Локомотивы. Сколько весит поезд? Кривизна пути и уклоны

Глава 29 У Палыча, или «Главный машинист» столичного «Локомотива» – Ну что, Савелий Евсеевич! Вот и добрались мы в наших беседах до тренера, с кем вы бок о бок работаете сегодня. Итак, давайте поговорим о Юрии Павловиче Семине – многолетнем – хоть и с перерывами –

«Без «Локомотива» неинтересно бороться за золото» Итак, в Лиге чемпионов ЦСКА стартовал достаточно убедительно. Но параллельно надо было решать задачи в чемпионате России. В сентябре армейцы проводили матчи с двумя самыми своими принципиальными соперниками –

СЦЕПНОЙ ВЕС ЛОКОМОТИВА

СЦЕПНОЙ ВЕС ЛОКОМОТИВА

часть общего веса локомотива, передающаяся на его движущие осн. Только эта часть веса используется для создания между движущими колесами и рельсами силы трения, позволяющей превратить работу машины в силу тяги для передвижения поезда; остальная часть веса локомотива, падающая на поддерживающие оси, не способствует увеличению силы тяги, в силу чего стремятся возможно полнее использовать вес локомотива в качестве сцепного, передавая на поддерживающие оси лишь минимальную часть его. Полный вес и С. в. л. основных серий паровозов СССР (вес в тоннах) составляют:

Технический железнодорожный словарь. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство . Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941 .

Смотреть что такое "СЦЕПНОЙ ВЕС ЛОКОМОТИВА" в других словарях:

Сцепной вес локомотива сумма всех нагрузок от движущих (сцепных) колёс локомотива на рельсы. Используется для создания силы сцепления между колёсами и рельсами и позволяет превратить окружное усилие на ободе движущих колёс во внешнюю силу… … Википедия

Часть веса, приходящегося на ведущие (движущие) оси автомобиля, колёсного трактора, локомотива и т. д., передающаяся на путь. С. в, определяет максимально возможное тяговое усилие (тягу) между колёсами и дорогой (рельсами) … Большой энциклопедический политехнический словарь

СЦЕПНОЙ, сцепная, сцепное (спец.). прил., по знач. связанное с работой чего нибудь в сцепе, в связи с другим. Сцепная мощность трактора. Сцепные оси паровоза. Сцепной вес (вес, приходящийся на ведущие оси локомотива). || Сцепляющийся, соединяемый … Толковый словарь Ушакова

ОЭЛ7 … Википедия

Прикладная часть теории тяги поездов, в которой рассматриваются условия движения поезда и решаются задачи, связанные с определением сил, действующих на поезд, и законов движения поезда под воздействием этих сил. Содержание 1 История тяговых… … Википедия

Увеличение веса пассажирских поездов и скорости их движения потребовало применения на некоторых неэлектрифицированных линиях двухсекционных тепловозов 2ТЭП60. При этом удвоение мощности и веса локомотива в ряде случаев снижало использование мощности дизелей, а излишний сцепной вес несколько повышал эксплуатационные расходы.

При разработке графика движения поездов исходят из определенных значений их веса и длины. Вес поезда определяет скорость его движения на одном и том же участке и при одной и той же мощности локомотива: чем больше вес, тем ниже скорость. Поэтому определение наиболее рациональных (оптимальных) норм веса и скорости представляет сложную эксплуатационную задачу, при решении которой учитывается большое число факторов – мощность локомотива, длина приемо-отправочных путей, характер вагонопотоков, продольный профиль пути, погонная нагрузка вагонов и др.

Максимальное число вагонов, которое может быть включено в состав поезда, зависит в основном от установленных норм веса поезда и длины состава, а также погонной нагрузки вагонов.

Максимальный вес поезда определяется силой тяги локомотива, расчетным подъемом и удельным сопротивлением локомотива и вагонов при движении на расчетном подъеме. Современные локомотивы при электрической и тепловозной тяге на основных железнодорожных линиях, имеющих расчетный подъем 6–9 о / оо, (тысячных) позволяют установить значительные нормы веса. А если учесть возможность работы локомотивов по системе многих единиц, то можно считать, что сила их тяги практически не ограничивает веса поезда.

Величину составов поездов ограничивает в основном недостаточная длина приемо-отправочных путей на станциях – 850 м. На основных наиболее грузонапряженных направлениях они удлинены до 1050 м. В отдельных случаях пути удлиняются до 1250 м. Однако на некоторых имеющих важное значение линиях еще сохранились раздельные пункты с полезной длиной приемо-отправочных путей 720 м. Это объясняется тем, что все резервы для удлинения здесь исчерпаны (профиль и длина станционных площадок) и дальнейшее увеличение протяженности путей требует крупной реконструкции. Учитывая, что длина условного вагона равна 14 м и на установку локомотива требуется 50 м, протяженность путей длиной 1050 м позволяет устанавливать 71 условный вагон; 850 м – 57; 720 м – 48 условных вагонов.

Вес поезда зависит не только от числа вагонов в составе, но и от их грузоподъемности и от того, как грузоподъемность фактически используется. При одном и том же числе вагонов, ограниченном длиной пути, вес поезда определяется нагрузкой на 1 м пути (так называемой погонной нагрузкой поезда). Это число тонн брутто, которое приходится на 1 м длины пути, занимаемой вагоном. Например, нагрузка крытого порожнего вагона 15 т/м, груженого, когда грузоподъемность использована на 80%, 49 т/м, полностью загруженного 4-осного полувагона 61 т/м. Если полезная длина пути 850 м, нагрузка на 1 м пути 15 т/м, то вес поезда 1200 т; при нагрузке 49 т/м масса поезда 4000 т. Удлинение пути до 1050 м при нагрузке 82 т/м позволит увеличить вес поезда до 8200 т.

Содержание статьи

ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА, транспортная трасса постоянного действия, отличающаяся наличием пути (или путей) из закрепленных рельсов, по которым ходят поезда, перевозящие пассажиров, багаж, почту и различные грузы. Понятие «железная дорога» включает в себя не только подвижной состав (локомотивы, пассажирские и грузовые вагоны и т.п.), но и полосу отчуждения земли со всеми сооружениями, постройками, имуществом и правом провоза товаров и пассажиров по ней.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ЛОКОМОТИВЫ

Железнодорожный локомотив – это самоходный экипаж, предназначенный для перемещения по рельсовому пути состава из пассажирских или грузовых вагонов. Энергия, необходимая для движения, может вырабатываться внутри самого локомотива (как в паровозе и тепловозе) либо потребляться им из внешнего источника (как в электровозе контактного типа). В течение многих лет на железных дорогах эксплуатировались только паровозы, но появлялись локомотивы с двигателями новых типов, постепенно их становилось все больше, и теперь на железных дорогах используются только дизельные тепловозы и электровозы. В 1930-х годах началось ускоренное развитие всей железнодорожной техники. Возросла скорость движения пассажирских и товарных поездов, а принципы конструирования локомотивов стали определяться требованиями обеспечения максимальной тяговой мощности на единицу веса при максимальной эксплуатационной экономичности.

Способы эксплуатации локомотивов.

Локомотивы выпускаются четырех типов в соответствии с их назначением – для пассажирских поездов, для товарных поездов, для выполнения маневровых работ (на грузовых станциях и в депо), для промышленных предприятий. Обычно тяговый локомотив располагается в голове поезда. Иногда (в гористой местности и вообще там, где есть тяжелые подъемы) в помощь ему подключают второй локомотив; в таких случаях его обычно подцепляют в голове или хвосте состава.

Электровозы.

Локомотивы с электрической тягой используются в основном для перемещения пассажирских и товарных составов по грузонапряженным магистральным железным дорогам. Такие локомотивы весьма различаются по мощности: одни способны лишь перегнать с места на место сцепку из пары-тройки вагонов со скоростью в несколько км/ч, а другие – тащить за собой состав из 15–20 пассажирских (а то и более 100 грузовых) вагонов; при этом скорость пассажирского поезда может достигать 300 км/ч. Низкоскоростные электровозы малой мощности используются также в шахтах, вывозя уголь и руду, и на заводских территориях, где развозят сырье и продукцию.

Режимы питания.

Электроснабжение железнодорожных линий на переменном либо на постоянном токе. В соответствии с режимом используются различные виды электрооборудования. В электровозах, работающих на постоянном токе, применяются электрические двигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением. В электровозах на переменном токе применяются коллекторные, асинхронные или синхронные тяговые электрические двигатели однофазного переменного тока.

Ходовая часть

электровозов имеет множество модификаций. Самая простая из них (какую обычно имеют маневровые и низкоскоростные магистральные электровозы) состоит из кузовной рамы, установленной на двух поворотных тележках (с клещеобразным поворотным механизмом между осями тележки) и индивидуальным моторным приводом на какую-либо ось каждой тележки, как в трамвае. Ходовая часть сочлененного типа делается по подобной же схеме, но отличается тем, что тяговое усилие передается на тележки не рамой кузова локомотива, а через внутреннее поворотное соединение.

Управление.

Поскольку для изменения направления движения электровоза на противоположное достаточно перекинуть переключатель полярности из одного положения в другое, электровозы конструируются так, что их кабины управления смотрят в обе стороны железнодорожного пути (вперед и назад). Одинаковые органы управления расположены в обоих концах электровоза – справа от места машиниста (по ходу локомотива).

Дизель-электровозы.

Дизель-электровоз является локомотивом автономного типа, так как располагает собственной силовой энергоустановкой. Коленчатый вал первичного двигателя (дизеля) напрямую соединен с якорем электрического генератора постоянного тока, который подается на тяговые электродвигатели колес локомотива. Прямой механической связи между дизельным двигателем и колесами у локомотива такого типа нет. Передача энергии от дизеля и ее распределение по движителям осуществляется через промежуточные и переключательные устройства. Дизель работает с постоянным числом оборотов вала – в зависимости от положения дроссельной заслонки, которое устанавливает машинист. Поскольку обороты дизельного двигателя не связаны со скоростью поезда, колесные тяговые двигатели должны удовлетворять специфическим требованиям по скорости и мощности, которые предъявляются к ним на рабочих режимах – при разгоне поезда, преодолении крутых подъемов и транспортировке большегрузных составов.

Высокая эксплуатационная готовность

дизель-электровоза определяется простотой его заправки горючим, что не сложнее заправки бензином автомобиля. Поэтому дизель-электровоз может совершать длинные рейсы без длительных простоев, а заправляют его при смене поездной бригады.

Маневровые дизель-электровозы

наиболее удобны в эксплуатации из всех локомотивов, предназначенных для маневровых работ; одной заправки горючим им хватает на несколько суток работы. До 1946 больше всего выпускалось именно маневровых дизель-электровозов, но в дальнейшем быстро возросло производство магистральных тепловозов с электрической передачей.

Тепловозный двигатель.

В тепловозах используются двигатели внутреннего сгорания тяжелого жидкого топлива, работающие по двух- или четырехтактному циклу. У некоторых из них расположение цилиндров вертикальное в ряд; у других – V-образное с двумя рядами цилиндров, разнесенными под углом 45°; у третьих (уже редко устанавливаемых на локомотивы) цилиндры расположены по обе стороны коленчатого вала, как у дизелей подводных лодок.

Тяговые электродвигатели

дизель-электровозов подвешиваются на подшипниках, посаженных внутренними обоймами на колесные оси локомотивных тележек. На хвостовике якоря электродвигателя закреплена шестерня, которая входит в зацепление с зубчатым венцом на внутренней стороне колеса тележки.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ВАГОНЫ

Железнодорожные вагоны подразделяются на три основные категории: пассажирские, грузовые и рабочие. Пассажирские вагоны бывают сидячие (с жесткими или мягкими сидячими местами), спальные вагоны, вагоны-рестораны, вагоны-салоны с барами, почтово-багажные вагоны.

Спальные вагоны

появились в 1837, а в 1856 по Центральной железной дороге Иллинойса стали ходить купейные вагоны с тремя ярусами спальных мест. В 1859 Дж.Пульман переделал два вагона с сидячими местами в спальные, а в 1865 ввел в эксплуатацию первый настоящий спальный «пульман», получивший имя «Пионер». В современных спальных вагонах усовершенствованных типов есть разные виды отдельных покоев: обычные и сдвоенные купе, спальни, купе с индивидуальным входом, гостиные и пр.

Грузовые вагоны,

которыми перевозятся самые различные материалы и промышленные изделия, весьма разнообразны по конструкции, что отвечает их назначению и специфическим требованиям транспортировки и поставок, но все они создавались на базе кузовного вагона, изготовлявшегося первоначально из досок и балок. Среди них есть рефрижераторы, многоярусные вагоны для перевозки легковых автомобилей, крытые вагоны, хопперы, гондолы, платформы, цистерны и т.д. Благодаря применению высокопрочных стальных сплавов и облегчению второстепенных узлов современного товарного вагона его вес гораздо меньше, а грузовой объем намного больше, чем у его предшественников. В грузовом железнодорожном оборудовании используются шариковые подшипники вместо применявшихся прежде подшипников скольжения, а усовершенствованные воздушные тормоза позволяют безопасно курсировать на больших скоростях. Применение алюминия дало возможность дополнительно снизить вес вагонов и существенно увеличить вес полезного груза. Для перевозок тяжелых крупногабаритных грузов служат вагоны-транспортеры и платформы с пониженным центром тяжести. Различные жидкие продукты перевозятся специально предназначенными для этого вагонами-цистернами. В крытых хопперах с бункерами или отсеками перевозят зерно, муку, цемент и прочую насыпную продукцию. В транспортировке груженых автомобильных прицепов и контейнеров на специально приспособленных для этого платформах удачно совмещаются гибкость автотранспортной доставки на короткие расстояния и надежная железнодорожная перевозка на дальние расстояния. Контейнерная перевозка на платформах осуществляется маршрутными товарными поездами с большим экономическим эффектом, так как по скорости они не уступают автотранспорту, а стоимость расходуемого ими горючего втрое меньше, чем у грузовиков, перевозящих тот же груз на такое же расстояние.

Рабочие вагоны

представляют собой железнодорожные транспортные средства, предназначенные для проведения строительных, ремонтных и профилактических работ на полотне, путях и в полосе отчуждения железной дороги. К ним относятся локомотивные краны, экскаваторы, снегоочистители, канавокопатели, разбрасыватели балласта, кусторезы, костылезабиватели, шпалоукладчики, вагоны для бригад путейцев, вагоны с материалами и инструментами, вагоны-самосвалы (думпкары). Существуют вагоны, с которых можно устанавливать сварные рельсы длиной 0,4 км, и путеизмерительные вагоны, по показаниям электронной аппаратуры и компьютеров которых определяются искажения заданной геометрии рельсового пути.

ПОЛОСА ОТЧУЖДЕНИЯ И РЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ

Из всех видов транспортных магистралей только железные дороги и трубопроводы располагаются на земельных полосах, отчуждаемых в частное владение или пользование, причем железным дорогам земля обычно передается сразу и навсегда. Именно частная собственность на землю на своей трассе принципиально выделяет железные дороги США среди других транспортных артерий, которые пролегают не по своим владениям (например, перевозки автомобильным и водным транспортом осуществляются соответственно по шоссе и водным путям, являющимся государственным или общественным достоянием).

На отведенной железной дороге полосе земли размещаются рельсовые пути – один или два (а то и больше – три и т.д.). Более двух путей прокладывают там, где ожидается оживленное движение, – например, вблизи крупных городов. Однако большую часть суммарной длины железных дорог всего мира составляют однопутные дороги, по которым ходят поезда в обоих направлениях; такие дороги оснащаются системами сигнализации и разъездами, обеспечивающими безаварийное движение.

Сам путь делается во всем мире по единому образцу – стальные рельсы укладываются на поперечные лаги (деревянные или железобетонные шпалы), заглубленные в балласте. Пути в разных местах весьма различаются по прочности и конструкции в зависимости от напряженности транспортного потока, скорости и тяжести проходящих по ним поездов. Так, вес 1 м рельса может составлять от 25 кг (в путях для легких, низкоскоростных и редких поездов) до 69 кг (там, где интенсивность и грузонапряженность движения велики). Габариты шпал, промежутки между ними и глубина засыпки балласта тоже зависят от условий движения: на основных магистралях толщина балластной подушки больше, шпалы крупнее и уложены ближе друг к другу, чем на второстепенных дорогах или ветках.

Рельс.

Почти все рельсы в поперечном сечении имеют тавровый (Т-образный) профиль с плоским основанием, узкой вертикальной стенкой и слегка скругленной по верхним краям прямоугольной головкой. В развитых странах сварные рельсы заменили ранее применявшиеся рельсы длиной 12 м, скреплявшиеся на стыках двухголовными накладками с болтами и гайками. Такие рельсы обеспечивают более безопасное движение составов без вертикальной тряски на стыках; именно стыки быстрее всего изнашивались, и их упразднение существенно снизило объемы ремонтных работ. Обычно между шпалой и основанием рельса вставляется стальная подкладка, чем обеспечиваются более прочное скрепление рельса со шпалой и уменьшение износа из-за динамических ударных нагрузок от подвижного состава.

Шпалы и балласт.

В Западной Европе, Японии и других местах, где лесоматериалов мало и они дороги, шпалы обычно делают из железобетона. В США до сих пор широко применяются деревянные шпалы со специальной пропиткой.

Балласт выполняет двоякую роль: он служит подушкой пути и дренирующим слоем для отвода дождевой воды с полотна. Обычно наилучшим балластом считается щебень из твердых скальных пород, раздробленных на куски размерами около 5 см, но в качестве балласта можно использовать также отходы горнодобывающей промышленности, гальку, гравий и другие подобные материалы.

В итоге верхнему строению придается некоторая упругость, благодаря чему рельсовый путь при движении по нему поездов слегка смещается вверх-вниз, подобно пружине. Тем не менее на станциях, в тоннелях и на мостах рельсовый путь укладывается на жесткое основание из стали или бетона.

Ширина рельсовой колеи.

Ширина колеи не одна и та же повсюду. Стандартная колея шириной 1,435 м принята почти везде в Северной Америке и на основных железнодорожных магистралях стран Западной Европы. Она же характерна для Китая и многих других районов мира. Разновидности широкой колеи (с расстоянием между рельсами пути от 1,52 до 1,68 м) типичны для республик бывшего СССР, Аргентины, Чили, Финляндии, Индии, Ирландии, Испании и Португалии. Пути с более узкой колеей (от 0,6 до 1,07 м) обычны для Азии, Африки, Южной Америки, а также для второстепенных железных дорог Европы, особенно в гористой местности, и лесовозных дорог России.

Кривизна пути и уклоны.

Нельзя проложить железную дорогу вообще без поворотов, спусков и подъемов, но все они снижают эффективность перевозок, ибо приводят к ограничениям скорости, длины и веса поездов и к необходимости вспомогательной тяги. В связи с этим при строительстве железных дорог обычно используются все возможности для того, чтобы сделать дорогу прямее и ровнее.

Уклоны на большинстве железнодорожных магистралей не превышают 1% (т.е. перепад уровня полотна дороги 1 м на ее длине 100 м) от длины по горизонтали. Уклоны, превосходящие 2%, на главных железных дорогах встречаются редко, хотя в горах бывают и более 3%. Подъем в 4% для обычного локомотива практически неодолим, но с ним легко справляется локомотив, оснащенный колесом с механизмом зубчатого зацепления с кремальерой пути.

Мосты и тоннели.

Количество изгибов дороги и уклонов на ней зачастую можно уменьшить, наводя мосты и прокладывая тоннели, которые необходимы также при пересечении железнодорожными путями рек, автомобильных шоссе и городских районов. Самые длинные в мире тоннели – Сейкан (53,85 км, соединяет японские острова Хонсю и Хоккайдо), тоннель под Ла-Маншем (52,5 км, проложен между городами Фолкстон (Англия) и Кале (Франция)) и Дай-Шимицу (22,2 км) на железной дороге между Токио и Ниигатой (Япония).

ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

Технические параметры.

Тяга.

Наиболее важными параметрами, влияющими на движение поезда, являются сила тяги локомотива и удельное сопротивление подвижного состава. Последнее выражается в расчете на вес типичного (например, грузового или пассажирского) вагона. Чтобы перемещать с малой скоростью по горизонтальному прямолинейному профилю обычный грузовой вагон весом 30 т, необходима тяга в 90 кг (т.е. к тонне веса пустого вагона надо приложить движущую силу в 3 кг). Для движения там же того же вагона с грузом 60 т потребуется тяга всего в 130 кг (т.е. 1,4 кг/т). При движении на малой скорости пассажирского поезда с вагонами весом 60 т на том же участке пути требуется преодолевать удельное сопротивление 2,2 кг/т. Поскольку пассажирские поезда обычно ходят быстрее товарных, при их движении следует учитывать и сопротивление воздуха, для преодоления которого необходима дополнительная тяга, что в итоге может потребовать от 3,6 до 5,4 кг/т в диапазоне скоростей от 113 до 160 км/ч. Удельное сопротивление при тяжелых рельсах на балласте из скального щебня меньше, чем при легких рельсах на мягком балласте. Кроме вышеупомянутых факторов, на величину требуемой тяги влияют уклоны (так, на участке пути с подъемом в 1% нужно увеличивать тягу на 9 кг/т) и повороты (каждый дополнительный угловой градус кривизны пути требует от 0,2 до 0,7 кг/т тяги).

Скорость.

Основные ограничения скорости движения по железной дороге диктуются свойствами ее полотна, верхнего строения пути и особенностями конструкции железнодорожного колеса. Стандартная колея представляет собой довольно узкую базу, которая должна выдерживать все нагрузки от железнодорожного состава. Верхние пределы скорости обусловлены еще и тем, что у каждого колеса гребень (реборда) имеется лишь с одной стороны, и потому практически только сила тяжести удерживает вагоны и локомотивы на рельсах. Источниками возмущений динамической устойчивости движущихся составов являются пересечения путей и их сопряжения с переводными стрелками. Такого рода препятствия ограничивают скорость движения величиной 210 км/ч при идеальном состоянии средств и оборудования железной дороги. Однако это идеальное состояние практически недостижимо из-за многих причин. Поэтому на магистральных железных дорогах максимально допустимая скорость товарных поездов составляет 80–90 км/ч. Трудно обеспечивать движение на повышенных скоростях даже пассажирских поездов, для которых тоже существуют экономически обоснованные ограничения скорости, связанные с износом и пределами прочности конструкции узлов подвижного состава.

Повороты пути тоже ограничивают скорость. Действие центробежной силы можно до некоторой степени скомпенсировать, поднимая на поворотах внешний рельс относительно внутреннего, но разницу между их уровнями нельзя делать больше 15 см. При повороте на 1° (радиус кривизны поворота 1750 м) нельзя развивать скорость более 150 км/ч; при повороте на 2° скорость надо снижать до 80 км/ч; при 3° – до 65 км/ч; при 5° (радиус кривизны 349 м) – до 50 км/ч. На скоростных трассах следует исключать повороты более 2°. Тем не менее, повороты железнодорожного пути более 3° встречаются даже на равнинах; в гористой местности нередко приходится делать повороты в 8° и даже 10°. Ограничивает скорость движения и многое другое – условия движения по мостам и в тоннелях, на пересечениях путей, на стрелках, на спусках (где особенно важно контролировать скорость, учитывая возможности тормозной системы).

Трение между рельсом и железнодорожным колесом является одним из важнейших факторов функционирования железной дороги. Когда рельсы покрываются влагой или наледью, их посыпают песком, чтобы колеса не пробуксовывали. Максимальное значение силы трения между колесом и рельсом, необходимое для торможения поезда или его разгона, равно четверти веса, приходящегося на это колесо. Поскольку для экстренного ускорения или замедления движения железнодорожного состава необходимо относительное тяговое усилие в 45 кг/т, торможение изменением нагрузки на колесо ограничивается максимальным значением соответствующего замедления в 8 км/ч за 1 секунду.

Габариты единицы подвижного состава.

Важной характеристикой являются габариты вагонов и перевозимых ими грузов, какие допустимы при передвижении мимо придорожных строений, в тоннелях и под мостовыми сооружениями. На американских железных дорогах рекомендуется оставлять стандартное свободное пространство шириной 4,9 м до высоты 4,9 м над головками рельсов. Таким образом, допустимая ширина транспортного средства не намного превышает 3 м в наиболее широкой его части, а максимальная высота его над рельсами ограничена 4,4–4,6 м. Расстояние между центральными линиями магистральных путей составляет 4 м, и, поскольку на поворотах транспортное средство заносит, длина единицы подвижного состава несочлененного типа ограничивается 26 м. Конечно, старые участки дорог и боковые ветки не отвечают стандартным требованиям. Из-за этого железнодорожному транспорту иногда приходится совершать объезды по окольным маршрутам и нередко продвигаться на малых скоростях. Все эти габаритные ограничения оказывают влияние на конструктивные решения и мощность локомотивов.

Нагрузка

на ось единицы подвижного состава является еще одной важной эксплуатационной характеристикой железнодорожного транспорта. Она зависит от различных параметров: размеров рельсов, расположения шпал, состояния железнодорожного полотна, прочности мостовых конструкций и т.п. Нагрузка на ось может достигать 29 000 кг. Вследствие этого стандартные крытые вагоны выпускаются грузоподъемностью 50–60 т, хопперы – от 70 до 100 т, крытые хопперы – 100 т. Вес локомотива может достигать 200 т. Обычно мощность дизельного тепловоза составляет от 2200 до 2650 кВт. В зависимости от рельефа местности и общего веса состава к нему иногда подцепляют до 6 тепловозов. При начале движения локомотив может развивать тяговое усилие, равное 30% его полного веса, а на уклонах – до 240 т. Локомотивы той же мощности, предназначенные для пассажирских поездов, могут развивать такую же тягу при разгоне, а на уклонах – до 18 т на единицу подвижного состава.

Торможение.

Чтобы остановить поезд, необходимо рассеять его кинетическую энергию, а на спуске еще и преодолеть скатывающее действие составляющей силы тяжести. Это выполняется с помощью тормозов, установленных на каждой единице подвижного состава и срабатывающих от автоматического привода, управление которым находится на локомотиве. Широко используются пневматические тормоза. В каждом вагоне имеется свой резервуар со сжатым воздухом, который при торможении поступает в тормозные цилиндры, так что остановить любой вагон можно и в том случае, если он отцепится от состава. Обычно торможение осуществляется снижением давления воздуха в системе, состоящей из проходящей вдоль всего поезда магистрали и патрубков к тормозным цилиндрам. При непредвиденном отцеплении вагона от поезда его тормоз срабатывает автоматически. Недостатком такой тормозной системы является то, что тормоза всех вагонов срабатывают не одновременно, так как скорость распространения изменения давления воздуха по магистрали не может быть больше скорости звука в воздухе (в технических устройствах она обычно не превосходит 120 м/с). Следовательно, последний вагон в составе из 150 вагонов начинает тормозиться лишь через 15 с после торможения первого вагона, что приводит к опасной задержке торможения и большой длине тормозного пути.

На пассажирских поездах экономически оправданно применение более совершенных тормозов. В тормозных системах высокоскоростных поездов используют электропневматические тормоза, т.е. воздушные тормоза на каждом вагоне с централизованным электрическим их управлением. Если поезд, идущий со скоростью 160 км/ч, после включения чисто пневматических тормозов пройдет еще 2100 м до полной остановки, то при включении электропневматических тормозов это расстояние сокращается до 1200 м.

Вес поезда.

С учетом технических возможностей железнодорожного транспорта вес товарных поездов составляет 6000–10 000 т, а число вагонов 80–100; вес пассажирского поезда ограничивается 1500 т. При этом расход энергии и рабочих человеко-часов на тонно-километр перевозок оказывается минимальным.

Движение поездов.

Расписание и порядок прохождения поездов.

До появления телеграфа управление движением поездов на железных дорогах осуществлялось на основе расписания и правил, предписанных линейной администрацией. Этими правилами устанавливались распорядок преимущественного пропуска поездов различных классов и минимальный интервал от 5 до 10 минут между поездами, идущими в одном направлении. Кроме того, специальные дежурные сигнальщики отвечали за безопасность состава, который в случае остановки отправлялся только после поднятия ими флажков, разрешающих начало движения. С введением телеграфа была создана диспетчерская служба управления движением поездов, что позволило вносить изменения в расписание и правила линейной администрации.

Блок-перегоны.

Заданный интервал между проходящими поездами обеспечивается путем разбиения перегонов между станциями на более мелкие участки, именуемые блок-перегонами, на концах которых устанавливаются блок-посты со средствами сигнализации о занятости и свободе участка. Поначалу сигналы подавались вручную станционными и линейными работниками железных дорог. При этом сигнал, разрешающий въезд поезда на блок-перегон, сигнальщик выставлял только тогда, когда уже был оповещен сигнальщиком следующего блок-перегона о прохождении впереди идущего поезда. Кроме того, при однопутном движении надо было проверять и отсутствие встречного поезда. Позже была разработана система электрической сигнализации, в которой ток пропускался по обоим рельсам, благодаря чему определялось не только отсутствие поезда на блок-перегоне, но и разрывов рельсов на нем. Эта же система применяется и поныне. Короткозамкнутая цепь образуется парой рельсов и перемычкой из колес поезда и оси между ними.

Из-за большого тормозного пути скоростного поезда необходимо контролировать его приближение к блок-перегону на значительном расстоянии до него. Поэтому еще во времена ручной сигнализации были введены заблаговременные оповещения о разрешении или запрете въезда на блок-перегон. Осуществить это в системе электрической сигнализации оказалось довольно легко, и в простейшем случае аналогичные сигналы на последовательных блок-постах приобрели один и тот же вид. Приближаясь к занятому блок-перегону, машинист видит желтый свет или повернутое под углом 45° крыло семафора, установленного на расстоянии несколько больше тормозного пути от границы занятого блок-перегона, где в это время горит красный свет или крыло семафора расположено горизонтально. Первое сигнальное показание означает «Приготовиться к остановке у следующего блок-поста», а второе – «Стоп».

Для увеличения пропускной способности пути устанавливают промежуточные сигнальные средства, показания которых позволяют вновь увеличить скорость на длине тормозного пути, когда прежде занятый блок-перегон вдруг освободился. В таком случае первым сигнальным показанием будет зеленый свет над желтым, что означает «Сбросить скорость до следующего сигнального поста», а показание на следующем посте – желтый свет над красным, означающее «Тихий ход. Приготовиться к остановке у следующего поста». При этом поезд, шедший с малой скоростью, должен сразу сбавить ее до минимума и остановиться у поста с красным светом над красным, что означает «Стоп». Более поздние усовершенствования электрической сигнализации позволили непрерывно отображать показания дорожных сигнальных устройств непосредственно на табло в кабине локомотива, и погодные условия уже не влияют на способность машиниста верно воспринять сигнал впереди и немедленно отреагировать на него. На некоторых дорогах устройства сигнализации в кабинах локомотивов дополняются системами автоматического управления движением поезда, которые приводят в действие его тормоза, если машинист не успевает отреагировать на сигнал о необходимости снижения скорости. Такие средства автоматики действуют на всех участках интенсивного движения поездов.

Централизованное управление железнодорожным движением.

Налажена работа системы централизованного управления железнодорожным движением (ЦУЖД), благодаря которой повысились эффективность и безопасность железнодорожных перевозок, увеличились скорости поездов и общий вес доставляемых ими грузов, возросла пропускная способность путей. В системе ЦУЖД движение поездов организуется своевременным формированием нужных сигналов и переключением переводных стрелок путей с помощью электротехнических устройств, управляемых дистанционно из центра управления, который может находиться в сотнях километров от контролируемого участка железной дороги, который изображается в миниатюре на дисплее компьютерной системы центра. Оператор, манипулируя соответствующими тумблерами и кнопками на панели управления, направляет поезда по нужным путям с рекомендуемой скоростью. Благодаря ЦУЖД встречные поезда могут довольно близко сходиться, а скорые быстрее обгонять тихоходные. Система оснащена такой блокировкой, что невозможны движения поездов, противоречащие одно другому.

На современной железной дороге большую роль играет электроника. Радио обеспечивает мгновенную связь между машинистом и кондуктором, между поездами, между любым поездом и любой станцией. Кроме того, действуют переговорные радиоустройства микроволнового диапазона. С помощью средств двухсторонней радиосвязи оператор из центра может переговорить с любой поездной бригадой или станцией.

Работы в станционном парке.

Станционный парк представляет собой группу путей, на которых проводятся формирование и расформирование составов, а также перецепление вагонов от одних составов к другим для дальнейшего следования к местам назначения. Количество и длина путей в таком парке зависят от интенсивности движения и предполагаемого числа вагонов, которые предстоит отцеплять, перегонять и подцеплять в отведенные для этого промежутки времени. Конкретная схема станционного парка определяется не только этими соображениями, но и топографическими особенностями места его расположения. Эксплуатационные режимы зависят от всех упомянутых выше факторов.

Станционные парки условно делятся на грузовые терминалы и сортировочные станции, хотя на тех и других зачастую проводятся одинаковые работы. На терминалах, как правило, осуществляется и сортировка, а сортировочная станция обычно служит также терминалом того района, в котором находится. В парках обоих этих типов вагоны проверяют, моют, ремонтируют; там же есть и отстойники для вагонов.

В терминале принимают вагоны, загруженные на промышленных предприятиях или в пакгаузах, формируют из них составы, отправляемые в рейсы, в другие терминалы или сортировочные станции. С него же разгруженные вагоны – в отсутствие грузов срочной доставки – отправляются на те железные дороги, которым принадлежат, или туда, где имеются готовые к отправке грузы.

На сортировочной станции принимают составы, прибывающие с различных терминалов, расформировывают и формируют новые составы для плановых перевозок.

Большинство современных станционных парков, особенно сортировочных станций, оснащено автоматизированным оборудованием. Прибывающий состав сначала загоняется в приемный парк. Затем его вагоны проходят через сортировочную горку, где их расцепляют и скатывают на соответствующие сортировочные пути в зависимости от пункта назначения. С этих путей они уже как состав переводятся в парк отправки, где к ним подцепляют локомотив и служебный вагон, после чего поезд готов к рейсу.

Монорельсовая дорога.

Своеобразным вариантом железнодорожной транспортной системы является монорельсовый транспорт. Развивавшийся в начале 19 в. как городской и пригородный вид транспорта на направлениях с большими и регулярными пассажирскими потоками (Вупперталь, Нью-Йорк, Париж), к концу 20 в. монорельсовый транспорт вышел на междугородные трассы (Токио – Осака).

Различают навесные и подвесные монорельсовые дороги. В навесных системах вагоны опираются на ходовую тележку, расположенную над путевой балкой, а в подвесных вагоны подвешены к ходовой тележке и перемещаются под монорельсом. Благодаря способности развивать высокие скорости (до 500 км/ч при использовании воздушной подушки), возможности сообщения по кратчайшему расстоянию и высокой энергетической экономичности монорельсовый транспорт является перспективным видом городского, пригородного и промышленного транспорта. Тем не менее, возможности его применения ограничиваются, как и в случае метрополитенов, капиталоемкостью сооружения и обслуживания.