 |
Электроснабжение железных дорог
|
|
|
|
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РОЛЬ
Основные компоненты железнодорожного транспорта – подвижной состав и инфраструктура (постоянные устройства). Подвижной состав (вагоны и локомотивы) перемещается вместе с товарами и пассажирами, непосредственно осуществляя перевозки и создавая, тем самым, добавленную стоимость – результат перемещения товаров и пассажиров. Инфраструктура создает условия для эффективного перемещения подвижного состава и, тем самым, играет важную роль в осуществлении перевозок и формировании добавленной стоимости. Для эффективной работы железнодорожного транспорта необходима гармонизация технических параметров инфраструктуры и подвижного состава.
Основные элементы железнодорожной инфраструктуры:
· путь;
· электроснабжение;
· автоматика, телемеханика и связь.
Железнодорожный путь
Железнодорожный путь – это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска поездов с установленной скоростью. Он является самой важной составляющей инфраструктуры железнодорожного транспорта. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование подвижного состава.
К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно путь со всеми его сооружениями и устройствами, а также комплекс производственных подразделений, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительных ремонтов. Путевое хозяйство составляет одну из важнейших отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта характеризуется тем, что на его долю приходится около 50 % всех основных средств железных дорог и свыше 20 % общей численности работников и эксплуатационных затрат отрасли. Таким образом, путевое хозяйство железных дорог является наиболее капиталоемкой, трудоемкой и материалоемкой отраслью железнодорожного транспорта.
|
|
|
Железнодорожный путь работает в условиях постоянного воздействия атмосферных и климатических факторов, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этих условиях все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка, а также иметь достаточные резервы для дальнейшего повышения скоростей движения и грузонапряженности линии.
Для обеспечения указанных требований осуществляется усиление несущей способности и надежности всех элементов пути: применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.).
К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, мостовые и переводные брусья, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны и стрелочные переводы.
Рельсы направляют движение колес подвижного состава, воспринимают давление от них и передают его на шпалы. Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимно положения рельсовых нитей. Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерность давления, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя продольному и поперечному перемещению шпал при движении поездов.
|
|
|
Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами. Противоугоны применяются для удержания рельсов от продольного смещения под воздействием движущихся поездов. Стрелочные переводы служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой. Все элементы железнодорожного пути работают как единая динамичная конструкция.
Главными направлениями реконструкции технических средств путевого хозяйства в современных условиях и в перспективе являются:
· усиление мощности верхнего строения пути;
· повышение надежности и долговечности всех технических средств путевого хозяйства;
· улучшение системы состояния контроля пути;
· комплексная механизация и автоматизация работ по текущему содержанию и ремонту пути.
К основным мероприятиям по усилению мощности верхнего строения пути относятся: укладка рельсов тяжелых типов, длинномерных рельсов и бесстыкового пути; укладка эффективного балласта; укладка новых стрелочных переводов более пологих марок и смягчение радиус кривых в целях повышения скоростей движения поездов.
На железных дорогах России укладывают в путь рельсы массой 74,4 (Р75), 64,7 (Р65) и 51,7 (Р50) кг/м. Более тяжелые рельсы используют на участках с большой массой поездов, высокими скоростью и частотой обращения поездов.
Технико-экономический эффект при укладке рельсов тяжелых типов связан с уменьшением прогиба под давлением движущихся поездов и соответственно с уменьшением удельного сопротивления движению. В результате сокращается расход энергоресурсов на тягу поездов, а также износ подвижно состава и затраты на его ремонт. Повышается уровень комфорта при поездке пассажиров в связи с уменьшением динамических колебаний пассажирских вагонов при движении поездов.
При укладке тяжелых типов рельсов значительно сокращается потребность в выделении окон для выполнения работ по текущему содержанию и ремонту пути, так как увеличиваются межремонтные сроки и уменьшается трудоемкость этих работ.
|
|
|
Экономический эффект от укладки рельсов тяжелых типов связан также с увеличением срока их службы и, следовательно, пропускаемого по ним тоннажа брутто. Причем пропускаемый тоннаж растет быстрее, чем сама масса рельса. Поэтому удельный расход металла, приходящийся на 1 млн т км брутто/км, с увеличением массы рельса уменьшается: у рельсов Р65 он на 15-20 % меньше, чем у Р50, а у рельсов Р75 % – на 5–6 % меньше, чем у Р65. Для термически упрочненных рельсов пропускаемый тоннаж примерно в 1,5 раза больше, чем для «сырых» рельсов.
Вместе с тем стоимость рельсов тяжелых типов выше, первоначальные затраты на укладку – больше. Но в связи с увеличением объема пропускаемого тоннажа при росте срока службы рельсов существенно сокращаются удельные капитальные вложения, а значит, и текущие расходы по амортизации на единицу тоннажа брутто.
В настоящее время главные пути российских железных дорог практически полностью оборудованы рельсами тяжелых типов.
В прошлом на отечественных железных дорогах укладывались в путь только деревянные пропитанные шпалы преимущественно из хвойных пород, срок их службы составлял в среднем 12–18 лет в зависимости от породы леса, качества пропитки шпал и интенсивности напряжения поездов.
За последние 40 лет на отечественно и мировой сети железных дорог все большее распространение получают железобетонные шпалы. Применение их вместо деревянных пропитанных шпал обеспечивает более высокую надежность пути, снижение на 15–20 % расходов по текущему содержанию пути и замене шпал, так как срок их службы в 2–3 раза больше. Однако железобетонная шпала на 10–15 % дороже пропитанной деревянной. Кроме того, путь на железобетонных шпалах отличается большей жесткостью, что увеличивает выход рельсов из строя, вызывает рост расходов на капитальный ремонт пути и ходовых частей подвижно состава. Но все эти дополнительные затраты перекрываются экономией эксплуатационных расходов.
|
|
|
В мировой и отечественной практике в последнее время все большее внимание уделяется разработке новых перспективных конструкций подрельсового основания пути на железобетонных плитах или блоках. Его назначение – обеспечить надежный пропуск поездов по грузонапряженным линиям с более высокими скоростями и с меньшими эксплуатационными расходами, чем на линиях со шпальным основанием. Путь на плитах в сравнении с путем на шпалах более стабилен в профиле и плане, практически отсутствует износ щебеночного основания под плитами и бетона самих плит. Плитные основания пути почти полностью обеспечивают защиту балластного слоя от засорения. В 1,5-1,6 раза сокращаются затраты на текущее содержание пути.
Укладка новых стрелочных переводов, особенно эффективна для повышения скоростей движения поездов. В настоящее время укладываются стрелочные переводы, допускающее скорость движения поездов на боковой путь 80–120 км/ч. Для высокоскоростных пассажирских магистралей созданы конструкции специальных стрелочных переводов, допускающих еще более высокие скорости движения поездов на боковой путь (160–200 км/ч). Эти специальные конструкции обеспечивают лучшую комфортность при поездке пассажиров и имеют в 3–4 раза больший срок службы, чем обычные стрелочные переводы новой конструкции.
Электроснабжение железных дорог
Железнодорожный транспорт потребляет около 7 % энергии, производимой электростанциями России. В основном она расходуется на обеспечение тяги поездов и питания иных потребителей, к которым относятся станции, депо, мастерские и устройства регулирования движения поездов. К системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее предприятия и небольшие населенные пункты.
Система электроснабжения электрифицированных дорог состоит из внешней (электростанции, районные трансформаторные подстанции, сети и линии электропередач) и тяговой (тяговые подстанции и электротяговая сеть) частей.
Тяговая сеть состоит из контактных и рельсовых проводов. Участки контактной сети подсоединяют к соседним тяговым подстанциям.
На железных дорогах России используют две системы электроснабжения: постоянного и переменного тока.
Электрический подвижной состав обеспечивают тяговыми двигателями постоянно тока. Поэтому железнодорожные линии снабжают системой переменно тока, а на локомотивах устанавливают специальное оборудование, преобразующее переменный ток в постоянный.
Правилами технической эксплуатации регламентированы номинальные уровни напряжения на токоприемниках электрического подвижного состава: 3 кВ – при постоянном токе и 25 кВ – при переменном.
|
|
|
