 |
Железнодорожная автоматика и телемеханика
|
|
|
|
Управление движением поездов осуществляется с помощью различных систем автоматики и телемеханики.
Для централизованного управления сигналами (светофорами) перегонов железнодорожного участка используется автоматическая блокировка (АБ), автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС), диспетчерский контроль (ДК) и др.; для централизованного управления стрелками и сигналами станции – электрическая централизация (ЭЦ); для централизованного управления (телеуправления из одного пункта) стрелками и сигналами промежуточных станций в пределах диспетчерского участка (круга) – диспетчерская централизация (ДЦ).
Системы автоматики и телемеханики – это системы интервального регулирования движения поездов. Для обеспечения безопасности в движении поездов устанавливается определенный интервал. И установить его можно только с помощью систем автоматики и телемеханики. Поэтому все технологические процессы, выполняемые в других хозяйствах железнодорожного транспорта и связанные с перевозочным процессом, могут интегрироваться в едином автоматизированном перевозочном процессе только на основе систем автоматики и телемеханики.
Задача современных систем железнодорожной автоматики и телемеханики состоит в том, чтобы разделить перегоны между станциями на блок-участками, чтобы на каждом из перегонов одновременно могли находиться несколько поездов, уменьшить интервалы движения между поездами, сократить время приготовления маршрутов по приему и отправлению поездов на станциях, обеспечивая непрерывный контроль этих параметров. Это интенсивные факторы развития транспортного производства, позволяющие экономить трудовые, материальные и финансовые ресурсы, снижать себестоимость (ресурсоемкость) продукции (перевозок) и повышать их рентабельность. Именно этим определяется роль, значение и эффективность систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).
|
|
|
Тяговый подвижной состав и технико-экономические особенности разных видов тяги.
Железнодорожный подвижной состав делится на тяговый (локомотивы и моторные вагоны дизельных и электропоездов) и нетяговый (вагоны). Движение поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава.
До середины 1950-х годов основным средством тяги на железных дорогах нашей страны оставался паровоз, в котором в качестве силовой установки используются паровые котел и машина. При сжигании в топке паровоза топлива – твердого (уголь) или жидкого (нефть, мазут) – вода в котле превращается в пар, который подается в машину, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Одним из главных недостатков паровоза является низкий коэффициент полезного действия (КПД), не превышающий 5–7 %. Прогрессивные виды тяги – электрическая и тепловозная – начали развиваться на железнодорожном транспорте в 20-е гг. XX в. В 1950-1970-е гг. эти виды тяги практически вытеснили устаревшую паровозную тягу.
В настоящее время ОАО «Российские железные дороги» обладает самой протяженной в мире сетью электрифицированных железных дорог.
В качестве локомотивов в основном применяются тепловозы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями), и электровозы. Локомотивы с карбюраторными двигателями внутреннего сгорания небольшой мощности называют мотовозами, а локомотивы с газотурбинными установками – газотурбовозами.
Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономными локомотивами, т.к. механическая энергия, потребная для движения поезда, вырабатывается в результате сжигания топлива на самом локомотиве.
|
|
|
Электрические локомотивы и моторные вагоны – неавтономные. В отличие от автономного тягового подвижного состава, здесь первичная (электрическая) энергия поступает на локомотив или моторный вагон от внешних источников. На самом локомотиве или моторном вагоне осуществляется лишь преобразование электрической энергии в механическую энергию движения поезда. Неавтономный тяговый подвижной состав получает питание от электростанций через тяговые подстанции и контактную сеть. При электрической тяге мощность тягового подвижного состава ограничена только мощностью внешних элементов системы электроснабжения, поэтому электрический подвижной состав может иметь большую мощность по сравнению с автономными локомотивами.
По роду работы локомотивы подразделяются на грузовые, пассажирские и маневровые. Моторвагонный подвижной состав, применяемый в пригородном движении, в отличие от локомотивов, служит не только для тяги прицепных вагонов, но и используется для перевозки пассажиров.
КПД современного тягового подвижного состава составляет до 30 % и более. Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электровозов ниже, чем тепловозов. Провозная способность электрифицированных линий превышает провозную способность неэлектрифицированных железных дорог. По сравнению с тепловозами электровозы имеют большой срок службы, ремонт их проще, они экологически чище.
Вместе с тем введение электрической тяги требует больших капиталовложений (устройство линий электропередачи, тяговых подстанций, контактной сети). Однако затраты на железных дорогах с большой интенсивностью движения быстро окупаются поэтому на железных дорогах России электрическая тяга нашла широкое применение на грузонапряженных линиях, а также на линиях с интенсивным пассажирским движением.
Рост пропускной и провозной способности при использовании электрической тяги по сравнению с тепловозной происходит, во-первых, за счет увеличения массы поезда, что объясняется особенностью тяговых характеристик электровозов, мощность которых при небольших скоростях в условиях трудового профиля значительно повышается, у тепловозов же она постоянна в большом диапазоне скоростей; во-вторых, за счет увеличения ходовой и технической скоростей движения поезда, а также участковой скорости, особенно на однопутных линиях.
|
|
|
Средние ходовые и технические скорости при электрической тяге на 10–15 % выше, чем при тепловозной. На загруженных двухпутных линиях применение электрической тяги позволяет благодаря росту ходовой скорости и сокращению интервала попутного следования между поездами увеличить максимальную пропускную способность примерно на 25 %.
В результате повышения массы и скорости движения поездов при электрической тяге существенно увеличивается производительность электровозов по сравнению с тепловозами. Она растет еще и потому, что электровозы могут работать на длинных тяговых плечах, совершая большие безостановочные рейсы, при которых значительно увеличивается время их полезной работы. Наибольший прирост производительности электровозов достигается в условиях трудного профиля пути, так как скорость движения электровоза на руководящем подъеме может почти вдвое превышать скорость движения тепловоза.
Производительность труда работников локомотивного хозяйства при электрической тяге значительно выше, чем при тепловозной, а расходы по локомотивному хозяйству – ниже. Это обуславливается более высокой производительностью электровозов по сравнению с тепловозами, а также значительным сокращением численности работников, занятых на ремонте и техническом обслуживании электровозов.
Вместе с тем при электрической тяге возникает потребность в дополнительном штате работников и дополнительных эксплуатационных расходах, которых нет при тепловозной тяге. К ним относят расходы на содержание, ремонт и амортизацию контактной сети, тяговых подстанций и дистанций электроснабжения. Но эти расходы относительно невелики и составляют примерно 5 % в себестоимости перевозок при электрической тяге. В целом внедрение электрической тяги вместо тепловозной сокращает эксплуатационный контингент работников на 20–30 %. Затраты на топливо в денежном выражении при тепловозной тяге в сопоставимых условиях примерно в 1,5 раза больше затрат энергии при электрической тяге.
|
|
|
В сопоставимых условиях (при одинаковой грузонапряженности) внедрение электрической тяги, вместо тепловозной снижает себестоимость перевозок на 10–15 %.
Применение электрической тяги позволяет осуществлять рекуперацию электроэнергии, т.е. возврат ее в электрическую сеть при движении поезда под уклон, когда тяговые двигатели работают как электрогенераторы. Экономия электроэнергии при этом достигает при тяжелом профиле 20-30 %, а при профиле средней трудности 10-15 %. При рекуперации одновременно обеспечивается плавное торможение, уменьшается износ тормозных колодок и повышается безопасность движения поездов, хотя при оборудовании электровозов устройствами рекуперативного торможения несколько увеличивается их первоначальная стоимость.
Особенно эффективно применение электрической (моторвагонной) тяги в пригородном пассажирском сообщении. Раздельные пункты на линиях размещены часто, при движении происходит много остановок, разгонов и торможений. Экономится значительное время при быстром наборе и снижении скорости при работе электродвигателей моторвагонных секций. Участковая скорость движения пригородных электропоездов на 15-20 % выше, чем пригородных дизель-поездов.
Электрическая тяга позволяет использовать низкосортное дешевое топливо (уголь, сланцы и др.) при сжигании его на ТЭС и дешевую, экологически чистую ГЭС. При тепловозной же тяге используется в основном дорогостоящее дизельное топливо.
В то же время на маневровой работе тепловозная тяга по сравнению с электрической имеет ряд преимуществ. Применение тепловозов на маневрах не требует дорогостоящего оборудования контактной сетью всех станционных путей.
Электрическая тяга на переменном токе имеет ряд преимуществ.
В частности, облегчается подвеска и экономится материал опор контактного провода, сокращаются стоимость сооружения каждой тяговой подстанции и их количество. При переменном токе тяговые подстанции можно размещать через 30-50 км, а при постоянном – через 10-25 км. Тяговые подстанции переменного тока значительно проще, надежнее и дешевле. Это существенно сокращает капитальные затраты по электрификации линии, а себестоимость перевозок снижается на 3-4 %.
Наличие двух систем тока вызывает необходимость в специально оборудованных станциях со стыкованием контактной сети или требует постройки электровозов постоянно-переменного тока (двойного питания). Применение таких электровозов снижает простои поездов при переходе с одной системы тока на другую, стоимость этих электровозов меньше, чем дорогостоящих и сложных переключающихся устройств станций стыкования.
С применением электрификации на переменном токе создается возможность снабжения дешевой электроэнергией нетяговых потребителей во всех отраслях хозяйства железных дорог в прилегающих районах (путейских работ на перегонах, погрузочно-разгрузочных и других работ на станциях).
|
|
|
