные сооружения, дюкеры, галереи и др. Верхнее строение пути — это рельсы, рельсовые скрепления, противоугонные приспособления, шпалы, балластный слой, стрелочные переводы и глухие пересечения, мостовые брусья, уравнительные приборы на мостах. Верхнее строение пути (рис.2.2) укладывается на нижнее строение пути. Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерности давления, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя перемещению шпал. Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимного расположения рельсовых нитей. Рельсы, по которым перемещается подвижной состав, воспринимают нагрузки от него и передают их на шпалы. Кроме того, рельсы используются на участках с автоблокировкой как проводники сигнального тока, а при электротяге — обратного тягового тока. Соединение рельсов между собой и со шпалами осуществляют с помощью рельсовых скреплений. Для удержания рельсов и шпал от продольного перемещения под воздействием движущихся поездов используют противоугоны. Стрелочные переводы служат для перевода подвижного состава с одного пути на другой. Все элементы железнодорожного пути работают как единая конструкция. Назначение верхнего строения — воспринимать, упруго перерабатывать и перераспределять равномерно на основную площадку земляного полотна динамические нагрузки колес, а также обеспечивать заданное направление движения колеса.  Рис. 2.2. Элементы верхнего строения пути, где: 1 – песчаная подушка; 2 – щебеночная призма; 3 – рельсы со скреплениями; 4 – шпалы В соответствии с назначением балластного слоя материал для него должен быть прочным, упругим, хорошо сопротивляться смещениям; морозоустойчивым и плохим проводником тока. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, размываться дождями, прорастать травой. Поэтому в качестве материала для балластного слоя используют щебень, асбест, гравий, песок и ракушечник. Помимо шпал к подрельсовым основаниям относятся мостовые брусья в мостовом полотне и переводные брусья в стрелочных переводах, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. В соответствии со своим назначением шпалы должны обладать достаточной прочностью и упругостью, хорошо сопротивляться механическому износу и перемещениям, быть простыми по форме для изготовления, иметь больший срок службы и наименьшую стоимость изготовления и содержания. Материалом для шпал служит дерево, железобетон, металл. К новым конструкциям подрельсовых оснований относят железобетонные плиты, рамы, продольные лежни или блоки, укладываемые под каждым рельсом. Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяются на типы Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает «рельс», а цифра — округленную массу одного погонного метра рельса в килограммах. Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок подвижного состава на ось и скоростей движения поездов. Рельсы выпускают стандартной длины — 25 м. Для крепления рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев между собой применяют рельсовые скрепления. Скрепления разделяют на стыковые, которые соединяют рельсовые звенья между собой и состоят из накладок, рельсовых болтов с гайками и шайбами, 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.2.3,а); раздельными — рельс прикрепляют к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам — болтами или шурупами (рис.2.3,в); смешанными — рельс прикрепляют к шпале вместе с подкладкой как при нераздельном скреплении и, кроме того, подкладку дополнительно крепят к шпале костылями или шурупами (рис.2.3,б). Промежуточные скрепления должны обеспечивать надежную и достаточно упругую связь рельсов со шпалами, сохранять постоянство ширины колеи и необходимую подуклонку рельсов, не допускать продольного смещения и опрокидывания рельсов. При железобетонных шпалах они должны, кроме того, обеспечивать электрическую изоляцию рельсов и шпал.   Рис. 2.3. Промежуточные скрепления: а – нераздельные; б - смешанные; 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. На границах 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. Изоляция одного рельса от другого в накладках обеспечивается постановкой прокладок и втулок из фибры или текстолита. На участках с автоблокировкой, диспетчерской централизацией и на электрифицированных линиях устраивают токопроводящие стыки для улучшения прохождения через стык сигнального тока — рельсовые соединители из стальной проволоки, привариваемой к нерабочей грани головки рельса; для обратного тягового тока — из медного троса. Продольное перемещение рельсов относительно шпал или рельсов вместе со шпалами относительно балластного слоя под действием продольных сил, создаваемых движущимся подвижным составом и изменением температуры, называют угоном пути. Причин, образующих угон пути, несколько. К их числу относят: сопротивление движению колес подвижного состава; удлинение и укорочение рельсов под действием температурных сил; удары колес подвижного состава о рельсы в стыках; удары колес подвижного состава в боковые грани головок рельсов при косых набеганиях экипажей на прямых и при входе их в кривые участки пути; изгиб рельсов под движущейся нагрузкой. Для закрепления пути от угона существуют также различные системы противоугонов (рис.2.4).   Рис. 2.4. Противоугоны: а) самозаклинивающийся; б) пружинный Бесстыковой путь — железнодорожный путь, содержащий сварные рельсовые плети, длина которых настолько велика, что температурные силы, возникающие в них при максимальных колебаниях температуры за год, не в состоянии преодолеть силы сопротивления продольному сдвигу по всей длине плетей. В зависимости от способа соединения рельсовых плетей между собой бесстыковой путь может быть двух вариантов. Путь первого варианта представляет собой рельсовые плети длиной 800 м, укладываемые в расчетный температурный интервал, между которыми укладывают два-четыре обычных звена рельсов (уравнительных рельсов длиной 12,5 м). При втором варианте между рельсовыми плетями длиной 800 м вместо уравнительных рельсов укладывают уравнительные приборы. По конструкции уравнительный прибор напоминает собой узел стрелки — остряк и рамный рельс, которые обеспечивают свободное перемещение концов плетей до 50 см. Ширина нормальной (широкой) колеи в прямых и кривых участках пути с радиусом 350 м и более принята на сети железных дорог России 1520 мм с допусками в сторону уширения 6 мм и в сторону сужения 4 мм. Ширина рельсовой колеи на железных дорогах Европейских стран — 1435 мм, а Японии — 1067 мм. |