90581

Совершенствование локомотивного хозяйства

Дипломная

Логистика и транспорт

Характеристика и история развития локомотивостроения в Казахстане Технико-эксплуатационная характеристика участка дороги Значение в экономике Республики Казахстан строительства локомотиво-сборочного завода Производство тяговых расчётов на участке...

Русский

2015-06-07

4.91 MB

4 чел.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: Совершенствование локомотивного хозяйства»

Содержание

Введение  3

1 Характеристика и история развития локомотивостроения в Казахстане 6

1.1 Технико-эксплуатационная характеристика участка дороги  6

1.2 Значение в экономике Республики Казахстан строительства локомотивосборочного завода  11

1.3 Производство тяговых расчётов на участке. Численный метод 15

1.4 Построение диаграммы удельных равнодействующих сил  23

2. Тяговые расчеты локомотивной тяги  25

2.1 Тяговые расчеты на участке Кандагаш – Челкар  25

2.2 Сравнение технических характеристик локомотивов  27

3 Организация эксплуатации локомотивов на участке  30

3.1 Расчет инвентарного парка локомотивов и измерителей их работы  30

3.2 Расчет показателей использования  32

3.3 Организация работы локомотивных бригад  37

3.4 Организация ремонта локомотивов  44

3.5 Проектирование зданий, сооружений депо  51

4 Сравнение технико-экономических показателей применения различных видов тяги на участке  61

4.1 Эффективность применения электрической и тепловозной тяги  61

4.2 Расчет эксплуатационных расходов и себестоимости грузовых перевозок..63

4.3 Расчет капитальных затрат и эффекта от электрификации участка  66

4.4 Сферы экономически целесообразного применения электрической и тепловозной тяги  68

5 Охрана труда  73

5.1 Сопоставимый анализ источников шума локомотивов, используемых в обосновании выбора тяги на участке Кандагаш-Челкар. Влияние шума на здоровье человека  73

5.2 Нормирование шума и вредных производственных факторов в локомотивном хозяйстве  77

6 Промышленная экология  82

6.1 Оценка экологичности тепловозного дизеля используемого в обосновании выбора тяги на участке Кандагаш-Челкар  82

Заключение  85

Список использованных источников  87


Введение

Транспорт – одна из формирующихся инфраструктур отраслей экономики. От его состояния зависит развитие отраслевых и территориальных комплексов народного хозяйства, обеспечение взаимосвязей отдельных видов и целостность экономики, ее вхождение в региональные и мирохозяйственные торгово-кооперационные связи.

Географические условия Казахстана, континентального государства – отсутствие выхода к морю, судоходных рек делают практически невозможным осуществление водных перевозок. В то же время, из-за обширности территории Казахстана, неразвитости автодорожной инфраструктуры, низкой технической оснащенности воздушного транспорта и, несмотря на бурное развитие трубопроводного транспорта, вот уже более ста лет основным средством перемещения грузов и массовых перевозок населения в стране является именно железная дорога с присущей ей универсальностью, доступностью и относительной дешевизной.

Миссия железнодорожного транспорта в современных условиях заключается в максимальном удовлетворении потребностей экономики во внутригосударственных и межгосударственных перевозках грузов и пассажиров при минимальных издержках.

За последние 7 лет большую часть перевозимых национальной железнодорожной компанией грузов составляют: уголь – примерно 44%; руды – около 30% грузов, нефть и нефтепродукты. Традиционно эти перевозки доминируют во внутреннем и экспортном сообщении, доля которых в общем объеме перевезенных грузов по отчетным данным составила 77,7%. В настоящее время железнодорожный транспорт Казахстана в общем располагает необходимой производственной базой и подвижным составом для обеспечения существенного объема перевозок.

Доля отечественного железнодорожного транспорта в ВВП составляет порядка 5 – 6%. Причем, являясь крупнейшим предприятием в республике, железные дороги вносят весомый вклад в государственный бюджет в виде налоговых отчислений.

Таким образом, стальная магистраль играет ведущую роль в экономической жизни республики, в осуществлении межгосударственных и международных перевозок, включая транзит, поддерживая тем самым продвижение страны к свободной рыночной экономике. Связывая не только отдельные территории и регионы республики, но и виды производства в единое экономическое пространство, железнодорожный транспорт по праву является основой становления и процветания Казахстана.

В целях проведения структурных реформ и согласованных изменений государственной политики в области железнодорожного транспорта 4 июня 2001 года. Постановление Правительства № 756 была утверждена “Программа реструктуризации железнодорожного транспорта ”

Целями реструктуризации железнодорожного транспорта по этой программе определены:

- адаптация железнодорожного транспорта к условиям рынка при сохранении государственного контроля над магистральной инфраструктурой;

- обеспечение эффективности железнодорожного транспорта за счет развития конкуренции в перевозочной и обеспечивающей деятельности, вовлечения частной инициативы и инвестиций в отрасль

- развитие импортозамещающей производственной базы железнодорожного транспорта;

- обеспечение конкурентоспособности железнодорожного транспорта на рынке транзитных перевозок.

Для достижения указанных целей предусматривается решение целого ряда задач по:

- совершенствованию нормативной правовой базы железнодорожного транспорта;

- отделению обеспечивающей деятельности и социальной сферы от основной за исключением технологически необходимого минимума;

- создание конкурентного рынка владельцев подвижного состава – перевозчиков с предоставлением одинаковых прав доступа к инфраструктуре;

- оптимизации производственных мощностей, повышению эффективности деятельности всех структур железнодорожного транспорта;

- преобразование в акционерное общество структур в области пассажирских перевозок и решению вопросов дотаций социально значимых услуг;

- строительству собственной базы по капитально-восстановительному ремонту, модернизации и сборке локомотивов и вагонов;

- созданию научно-исследовательских отраслевых институтов, в связи с высокой наукоемкостью и капиталоемкостью железнодорожного транспорта.

Реформирование железнодорожного рынка привело к существенному изменению структуры отрасли, появлению новых субъектов, образованию конкурентной среды в обеспечивающей деятельности. Созданы предпосылки для внедрения конкуренции в основной деятельности железной дороги – осуществлении перевозок грузов. Законодательными актами закрепляются основные правила функционирования отрасли.

Экономический эффект от проходящей реструктуризации будет достигнут за счет притока частных инвестиций в выведенных в конкурентный сектор (вагонный парк по оценке в размере 200 – 300 млн. долл. США в течении 10 лет), а также сокращение убытков и уменьшение дотаций пассажирских перевозок. Все это улучшит финансовые результаты АО “НК “КТЖ” ежегодно на 100 млн. долл. США, окажет существенное влияние на улучшение тарифообразования грузовых перевозок и увеличит поступление финансовых средств в республиканский бюджет от пользователей услуг железнодорожного транспорта. Кроме того, будет достигнута прозрачность финансовой деятельности всех субъектов железнодорожного транспорта.

Для выхода из критической ситуации необходимы немедленные действия, которые позволили бы не только комплексно вывести магистраль на новый технико-экономический уровень, но и создать долговременную перспективу ее развития. Строительство новых участков дороги и электрификация действующих участков вопрос не быстрый, а постепенный способ совершенствования железной дороги. На сегодняшнем этапе развития требуется быстрый скачок в модернизации железной дороги, и  таким ключом к стратегическому решению сложившихся проблем станет совершенствование локомотивной тяги на железных дорогах Казахстана.

Основными задачами в области инвестиционной программы Республики Казахстан является вывод хозяйства на качественно новый технический уровень развития. Для чего предусмотрено до 2014 года претворить в жизнь следующие программы: обновление локомотивного парка на сумму 741,09 млн. долларов США, в том числе приобретение 152 единиц новых тепловозов на 351,9 млн. долларов США, на модернизацию 171 секции тепловозов.

Сумма инвестиций на обновление маневровых тепловозов планируется в размере 59 млн. долларов США.

Целесообразнее было бы направить эти инвестиции не на капитально-восстановительный ремонт морально устаревших тепловозов, а на приобретение новых локомотивов, а лучше строительство локомотивосборочных заводов, позволивших в последствие не только обеспечить отечественные магистрали новыми локомотивами, но и отправлять на экспорт. Оставшиеся 75% локомотивов от общего числа локомотивного парка уже в 1995 году выработали свой ресурс и должны быть списаны.

Надежность локомотивного парка спустилась до крайне низкого уровня, особенно тепловозов, из которых наиболее слабой показывала себя серия ТЭ10. Создавшееся положение усугублялось начавшимся увеличением объема перевозок.

Целью дипломной работы является тяговый расчет и обоснование замены морально устаревших тепловозов серии ТЭ10, на ТЭ10МGE и на локомотивы казахстанской сборки «Evolution» на участке Кандагаш-Арысь, а также пересмотр участка обращения локомотивных бригад после внедрения более мощных локомотивов.

Объектом исследования в данной работе является локомотивный парк железных дорог Республики Казахстан на участке Кандагаш-Арысь.

Актуальность работы заключается в своевременном осознании критического состояния локомотивного хозяйства железной дороги и поиске наиболее эффективного и быстрого выхода из сложившейся ситуации, который позволит не допустить катастрофы в сфере железнодорожных перевозок страны в момент становления важных трансконтинентальных коридоров на участке Европа-Азия.


1 Характеристика и история развития локомотивостроения в Казахстане

1.1 Технико-эксплуатационная характеристика участка дороги

Отечественное машиностроение, тем более тяжелое, как оно становиться на ноги в суверенном Казахстане в период мирового финансового кризиса, вопрос очень интересный и весьма щепетильный.

Президент Республики Казахстан Н.А.Назарбаев при визите в США в 2005 году подписал договор о совместном сотрудничестве двух государств в области тяжелого машиностроения, а в частности сборке локомотивов нового поколения.

29 мая нынешнего года на железнодорожном вокзале Астаны состоялась презентация нового тепловоза серии «Evolution», партия которых из 10 штук прошла успешную апробацию на Алматинской железной дороге и поступила в постоянную эксплуатацию. После этого в отеле «Radisson-Sas» состоялось подписание двух важных соглашений в железнодорожной сфере между компаниями «Казахстан темiр жолы» и «General Electric».

В начале июля 2009 года в Астане заработали цеха нового локомотивосборочного завода.

В декабре 2009 года с конвейера завода спустили первый локомотив тепловоз серии «Evolution» казахстанской сборки.

После раздела эксплуатации и ремонта локомотивов все эксплуатирующие подразделения (депо) объединены в отдельную структуру и приказом АО «НК «КТЖ» образовано акционерное общество АО «Локомотив». Практическим руководством в работе в новых условиях для АО «Локомотив» была принята «Программа реструктуризации железнодорожного транспорта на 2004-2006 годы [1] утвержденная Правительством РК 6 февраля 2004 г.(№145).

Сложившиеся, например, в 2005 году участки обращения локомотивов и локомотивных бригад (рис 1.1) нельзя считать оптимальными, особенно по Западному тепловозному ходу. Здесь практически каждое локомотивное депо обслуживает «своими» локомотивами одно плечо, хотя больше 70% грузовых поездов – маршрутные, не требующие остановок на всем протяжении от станции Кандагаш (а идущие на Россию – до станции Озинки - 2003 км) до станции Арысь (1320 км). Такая же картина наблюдается и по Восточному (Семипалатинскому) ходу. За период с 2000 по 2006 год показатели использования локомотивов на железных дорогах Казахстана представлены в таблице 1.1, из которой видно, что по показателю производительности тепловозная тяга значительно уступает электрической в среднем на 40 процентов.

 

     

Рисунок 1.1 Расчет эксплуатационного парка локомотивов по коэффициенту потребности по АО «НК КТЖ»

Таблица 1.1

Показатели использования локомотивов на железных дорогах Казахстана

год

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Ср.суточ.проб.км

Э

582

1,23

580

1,19

593

1,17

610

1,19

619

1,2

605

1,21

602

Т

472

485

507

513

515

500

512,17

Техн. Скорость, км/ч

Э

49,14

58,91

59,57

58,5

59,18

59,93

59,89

Т

43,7

51,31

52,55

51,27

50,76

50,28

50,4

Участ.скорость, км/ч

Э

46,36

55,2

56

54,91

55,84

56,45

55,66

Т

37,99

44,4

46,19

44,28

42,86

41,45

41,32

Неиспр.(в сутки)

Э

45

46

51

44,5

58,5

52

69,5

Т

162

185

217

186,5

161

142

123,5

Производ.локом.тыс.ткм брут./годов

Э

1819

151

1844

1,48

1881

1,4

1935

1,4

1941

1,38

1900

1,39

1898

1,34

Т

1200

1249

1343

1375

1403

1362

1418

Вес поезда в тоннах (средний)

Э

3762

1,25

3794

1,25

3737

1,19

3694

1,18

3666

1,17

3696

1,19

3706

1,19

Т

3013

3038

3124

3125

3139

3099

3114

Суточная лок.выдача

Э

168

170(74)

162,5(71)

176,5(81)

187(86)

211(94)

244(109)

Т

220

238(107)

227(103)

251(121)

282 (141)

301,5(151)

315(161)

Млн. тонно км

Э

112076

1,15

114568

1,05

111525

1,002

124650

0,99

132880

0,92

146489

0,98

169104

1,037

Т

96886

108515

111227

125840

144677

149833

163074

 

За тот же 2005 год время полезной работы тепловоза составило 11,27 часа в сутки, а электровоза – 11,89 часа, то есть локомотив полезно работает (перемещает поезда) меньше половины времени суток.

Если рассмотреть распределение времени эксплуатируемого парка, но составляющим, то станет ясно, что использование локомотивов происходит расточительно.

В таблице 1.2 представлено распределение (дислокация) локомотивного парка в течение суток. Из таблицы видно, что в движении находятся 124 тепловоза и 88 электровозов, а остальные (177,5 тепловозов и 122 электровоза) простаивают, а следовательно, доходов АО «Локомотив» не приносят. Следовательно, из эксплуатируемого парка полезно работают 41 % тепловозов и 42% электровозов. В это же время на перецепку локомотивов в  пунктах оборота и на станциях их приписки приходится 92 тепловоза и 68 электровозов.

Таблица 1.2

Эксплуатируемый парк локомотивов

Наименование показателя 

Факт 2004 г.

Факт 2005 г.

В % к 2004 

локомотивов в среднем за сутки

в % к итогу

локомотивов в среднем за сутки

в % к итогу

В работе 

электровозы 

86

37,9

94

38,4

109,3

тепловозы 

141,1

62,1

151

61.6

107

Итого 

227,1

100

245

100

107,9

из них: на промежуточных станциях

электровозы 

4,5

16,5

5,1

15,9

113,3

тепловозы 

22,8

83,5

27

84,1

118,4

Итого 

27,3

100

32,1

100

117,6

на перегонах 

электровозы 

81,5

40,8

88,9

41,8

109,1

тепловозы 

118,3

59,2

124

58,2

104,8

Итого 

199,8

100

212,9

100

106,6

на станциях оборота 

электровозы 

37,4

39,8

44,9

41,3

120,1

тепловозы 

56,6

60,2

63,8

58,7

112,7

Итого 

94

100

108,7

100

115,6

на станциях приписки 

электровозы 

22

45,5

23,1

44,9

105

тепловозы 

26,5

54,8

28.3

55,1

106,8

Итого 

48,5

100

51,4

100

106

на станциях смены локомотивных бригад

электровозы 

12,8

41,7

19,1

51,5

149,2

тепловозы 

17,9

58,3

18

48,5

100,6

Итого 

30,7

100

37,1

100

120,8

эксплуатируемый парк - всего 

электровозы 

187

39,9

211,2

41,2

112,9

тепловозы 

281,8

60,1

301,5

58,8

107

Итого 

468,8

100

512,7

100

109,4

Не лучше обстоит дело и с использованием локомотивных бригад (л/б). На некоторых плечах обращение, например, на участке Актюбинск - Кандагаш, расстояние 94 км, бригада находится в пути менее двух часов. Отсюда жалобы локомотивных бригад на то, что для выработки положенной нормы часов (173 часа в месяц) приходится каждый день быть в поездке. С учетом сложившихся эксплуатационных показателей (среднетехническая и среднеучастковая скорость – представленные в таблице 1.1) можно беспрепятственно увеличить вдвое плечи обслуживания локомотивными бригадами; для тепловозов на западном ходу при среднеучастковой  скорости  Vуч=41-45 км/ч и продолжительность поездки 6-7 часов, плечи будут

(6-7) * 41,45=249 - 290 км

На Российских железных дорогах приказом МПС определены плечи обслуживания локомотивным бригадам для тепловозной тяги - 320-360 км, а для электровозов - 360-420 километров.

Предлагается изменить схему обслуживания локомотивов локомотивными бригадами в сторону удлинения плеч обслуживания. На рисунке 1.2 представлена новая схема работы локомотивных бригад.

Рисунок 1.2 Предлагаемая схема обслуживания маршрутных поездов

Теперь на участке первого варианта необходимо иметь четыре пункта смены локомотивных бригад (вместо 9-ти по существующей схеме), а по варианту 2 - шесть пунктов смены бригад год (вместо тринадцати).

1.2 Значение в экономике Республики Казахстан строительства локомотивосборочного завода

Меморандум о взаимопонимании, подписанный сторонами в Астане, предполагал осуществление совместных инвестиций в локомотивосборочное предприятие по производству локомотивов серии «Evolution».

Специализированное сервисное соглашение на сумму около 500 млн. долларов США представляло собой крупнейший в истории подразделения «General Electric» - «GE Transportation» - контракт на обслуживание железнодорожного оборудования за пределами Северной Америки. Согласно ему, «General Electric» предоставило АО «Локомотив» услуги по содержанию и проведению капитального ремонта модернизированного парка компании.

По словам председателя правления ФНБ «Самрук-Казына» К.Келимбетова в новое локомотивосборочное предприятие Астане будет инвестировано в общей сложности 160 млн. долларов, из которых 15 млн. вложит компания «General Electric». При этом впервые «происходит трансферт в нашу экономику технологий бренда №1 в мире. Поэтому Казахстан рассчитывает в будущем экспортировать новые тепловозы в Россию и другие страны СНГ.

На сегодняшний день парк магистральных тепловозов в РК составляет 565 единиц, из которых 400 работают на пределе своих возможностей. Новые локомотивы собственной сборки - это практически безальтернативный вариант по преодолению критической ситуации на рынке тяги. Более того, новая техника показала большую экономичность в эксплуатации по сравнению с действующими аналогами: она потребляет на 18-20% меньше ГСМ, производит на 15-20% меньше вредных выбросов в окружающую среду, на 25-30% превосходит эксплуатируемый парк по тяговым качествам.

В сотрудничестве с «General Electric» Казахстан рассчитывает в течение 5-6 лет решить проблему износа парка тепловозов. В течение первого года казахстанское участие в проекте будет составлять порядка 20%, через три года оно возрастет до 38%, в 2013 году с конвейера завода сойдет 100 новых локомотивов, из которых 50 будет продано на экспорт. Эти тепловозы по большей части уже будут изготовлены из отечественных комплектующих.

На сегодняшний момент в индустриальном парке свободной экономической зоны Астаны на территории общей площадью более 35 га закончено возведение основного здания локомотивосборочного завода площадью 40656 кв.м. Вместе со вспомогательными корпусами и необходимой инфраструктурой площадь застройки составила 78 тыс. кв. метров. На территории завода разместились: административно-бытовой корпус площадью 3240 кв.м. корпус вспомогательных производств 1440 кв.м., склад металлов и колесных пар площадью 7392 кв.м. автодорога протяженностью 4,8 км, железнодорожные пути длиной 3,7 км.

На строительство завода направили 125 млн. долларов, еще 610 млн. предназначены на покупку оборудования для сборки первых 300 локомотивов. Стоимость одного локомотива казахстанского производства, предположительно, составит около 3,4 млн. долларов США. Согласно проектной мощности, на заводе предполагается выпускать примерно 100 тепловозов в год.

Постепенно долю казахстанского участия в производстве комплектующих для локомотива планируется повысить до 38 процентов. Со временем заказы завода отечественным предприятиям будут содержать такие узлы и детали, как кузова, кабины, радиаторы, воздушные отсеки и другие части. При этом стандарты мощности, веса и кузова будущего локомотива будут адаптированы под казахстанские условия эксплуатации. Отдельных слов заслуживает экономичность нового локомотива.

Рисунок 1.3 Новый тепловоз серии «Evolution»

Новый тепловоз из серии «Evolution» содержит ряд инновационных технических решений. В частности, его «сердцем» будет служить асинхронный тяговый двигатель с увеличенной выходной мощностью 450-500 кВт, переменной электрической передачей и электронным впрыском топлива, значительно снижающим его расход. Локомотив располагает современной системой бортовой диагностики технического состояния локомотива, что является дополнительной гарантией безопасности. Работать с этим принципиально новым оборудованием будут специалисты, прошедшие обучение за океаном.

Показатели экономичности локомотива марки «Evolution» по сравнению с существующими в республике следующие:

- удельный эффективный расход топлива ТЭ10-228 г/кВт час, на ТЭ10МК снижен до 195 г/кВт час, на «Evolution» снижен до 192 г/кВт час.

- расход топлива на холостом ходу у локомотивов ТЭ10 - 21,8 кг/ч, на ТЭ10МК снижен до 15,6 кг/ч, на «Evolution» - до 8,8 кг/ч.

- расход дизельного масла к топливу у ТЭ10 - 2,38%, на ТЭ10МК снижен до 0,4%, на «Evolution» - до 0,3%.

Годовая экономия дизельного топлива на один локомотив по сравнению с двумя ТЭ10 для модернизированного тепловоза ТЭ10МК составляет 9,3 млн. тенге, для «Evolution» она составит 11,6 млн. тенге. Годовая экономия дизельного масла на один локомотив по сравнению с двумя ТЭ10 для модернизированного тепловоза ТЭ10МК составляет 97 тыс. тенге, для «Evolution» составит 718 тыс. тенге. За период эксплуатации с февраля 2004 года по декабрь 2006 года модернизированные тепловозы ТЭ10МК сэкономили дизельного топлива свыше 19 тысяч тонн, на сумму 1,9 млрд. тенге. Экономия дизельного масла - свыше 4 тыс.тонн, на сумму 157,8 млн. тенге. У локомотивов отечественной сборки эти показатели будут на порядок выше.

Как же решаются вопросы подготовки кадров для будущего гиганта отечественной индустрии? Данный вопрос стал решаться ТОО «Lokomotiv-leasing» параллельно с исполнением производственной части проекта. В декабре 2009 года, когда первый казахстанский тепловоз сошел с конвейера завода, количество трудоустроенных на предприятии специалистов достигло примерно 280 человек.

В периоде декабря 2008 года по настоящее время в отдел кадров завода поступило 1092 резюме от представителей разных профессий, говорят специалисты. В том числе: с высшим образованием - 362, со средне-специальным – 412, средним - 318 заявок. Хочется отметить, что дефицита в специалистах нет, среди желающих прийти на работу на новый завод достаточно работников нужного профиля, и отбор кадров на предприятие ведется из числа претендентов, представивших свои резюме.

Для отбора кадров на завод в Астане создана совместная комиссия из представителей АО «НК «КТЖ», АО «Локомотив» и ТОО «Lokomotiv-leasing». В марте и апреле 2009 года комиссией были отобраны и направлены в учебно-методический центр «Сплав» города Темиртау 13 работников, которые после окончания обучения, с 18 мая 2009 года, уже приступили к работе на заводе. В этой группе специалистов - операторы станков с числовым программным управлением, наладчики, электромеханики по средствам автоматики и приборам технологического оборудования. В целом, как пояснили в кадровой службе, на сегодняшний день на заводе работают 30 специалистов различных производственных профессий.

В течение 2009 года, согласно штатному расписанию локомотивосборочного завода, на предприятии трудоустроено 272 человека. Из них 219 производственный персонал, 53 человека - административные работники.

На плечах этих «новобранцев» лежит основная ответственность за качественное выполнение задач первого этапа проекта, в ходе которого все технологическое оборудование тепловоза, кроме рамы, будет доставляться в Казахстан с заводов компании «General Electric», и уже здесь оформляться в готовый локомотив.

Сборка принципиально нового - не только для Казахстана, но и всего постсоветского пространства - локомотива требует специальных навыков.

По соглашению о передаче технологии, заключенному между ТОО «Lokomotiv-leasing» и компанией, в мае 2008 года 16 специалистов ТОО «Lokomotiv-leasing» были направлены на обучение в г. Эри (США). Шестерым из них уже выданы сертификаты компании «General Electric» об окончании учебного курса, остальные специалисты продолжают обучение, которое окончится в 2011 году, пояснили в кадровой службе завода.  Таким образом, к моменту начала производства локомотивов серии «Evolution» по законченному циклу в Казахстан прибудут квалифицированные инженеры, освоившие все этапы технологического процесса сборки и выпуска локомотивов. При полной комплектации штатной численности на заводе будут работать 800 человек.

В Казахстане с проектом по производству локомотивов, вышедшим в конце 2009 года на финишную прямую, связывают как надежды на комплексную замену устаревшего парка эксплуатируемых тепловозов, так и возможность поставлять локомотивы в соседние страны.

Эксклюзивное право на сборку локомотивов ««Evolution» на постсоветском пространстве будет принадлежать Казахстану, компании ТОО «Lokomotiv-leasing».

Преимущество проекта в том, что после  пополнения  собственного парка у нас появится возможность поставлять локомотивы в соседние страны. К примеру, после проведения испытаний тепловоза серии ТЭ10МК, модернизированного электродвигателем «General Electric», в Республике Саха из-за рубежа уже поступило предложение о готовности приобретения локомотивов этой серии. Исходя из этого факта, можно сделать вывод, что чем быстрее наша страна осуществит масштабный проект по выпуску новых тепловозов, тем больше у нас шансов выйти на рынки Беларуси, Монголии, стран Закавказья, республик Прибалтики. Запуск завода в Астане повысит уровень развития машиностроительной отрасли в нашей стране и даст Казахстану шанс занять свою нишу в мировой системе тяжелого машиностроения.

Как отметил представитель руководства завода, со временем на предприятии предполагается смонтировать второй конвейер для сборки маневровых локомотивов, и также по американской технологии. Этот шаг также потребует обучения специальных кадров. Поэтому профессиональные инженеры, электронщики, программисты в ближайшие годы будут широко востребованы в Астане - колыбели исторического проекта в области индустрии.

Учитывая оснащенность депо для технического обслуживания локомотивов, предлагается выбрать пункт прикрепления локомотивов: предпочтительнее - станция Арысь, где следует неизбежная отцепка локомотива. Здесь же удобно проводить, либо на станции Арысь, либо на станции Казалинск, имеющей крупное ремонтное предприятие по техническому обслуживанию тепловозов, технический осмотр локомотива и его экипировку, всего короче со станции Чимкент (НПЗ).

Пункт осмотра вагонов предусмотреть на конечных, станциях оборота  (Арысь, Кандагаш) и в середине участка оборота на станции Казалинск.

В настоящие время весь западный ход переводится на модернизированные тепловозы по проекту фирмы «Дженерал Электрик», которые по своим техническим характеристикам должны соответствовать новым локомотивам. Техническое обслуживание новых тепловозов западного образца производится через 92 дня (в основном, смена масла). Полный оборот локомотива (2ТЭ10МК) составляет 63 часа, с учетом технического обслуживания, в конце участки обращения- 3 часа с экипировкой. Суточной пробег локомотива составит около 1000 км/сутки, что соответствует западным образцам (в США 8сут=1200км).

Количество топлива необходимо определить в процессе опытной эксплуатации. Расчеты показывают, что тепловозу 2ТЭ10МК одной экипировки достаточно на полный оборот (2640 км), учитывая более экономичный дизель модернизированного тепловоза. На участке обращения Арысь - Кандагаш наибольший подъем i=8.3%, поэтому для тепловоза 2ТЭ10МК надо увеличить весовую норму грузового поезда до 4500 тонн, опытные поездки подтверждают такой вес.

Для ориентира по расходу топлива на круг (полный оборот локомотива) воспользуемся сложившимся удельным расходом топлива на измеритель. Как показывают отчетные данные ТХО-1 удельный расход топлива за последние семь лет стабильно удерживается на величине 40кг/104т.км.брутто. Эксплуатационные испытания тепловоза 2ТЭ10МК показали удельный расход топлива на западном ходу 27 кг/10 т км.

При массе поезда 4500 тонн в один конец 1320 км имеем:

4500*1320*104=594 измерителя (104т.км).

Следовательно, расход топлива 594*27=16038 кг, в двух топливных баках при емкости 8000 литров можно проехать без дозаправки топлива.

Для осмотра вагонов поезда не станции Казалинск закладывается остановка 1,5 часа, за это время необходимо пополнить запас топлива.

Предлагаемая схема эксплуатации тепловозов 2ТЭ10МК па западном ходу позволит сократить потребный парк локомотивов на 30%, а расход топлива, учитывая экономичность дизеля, на 50% [2].

1.3 Производство тяговых расчётов на участке. Численный метод

В тяговых расчетах применяют следующие методы решения дифференциального уравнения движения поезда: аналитический, графический, численный и машинный. Общей для всех этих методов теоретической основой служит решение уравнения движения в форме задачи Коши.

Решение задачи, выполненное по всем правилам математики и механики, может оказаться неприемлемым с точки зрения безопасности и технологии производства. Очевидно, проблема эксплуатационной надежности и оптимальности перевозок также является общей для всех методов расчета движения поездов и должна решаться в тяговых расчетах.

Для тяговых расчетов на ЭВМ дискретного действия используют численные методы интегрирования уравнения движения поезда, расхода топлива и электроэнергии на тягу, нагрева обмоток электрических машин. В принципе они аналогичны аналитическому и графическому методам. Различия состоят лишь в математической формализации зависимостей  и решения уравнения движения поезда, поэтому рассмотрим только теоретические основы применяемых численных методов и выведем расчетные уравнения.

Сущность их заключается в замене нелинейного дифференциального уравнения движения поезда линейным дифференциальным, решением которого с достаточной для практики точностью приближается к решению нелинейного уравнения, т. е. в линеаризации уравнения движения путем замены его линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами. Основным допущением, позволяющим производить линеаризацию, является, как и в ранее рассмотренных методах, принцип малых отклонений входящих в уравнение координат от тех значений, которые приняты в качестве исходных для линеаризации.

Известно много различных методов численного интегрирования дифференциальных уравнений: Чаплыгин, Адамса, Рунге-Кутта и др. Эти методы обеспечивают сравнительно высокую степень точности, но требуют большого объема подготовительных работ. В тяговых расчетах используют менее точные, но более простые – метод Эйлера и разложения функции  в ряд Тейлора, а зависимости описываются полиномами.

Метод Эйлера применяется в системе автоведения поезда, а интегрирование по независимой переменной времени позволяет использовать его для скоростей движения во всем диапазоне тяговых характеристик и рассчитывать периодичность нагрузок тяговых подстанций при электротяге потока поездов. Разложение функции в ряд Тейлора применяется при тяговых расчетах для разработки графика движения поездов.

Для любого метода численного интегрирования расчет конечно-малых приращений времени  производится по формуле

    (1)

Метод Эйлера. Чтобы найти численную зависимость v (s) за период времени от  до , если известна начальная скорость движения v0 (s) в начальный момент времени , и уравнение движения в общем виде

  (2)

Преобразуем его в . Правую часть уравнения (равнодействующую силу) будем считать постоянной в пределах каждого интервала (шага интегрирования).

Период времени ,  (рис. 1.4) разделим на n равных частей и обозначим шаг вычислений

 (3)

Рисунок 1.4 Построение ломаной Эйлера.

Производную в каждой точке кривой v (t) заменим отношением конечных разностей, тогда будем иметь , а для каждого шага вычислений:

   при    (4)

   при    (5)

   при  (6)

Такая замена равносильна тому, что искомая функция на шаге  заменяется касательной, например для интервала () касательная , образующая с осью времени угол α, тангенс которого равен . Для следующего шага () касательная проводится к кривой , но не от точки b, а от точки b имеем касательную b′с′. Ряд сопряженных касательных образует «ломанную Эйлера» - а b′с′… Очевидно, сущность метода заключается в аппроксимации интегральной кривой  последовательно сопряженными касательными [19].

Для вычисления фазовых координат поезда перепишем конечные разности на отрезках, разрешенные по скорости в концах отрезков:

;

;

…..……………..                                           (7)

;

.

Решение задачи заключается в определении  по заданным , , , в определении  по полученным на предыдущем шаге , ,  и т. д. Для упрощения будем рассматривать движение по прямому горизонтальному пути .

Правую часть уравнений можно определить по средней скорости в каждом интервале и найти производные ;    и  т. д., или .

Тогда окончательно на j-м интервале получим:

    

.    (8)

 

Скорости на всем промежутке  определяются так:

               ;

;    (9)

                  ……………………

                                                             .    

 При интегрировании уравнения  по скорости найдем проходимый путь:

                   ;

    ;     (10)

              …………………

                .

Решение уравнения движения разложением в ряд Тейлора. Как известно, функция  разлагается в ряд Тейлора:

  

,  (11)

где - остаточный член ряда.

Напишем уравнение движения в форме  и разложим в ряд Тейлора:

      (12)

По методике ПТР разложение в ряд Тейлора производят до третьего члена включительно, а в качестве независимой переменной интегрирования уравнения движения принимаются при малых скоростях и  при высоких. Объясняется это тем, что при высоких скоростях равнодействующая сил имеет малые значения, поэтому время  неограниченно возрастает, что повышает погрешность вычислений. При независимой переменной разложение функции v (s) в ряд Тейлора приобретает вид

     ,    (13)

или в сокращенной записи

.           (14)

Так как расчеты ограничиваются третьим членом ряда, то формула (14) обеспечивает достаточную точность при соблюдении условий:

а) при малых скоростях (до 15-25км/ч) и интегрировании по скорости принимают

    ,    (15)

где -средняя скорость в интервале;

 б) при более высоких скоростях

; =3÷5км/ч;    (16)

; =0,1÷0,5км/ч;    (17)

где -допускаемая скорость.

Представление характеристик полиномами.  При производстве тяговых расчетов методом численного интегрирования тяговые, тормозные, токовые и другие характеристики представляют в форме алгебраических полиномов или таблиц. Аппроксимация характеристик полиномами исключает необходимость использования сведений о характеристиках в форме кусочно-линейных данных, что разгружает память и упрощает систему автоведения поезда. Методика построения полиномов определяется графической формой различных частей тяговых характеристики и желаемой степенью точности расчетов [3] .

Для всех локомотивов ограничение силы тяги по сцеплению (линия аb на рис.1.5) описывается формулой:

,   (18)

где , , , , -составляющие эмпирических формул коэффициента сцепления в зависимости от вида тяги, рода тока, серии локомотива.

Рисунок 1.5 Участки тяговой характеристики локомотива, аппроксимируемые полиномами.

Ограничения силы тяги, имеющие линейную зависимость (линия bc),  описываются уравнением прямой на плоскости

         (19)

Ограничения силы тяги по возбуждению тяговых двигателей (кривая cd)

        (20)

 Тяговые характеристики тепловозов, помимо зон ограничений по сцеплению и току, имеют сложную конфигурацию, и поэтому лучше использовать табличные данные. Токовые характеристики тепловозов, например ТЭ10Л, описываются тремя полиномами для кривых  при ПП, ОП1 и ОП2 в форме

        (21)

Токовые характеристики электровозов постоянного тока (рис. 1.6а) в зоне скоростей 0-va  фиксируются координатами :

;

для электровозов переменного тока (рис. 1.6б) в зоне скоростей 0-vп – по формуле:

          (22)

    а)

     б)

Рисунок 1.6 Участки токовых характеристик, аппроксимируемых полиномами электровозов:

а – постоянного тока; б - переменного тока.

Для электровозов постоянного тока в зоне а – b и переменного тока в зоне - с соответственно токи  и  аппроксимируются полиномами:

;   (23)

Тепловые характеристики  и  аппроксимируются полиномами типа  и .

Расход топлива на тягу поезда тепловозом можно аппроксимировать полиномом в форме

       (24)

Основные удельные сопротивления движению аппроксимируются полиномами третьей степени. Если заданы характеристики поезда, то для расчетов необходимо привести их к общему виду. Зная основное удельное сопротивление локомотива и вагонов можно найти удельное сопротивление движению поезда:

   (25)

1.4 Построение диаграммы удельных равнодействующих сил

Для описания поведения подвижного состава необходимо определить число степеней свободы поезда. В тяге поездов учитывается только управляемое движение, а неуправляемым движением пренебрегают. К неуправляемым движениям относят поперечные движения в рельсовой колее, продольные движения в зазорах автосцепок, вертикальное перемещение при колебаниях обрессоренного веса и др. Так как поезд может перемещаться только вдоль рельсов, то он имеет одну степень свободы. Рельсовый путь является единственной внешней силой, которая удерживает поезд и влияет на управляемое движение подвижного состава. Локомотив и вагоны находятся на постоянном расстоянии друг от друга и двигаются поступательно, поэтому для описания поведения поезда достаточно знать только те силы, которые совпадают с направлением движения поезда или противоположны ему. Такими силами являются касательная сила тяги, тормозная сила поезда, сила сопротивления движению поезда. Процесс движения поезда по участку с разнообразным профилем пути характеризуется тремя режимами работы локомотива: тяга F, холостой ход (выбег) Wх, торможение ВТ. В режиме тяги равнодействующая сила определяется величиной (F - W). При холостом ходе движение происходит за счет ранее накопленной кинетической энергии, и равнодействующая определяется величиной – WX. При торможении вводится в действие тормозная сила, равнодействующая при этом равна – (WХ + ВТ).

Для построения диаграммы удельных равнодействующих сил предварительно составляется таблица для трех режимов ведения поезда по прямому горизонтальному участку:

а) для режима тяги  

б) для режима холостого хода  

в) для режима торможения: при служебном торможении  

г) при экстренном торможении  

Основе удельное сопротивление всего поезда при движении локомотива холостым ходом подсчитывается по формуле:

, Н/кН    (26)

где Р – расчетная масса локомотива, т;

   Q – масса состава, т.

Величины - определяются указанным путем для скоростей, начиная с 10км/ч и выше. Значения этих величин при V = 0 принимаются такими, как при V = 10км/ч.

Удельные тормозные силы поезда в Н/кН вычисляются по формуле:

                , н/кн     (27)

где  - расчетные коэффициент трения колодок о колесо:

при чугунных колодках

                                      

                                                                     (28)

при композиционных

                                             

                                                              (29)

                                        

       - расчетный коэффициент состава в кН/Кн

            ,                       (30)

где  – число осей группы вагонов

kР - расчетные силы натяжения тормозных колодок соответственно на ось 4, 6 , 8-осных вагонов (при чугунных колодках кН/ось, при композиционных колодках кН/ось);

- доля (не !) тормозных осей в составе.

При определении расчетного тормозного коэффициента грузового поезда на спусках до 20% масса и тормозные средства локомотива обычно не учитывают [4].


2 Тяговые расчеты локомотивной тяги

2.1 Тяговые расчеты на участке Кандагаш – Челкар 

Исходя из методики тяговых расчетов представленных в  теоретической части дипломной работы приступаем к проведению расчетов на ЭВМ и полученные данные сведем в таблицы 2.1-2.4.

Таблица 2.1

Результаты тяговых расчетов. Нечетное направление. Участок: Челкар – Кандагаш. Серия локомотива: ТЭ10МGE. Масса поезда: 4000т

Код перегона

Перегон

Средняя скорость

(км/ч)

Время хода (мин)

Расход топлива/энергии

при

холост. ходе

при тяге

общее

1

2

3

4

5

6

7

2242

Кандагаш-Журын

35,74

31,58

3,71

81,93

85,64

2243

Журын-Изимбет

38,48

16,46

0,35

94,14

94,49

2244

Изимбет-Кудык

45,5

49,35

0

324,74

324,79

2245

Кудык-Жем

50,3

41,66

0

275,63

275,63

2246

Жем-Кыргыз

44,64

45,59

0,03

296,8

296,83

2247

Кыргыз-Мугалжар

5568

32,14

0,11

207,26

207,37

2248

Мугалжар-Биршогыр

57,68

37,32

0,24

236,63

236,87

2249

Биршогыр-Котыртас

40,35

20,13

1,09

96,31

97,4

2250

Котыртас-Кауылжыр

54,07

19,69

0,8

101,93

102,73

2251

Кауылжыр-Кайдауыл

53,17

49,96

0,08

326,43

326,51

2252

Кайдауыл-Челкар

61,87

39,43

0,18

248,52

248,7

Всего по участку

46,1767

383,31

6,59

2290,37

2296,96


Таблица 2.2

Результаты тяговых расчетов. Четное направление. Участок: Челкар – Кандагаш. Серия локомотива: ТЭ10МGE. Масса поезда: 4000т

Код перегона

Перегон

Средняя скорость (км/ч)

Время хода (мин)

Расход топлива/энергии

при холост. ходе

при тяге

общее

1

2

3

4

5

6

7

2242

Журын-Кандагаш

35,74

31,58

3,71

81,93

85,64

2243

Изимбет - Журын

38,48

16,46

0,35

94,14

94,49

2244

Кудык - Изимбет

45,5

49,35

0

324,79

324,79

2245

Жем - Кудык

50,3

41,66

0

275,63

275,63

2246

Кыргыз-Жем

44,64

45,59

0,03

296,8

296,83

2247

Мугалжар - Кыргыз

55,68

32,14

0,11

207,26

207,37

2248

Биршогыр-Мугалжар

57,68

37,32

0,24

236,63

236,87

2249

Котыртас-Биршогыр

40,35

20,13

1,09

96,31

97,4

2250

Кауылжыр-Котыртас

54,07

19,69

0,8

101,93

102,73

2251

Кайдауыл-Кауылжыр

53,17

49,96

0,08

326,43

326,51

2252

Челкар-Кайдауыл

61,53

39,65

0,18

250,3

250,48

Всего по участку

44,1165

383,53

6,59

2292,15

2298,74

Таблица 2.3

Результаты тяговых расчетов. Четное направление. Участок: Челкар – Кандагаш. Серия локомотива: ВЛ80С. Масса поезда: 4000т

Код перегона

Перегон

Средняя скорость (км/ч)

Время хода (мин)

Расход топлива/энергии

при холост. ходе

при тяге

общее

1

2

3

4

5

6

7

2242

Кандагаш-Журын

49,44

27,91

51,46

699,53

750,99

2243

Журын-Изимбет

63,99

10,67

6,98

802,95

809,93

2244

Изимбет-Кудык

80,05

27,39

15,77

1947,83

1963,6

2245

Кудык-Жем

82

25,17

5,87

1910,82

1916,69

2246

Жем-Кыргыз

77,99

25,43

9,44

1865,7

1875,14

2247

Кыргыз-Мугалжар

81,16

22,73

13,66

1440,79

1454,45

2248

Мугалжар-Биршогыр

83,44

27,04

13,46

1681,66

1995,12

2249

Биршогыр-Котыртас

56,12

16,38

22,81

678,99

701,8

2250

Котыртас-Кауылжыр

77,36

14,85

9,17

946,38

955,55

2251

Кауылжыр-Кайдауыл

85,36

29,89

5,79

2295,26

2301,05

2252

Кайдауыл-Челкар

85,2

27,58

80,32

1940,88

2021,2

Всего по участку

66,3425

255,04

234,73

16510,79

16745,52


Таблица 2.4

Результаты тяговых расчетов. Нечетное направление. Участок: Челкар – Кандагаш. Серия локомотива: ВЛ80С. Масса поезда: 4000т

Код перегона

Перегон

Средняя скорость (км/ч)

Время хода (мин)

Расход топлива/энергии

при холост. ходе

при тяге

общее

1

2

3

4

5

6

7

2242

Журын-Кандагаш

49,44

27,91

51,46

699,53

750,99

2243

Изимбет - Журын

63,99

10,67

6,98

802,95

809,93

2244

Кудык - Изимбет

80,05

27,39

15,77

1947,83

1963,6

2245

Жем - Кудык

82

25,17

5,87

1910,82

1916,69

2246

Кыргыз-Жем

77,99

25,43

9,44

1865,7

1875,14

2247

Мугалжар - Кыргыз

81,16

22,73

13,66

1440,79

1454,45

2248

Биршогыр-Мугалжар

83,44

27,04

13,46

1681,66

1995,12

2249

Котыртас-Биршогыр

56,12

16,38

22,81

678,99

701,8

2250

Кауылжыр-Котыртас

77,36

14,85

9,17

946,38

955,55

2251

Кайдауыл-Кауылжыр

85,36

29,89

5,79

2295,26

2301,05

2252

Челкар-Кайдауыл

85,35

27,54

80,32

1931,77

2012,09

Всего по участку

69,4118

255

234,73

16501,68

16736,41

2.2 Сравнение технических характеристик локомотивов

Электровоз ВЛ80С со ступенчатым регулированием напряжения и реостатным торможением предназначен для эксплуатации на магистральных железных дорогах, электрифицированных на однофазном токе промышленной частоты с номинальным напряжением 25кВт.

Технические характеристики электровоза следующие:

Номинальное напряжение, кВт................................................................................25

Частота питающего напряжения, Гц.......................................................................50

Формула ходовой части ...................................................................................2(20-20)

Ширина колеи, мм.................................................................................................1520

Передаточное отношение зубчатой передачи...................................................88/21

Конструкционная скорость, км/ч...........................................................................110

Масса с 0,67 запаса песка, т................................................................................194±4

Наибольшая допустимая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН..............5

Высота оси автосцепки от уровня головки рельса при новых бандажах, мм…......

….…………………………………………………………………………...1040-1080

Диаметр колеса по кругу катания при новых бандажах, мм.............................1250

Тяга

Часовой режим

Мощность на валах тяговых двигателей, кВт.....................................................6520

Сила тяги, кН...........................................................................................................442

Скорость, км/ч.........................................................................................................51,6

Продолжительный режим

Мощность на валах тяговых двигателей, кВт.....................................................6160

Сила тяги, кН...........................................................................................................400

Скорость, км/ч.........................................................................................................53,6

К. п. д. не менее......................................................................................................0,84

Коэффициент мощности на 33-й позиции регулирования напряжения, не менее......................................................................................................................0,866

Торможение

Продолжительный режим

Мощность рассеивания тормозных резисторов, кВт, не менее........................5480

Тормозное усилие, кН при скорости, км/ч, не менее:

    50.......................................343

    80.......................................215

    90.......................................196

 Электровоз состоит из двух однотипных секций, работающих по системе многих единиц (СМЕ). Электровоз оборудован системой, позволяющей управлять тремя секциями или двумя электровозами по СМЕ.

Дизель 10Д100 тепловоза 2ТЭ10М состоит из двух турбокомпрессоров и одного центробежного нагнетателя, которые обеспечивают повышенный наддув. Главный генератор имеет принудительную вентиляцию. Кузов тепловоза опирается через раму на две трехосные тележки, которые оборудованы возвращающими устройствами. Привод вспомогательных электрических машин осуществляется через редукторы. Тепловоз оборудован воздухопенной пожарной установкой с автоматической сигнализацией.

Технические характеристики тепловоза следующие:

Мощность по дизелю, л. с...................................................................................2*300

Сцепной вес, т......................................................................................................2*130

Нагрузка от оси на рельс, Т.................................................................................21,65

Осевая характеристика.....................................................................................2(30-30)

Сила тяги, кГ....................................................................................................2*26000

при длительной скорости, км/ч................................................................................24

Конструкционная скорость, км/ч...........................................................................100

База секций тепловоза, мм……………………………………………………..12800

Запасы, кг:

 топлива...........................................................................................2*6300

 масла...............................................................................................2*1500

 воды................................................................................................2*1450

 песка..................................................................................................2*910

Диаметр движущихся колес, мм..........................................................................1050

Передаточное отношение тягового редуктора.................................................15*68

Тормозной компрессор ........................................................................................КТ-7

Производительность, м3/мин...................................................................................5,3

Частота вращения вала дизеля, об/мин.................................................................850

Из проведенных расчетов, представленных в таблицах 2.1-2.4 видно что средняя скорость на участке у электровоза ВЛ-80 составила 69,4 км/ч при затрате времени 255 минут, а у тепловоза серии ТЭ10МGE  46,17 км/ч при затрате времени 383,31 минут, что составляет меньше  на 30%.

Данный показатель тепловоза серии ТЭ10МGE  гораздо лучше данных показываемых на данном участке тепловозов старой серии ТЭ10М, которые составляли 35,4 км/ч.

Предлагаемая замена тепловозов старой серии на новую на западном ходу позволит сократить потребный парк локомотивов на 30%, а расход топлива, учитывая экономичность дизеля, на 50%.

Кроме того применение тепловоза серии ТЭ10МGE  на участке обращения Арысь - Кандагаш наибольший подъем i=8.3%, позволит увеличить весовую норму грузового поезда до 4500 тонн, опытные поездки подтверждают такой вес.


3 Организация эксплуатации локомотивов на участке

3.1 Расчет инвентарного парка локомотивов и измерителей их работы

Инвентарный парк депо включает в себя локомотивы и моторвагонный подвижной состав, находящиеся в распоряжении депо и вне распоряжения депо:

    ,     (31)

где Мрдпарк в распоряжении депо;

     Мврд парк вне распоряжения депо.

Парк в распоряжении депо состоит из эксплуатируемого и неэксплуатируемого парка:

   ,     (32)

где Мэ эксплуатируемый парк;

               Мнэ неэксплуатируемый парк.

Таким образом, чтобы определить парк в распоряжении депо, надо рассчитать эксплуатируемый и неэксплуатируемый парк. Расчет эксплуатируемого парка грузовых локомотивов при заданном числе пар поездов, участковых скоростях движения, длине участков обращения рекомендуется производить по коэффициенту потребности:

    

,     (33)

где Кп – коэффициент потребности локомотивов на пару поездов

      N – количество пар поездов на участке.

л;  л

Коэффициент потребности зависит от времени полного оборота локомотива и определяется так:

,      (34)

где Тоб – время полного оборота локомотива, ч

;  

Время полного оборота локомотива:

    ,     (35)

где - суммарное время хода по участкам, ч;

      - суммарное время нахождения локомотива в пунктах оборота, ч;

       - время простоя локомотива с поездом (без отцепки) на станции     основного депо, ч.

Время простоя локомотивов в пунктах оборота затрачивается на отцепку, проследование к пункту технического обслуживания, техническое обслуживание (в одном из пунктов), ожидание поезда, приемку – сдачу, следование в парк отправления, прицепку, пробу тормозов. Оно зависит от продолжительности каждой из указанных технологических операций. По среднесетевым данным время простоя в пунктах оборота (без учета времени на техническое обслуживание и ожидание поезда) при электрической тяге равно 0,8 ч, при тепловозной тяге – 1 ч.

Время ожидания поезда обратного направления зависит от числа пар поездов и может приниматься для грузовых локомотивов в пределах 0,5-1,5 ч.

Рассчитаем оборот локомотивов для двух направлений:

=0,83+1,43+1,58+3,53+0,58=7,95ч-четное направление;

=3,53+1,58+2,06+0,83=7,7ч - нечетное направление;

=0,83+2,15+1,58+5,3+0,58=10,44ч-четное направление;

=5,07+1,58+2,06+0,83=9,54ч- нечетное направление.

где  -время пребывания на станции Кандагаш;

- время хода по участку Кандагаш-Челкар;

- время пребывания на станции Жем;

- время пребывания по участку Жем-Челкар;

- время хода на станции Челкар.

Время пребывания локомотива на станции Кандагаш

=0,25+0,25+0,33=0,83ч.

Время пребывания локомотива на станции Жем

=0,25+0,33+1,0=1,58ч.

Время пребывания локомотива на станции Челкар

=0,25+0,33=0,58ч.

Время хода грузовых поездов по участкам:

- четное направление, ВЛ80С

- нечетное направление, ВЛ80 С

- четное направление, ТЭ10MGE

- нечетное направление, ТЭ10MGE

- четное направление, ВЛ80С

- нечетное направление, ВЛ80 С

- четное направление, ТЭ10MGE

- нечетное направление, ТЭ10MGE

Время полного оборота локомотивов:

7,95+7,7=15,65ч;  10,44+9,54=19,98ч.

3.2 Расчет показателей использования

Для характеристики объема работы и качества использования локомотивов и моторвагонного подвижного состава, планирования и финансирования расходов по перевозкам, а также для оценки эксплуатационной работы локомотивного хозяйства и его линейных предприятий применяют систему количественных и качественных показателей.

Количественными показателями работы локомотивов являются: пробеги в локомотиво-километрах; время работы в локомотиво-часах, объем перевозок в тонно-километрах брутто. Количественные показатели работы локомотивов зависят от объема и вида перевозок, организации эксплуатационной работы и технического оснащения, железных дорог. Величины этих показателей служат основанием для определения парка локомотивов, программы ремонта, потребности в топливно-энергетических ресурсах, численности работников и эксплуатационных расходов.

Качественными показателями, характеризующими степень использования локомотивов, являются: расчетная, средняя, унифицированная и критическая масса поезда; техническая, участковая, ходовая и маршрутная скорость; среднесуточный пробег локомотива, полный и эксплуатационный оборот локомотива, коэффициент потребности локомотивов. Улучшение качества использования локомотивов оказывает большое влияние на повышение эффективности работы локомотивных депо и в целом железных дорог, приводит к снижению себестоимости перевозок и повышению производительности труда, сокращению потребности в подвижном составе и средствах на его приобретение и развитие постоянных устройств локомотивного и вагонного хозяйства, уменьшению численности контингента работников и т. д [5].

Для примера рассмотрим некоторые показатели работы локомотивов. Линейный пробег локомотива во главе поездов за определенный период времени:

 ,     (36)

где - количество локомотивов;

        - Путь, пройденный локомотивами, км;

       - удвоенная длина участка обращения локомотивов, км;

        - количество пар поездов на участке за сутки;

        - количество дней в периоде, за который определяется пробег.

Годовой пробег локомотивов:

    ,     (37)

локомотиво-км;

локомотиво-км.

Месячный пробег:

    ,     (38)

локомотиво-км;

локомотиво-км.

Суточный пробег:

    ,     (39)

локомотиво-км;

локомотиво-км.

Среднесуточный пробег:

    ,      (40)


 км;  км.

Суточный бюджет полезного времени работы локомотива есть отношение времени движения локомотива с поездом за один полный оборот ко времени полного оборота за сутки:

   ,     (41)

где - время движения локомотив с поездом за один полный оборот, ч;

      - время полного оборота, ч.

ч;  ч.

Время работы в чистом движении:

    , ч,      (42)

где - техническая скорость, можно принять =

;   

Маршрутная скорость движения поездов:

    (43)

 

Объем перевозок в тонно-километрах брутто является важнейшим показателем, характеризующим перевозочную работу, выполняемую депо [6]. Работа локомотив за сутки (в среднем):

    ,     (44)

где - среднесуточный пробег одного локомотива, км;

        - масса состава брутто, т.

т*км брутто;

т*км брутто.

Работа локомотивов депо за год:

,   (45)

где ∑- годовой пробег локомотивов депо, км.

т*км брутто;

т*км брутто.

Полученные данные сводим в таблицу 3.1, 3.2.

Таблица 3.1

Показатели объема эксплуатационной работы локомотивного депо

Показатели эксплуатационной работы

Единицы измерения

Условное обозначение

Локомотивное депо

Тепловозное

Электровозное

1

2

3

4

5

Годовой пробег локомотивов

103·лок·км

1461,168

1217,640

Месячный пробег

103·лок·км

121,764

101,47

Суточный пробег

103·лок·км

4,003

3,336

Среднесуточный пробег

км

667,2

667,2

Суточный бюджет полезного времени

ч

16,99

11,31

Работа локомотива за сутки

103·т·км брутто

2668,8

2668,8

Работа локомотива за год

106· т·км брутто

5844,672

4870,56

Таблица 3.2

Качественные показатели локомотивов

Показатели эксплуатационной работы

Единицы измерения

Условное обозначение

Локомотив

Тепловоз

Электровоз

1

2

3

4

5

Средняя масса поезда брутто

т

4000

4000

Участковая скорость

км/ч

39,25

59

Техническая скорость

км/ч

46,178

69,412

Маршрутная скорость

км/ч

36,42

52,87

Время работы в чистом движении

ч

16,19

10,77

Время полного оборота локомотивов

ч

19,98

15,65

Деповской процент неисправных локомотивов

%

5,7

2,74

3.3 Организация работы локомотивных бригад

Локомотивные бригады данного депо обслуживают локомотивы на некотором полигоне дороги, включающем один или несколько участков обслуживания, примыкающих к депо.

Участки обслуживания по протяженности разделяют на два вида: 1 – короткие и 2 – длинные. На коротких участках локомотивы обслуживаются бригадами без предоставления им отдыха в пунктах оборота, так как . Длина такого участка:

   ,    (46)

где - максимально допустимое время непрерывной работы бригады;

         - суммарное время работы бригады в обоих пунктах смены (конечных пунктах участка обслуживания) с учетом времени ожидания работы после вызова в пункте оборота бригад.

Рисунок 3.1 Схема обслуживания поездов бригадами и способ обслуживания

Технико-экономические расчеты показывают, что целесообразнее работу бригад организовать на участках обслуживания в 2 раза, что приводит к увеличению маршрутной скорости движения поездов примерно на 5-6 %. Производительность труда локомотивных бригад при переходе от участков обслуживания 1 вида к участкам 2 вида возрастает более чем на 9 %, так как уменьшается доля вспомогательного и подготовительно-заключительного времени в общем рабочем времени бригады.

Способы обслуживания локомотива бригадами: сменный – предусматривающий обслуживание локомотива очередными сменными бригадами, назначаемыми на работу по мере окончания отдыха; прикрепленный – предусматривающий обслуживание локомотива определенным количеством постоянно прикрепленных к нему бригад, сменяемых поочередно, после окончания отдыха в пункте жительства, где происходит их смена; турный – когда локомотив обслуживается несколькими постоянно закрепленными за ним бригадами, из которых две находятся в поездках вместе с локомотивом, поочередно работают и отдыхают в специально приспособленном для жилья бригад пассажирском вагоне, следующем все время с локомотивом. Этот способ обслуживания применяется при командировках локомотивов с бригадами на другие дороги, на строящихся железных дорогах, при опытных поездках.

При сменном обслуживании локомотивов возможны следующие способы организации их работы:

по принципу обслуживания видов движения – раздельное, когда грузовое и пассажирское движение обслуживается отдельными бригадами, и совместное, при котором грузовое и пассажирское движение обслуживается одними и теми же бригадами;

по схемам обслуживания участков – плечевая и накладная езда. При плечевой езде весь объем поездной работы на участке обслуживания выполняют локомотивной бригады одного основного депо.

Прикрепленный способ обслуживания локомотивов применялся как основной при паровой тяге, при этом ограничивалась протяженность участка работы локомотива без отцепки от поезда, а в пунктах оборота, если предоставлялся отдых бригаде, локомотив обрекался на простой.

Конструктивные особенности электровозов и тепловозов, укрепление и развитие ремонтной базы, и повышение квалификации работников локомотивного хозяйства дали возможность перейти к наиболее прогрессивному обслуживанию локомотивов сменными локомотивными бригадами.

Применение сменного обслуживания позволило организовать работу локомотивов без отцепки от поезда на участках значительной протяженности – до 1000км и более, своевременно предоставлять бригадам дни отдыха нормальной продолжительности, отдых перед поездками, обеспечивать равномерную их нагрузку, точно выполнять месячную норму рабочих часов, ликвидировать простои локомотивов, связанные ранее с предоставлением бригадам отдыха в оборотных и основных депо.

При сменном обслуживании тепловозов и электровозов для поддержания их в исправном состоянии потребовалось коренным образом изменить систему их технического обслуживания.

Локомотивы, занятые на маневровой, вывозной, хозяйственной работе, а также электро - и дизель-поезда обслуживаются прикрепленными локомотивными бригадами.

Обслуживание локомотивов грузового и пассажирского движения прикрепленными бригадами осуществляется с разрешения МТИК. Такое обслуживание целесообразно на  коротких тяговых  плечах, когда время оборота локомотива не превышает допустимую продолжительность непрерывной работы бригады (7-8ч).  Число бригад, прикрепленных к одному локомотиву,

   ,    (47)

где - время рабочего оборота бригады, ч;

       - среднемесячный за год фонд рабочего времени одной локомотивной бригады, бригадо-ч;

      - эксплуатируемый парк локомотивов.

Прикрепление бригад к локомотивам производится директором депо. Прикрепленные локомотивные бригады несут ответственность за техническое содержание вверенного им локомотива, его исправность и сохранность. Участие локомотивных бригад в техническом обслуживании ТО-2 и ТО-3, текущих ремонтах прикрепленных локомотивов регламентируется директором депо с учетом местных условий.

Один из наиболее опытных, квалифицированных и авторитетных машинистов прикрепленных бригад назначается ответственным (старшим). Он осуществляет руководство прикрепленными бригадами по уходу за локомотивом, проверяет полноту и качество технического обслуживания и текущего ремонта, выполняемого слесарями и локомотивными бригадами, участвует в приемнике локомотива после текущих ремонтов и ТО-3 и т. п.

Для повышения ответственности сменных локомотивных бригад за выполнение ТО-1 и содержание локомотивов в эксплуатации в ряде депо при этом способе обслуживания вводят должности старших машинистов, к которым прикрепляют несколько локомотивов для проведения периодического контроля за их содержанием сменными бригадами, выполнения ремонтного обслуживания и т. д.

Хороший эффект дает комбинация сменного и прикрепленного способ обслуживания локомотивов бригадами. Для этого в депо создают микроколоны локомотивных бригад (до 10 бригад), за которыми закрепляют для обслуживания 2-3 локомотива.

При таком способе обслуживания локомотивов проявляются положительные стороны обслуживания локомотивов постоянно прикрепленными бригадами и в то же время локомотивы не простаивают в оборотных пунктах в ожидании окончания отдыха бригад: в этих пунктах локомотив принимает отдохнувшая бригада микроколоны, прибывшая сюда ранее с другим локомотивом, закрепленным за данной микроколоной [7].

Нормирование труда и отдыха. Локомотивная бригада обязана явиться на работу в установленное время в работоспособном состоянии. При явке на работу  к дежурному по депо бригада знакомится с последними приказами и распоряжениями в книге приказов и расписывается в их знании, а также делает запись в техническом формуляре о содержании последних. Затем бригада направляется в медпункт, где после прохождения медосмотра врач ставит в маршруте машиниста специальный штамп « Медосмотр произведен ».

При приеме локомотива в депо машинист должен лично осмотреть экипажную часть локомотива, ознакомиться с записями в Журнале технического состояния локомотива формы ТУ-152 и убедиться, что все ранее указанные в нем неисправности локомотива устранены, проверить его соответствие ПТЭ, установить скоростемерную ленту и только после этого приводить локомотив в движение.

При приемке локомотива на станционных путях от прибывшей бригады, кроме ранее перечисленных работ, принимающая бригада проверяет работу радиосвязи, АЛС, фиксирует показания счетчиков расхода электроэнергии или дизельного топлива и др. Кроме того, принимающая бригада оценивает качество технического обслуживания ТО-1 сдавшей бригадой.

По прибытии на станцию оборота бригада сдает локомотив. Перед сдачей машинист обязан сделать запись в журнале формы ТУ-152 об обнаруженных им неисправностях, снять скоростемерную ленту, зафиксировать расход топлива или электроэнергии.

После сдачи локомотива на станции основного депо бригада является к дежурному депо, сдает ему маршрут и уточняет время явки на следующую поездку, после чего поездка считается завершенной, а бригада отправляется домой на отдых.

Во время поездки бригада обязана строго выполнить цикл работ по поддержанию в нормальном техническом состоянии локомотива, который предусмотрен техническим обслуживанием ТО-1. Во всех случаях выхода из строя агрегатов локомотива, вызвавших остановку поезда на перегоне или промежуточной станции, машинист докладывает по радиосвязи поездному диспетчеру о случившемся и с учетом обеспечения безопасности движения принимает все меры для следования локомотива с поездом до  станции смены бригад, когда невозможно ничего сделать, требует подсылки резервного локомотива.

Контроль за работой локомотивных бригад осуществляют машинист-инструктор, заместитель директора депо по эксплуатации, работники ревизорского аппарата отделения (РБТ).

Результаты проверки должностными лицами качества работы локомотивных бригад фиксируется в формуляре. Формуляры выдаются каждому машинисту и его помощнику. Наличие формуляра у бригады во время поездки обязательно. Формуляры периодически проверяет директор депо и по результатам записей в них принимает определенные решения.

В случае грубых нарушений приказом начальника отделения дороги или

начальника дороги машинисты могут лишиться прав управления локомотивом.

Месячный бюджет времени, включенный в явочный штат, можно расчленить на следующие составляющие: рабочее время; время отдыха в оборотном и в основном депо (домашний отдых); время выходных дней. Нормирование этих элементов ведется в соответствии с Положением о рабочем времени и времени отдыха работников железнодорожного транспорта и  Кодекса законов о труде.

Каждая локомотивная бригада обязана выработать в течение месяца положенную норму часов , которая определяется по каждому конкретному месяцу из расчета 41-часовой рабочей недели.

Для всех локомотивных бригад, кроме маневровых, вывозных и хозяйственных, применяются суммарно-помесячный учет рабочего времени, предусматривающий суммирование нарастающим итогом рабочего времени за каждую очередную выполненную поездку. Маневровые, вывозные и хозяйственные бригады работают по графикам с фиксированным временем начала и окончания смен, продолжительность которых составляет 12ч, а в некоторых депо – 8ч.

Рабочее время бригады считается от момента явки к месту постоянной работы по расписанию, наряду или вызову и до сдачи локомотива.

Время работы локомотивной бригады по обслуживанию пары поездов  можно назвать рабочим оборотом локомотивной бригады.  включает следующие затраты рабочего времени:

основное время  - ведение поезда по участку с учетом простоев на промежуточных станциях в ч,

         (48)

где -протяженность участка работы бригады, км;

       - средняя участковая скорость на участке , км/ч.

Вспомогательное время  - передвижение локомотива от контрольного поста (включая время на отметку маршрута машиниста на контрольном посту) до состава, прицепка к составу; опробование тормозов поезда; передвижение локомотива от состава на контрольный пост оборотного пункта (включая время на отметку маршрута); получение и сдача грузовых документов на станции, получение и сдача грузовых документов на станции, получение разрешения на отправление поезда, справки о тормозах, письменного предупреждения;

время регламентированных технологических перерывов - ожидание отправления поезда после опробования тормозов до момента отправления, установленного расписанием;

подготовительно-заключительное время - прием, экипировка и сдача локомотива и другие действия, выполненные бригадой в основном депо до прохода локомотивом контрольного поста при возвращении локомотива в депо от состава, а также прохождение локомотивной бригадой медицинского осмотра [8].

При работе со сборными поездами в обороте бригады учитывается время для маневровой работы на станциях.

На рисунке 3.1 представлена схема полного оборота локомотивной бригады   по обслуживанию пары поездов i-j.  Это    время исчисляется от момента  прихода бригады на работу в пункте жительства до момента  окончания работы в этом же пункте , т. е. включает время отдыха бригады в пункте ее оборота  , если таковой предоставляется.

Условные обозначения на схеме:  - время приема и сдачи локомотива соответственно в основном и оборотном пунктах смены бригад  (поезд i); ; - то же, но соответственно в оборотном и основном пунктах смены бригад (поезд j);  время следования по участку работы бригады соответственно с поездом i и j;- время отдыха бригады в оборотном пункте.

Время приема и сдачи локомотива в пунктах смены бригад включает .

Полный оборот бригады:

= ++++++   (49)

 

В элементах оборота  может быть время ожидания работы . Это время определяется по формулам или графикам.

ч;

ч,

ч;

ч,

ч;

ч.

Отдых бригаде в пункте оборота  предоставляется, если >продолжительностью не менее половины предшествующего рабочего времени :

   ; ++    (50)

Если 4ч, отдых в оборотном депо может предоставляться менее половины предшествующей работы, но не менее 1ч.

По завершении очередной поездки локомотивной бригаде предоставляется отдых в пункте жительства (отдых в основном депо). Продолжительность такого отдыха после обслуживания пары поездов:

.

В случае опоздания поездов, а также в целях регулировки работы бригад продолжительность отдыха в основном депо может быть сокращена на 25% с последующей его компенсацией после очередных поездок, т. е.

.

Возможность изменения продолжительности отдыха в основном депо широко используется при составлении именных расписаний с целью ликвидации случаев работы бригад более двух ночей подряд.

Ночной поездкой считается каждая поездка, рабочее время которой попадает в интервал местного времени от 1ч до 5ч утра.

Еженедельные выходные дни предоставляются бригаде равномерно в течение всего месяца и в любой из дней недели. Количество выходных дней в месяце равно количеству воскресных дней конкретного месяца.

Продолжительность выходного дня  после обслуживания предшествующей ему поездки нормируется как положенное время отдыха в основном депо с добавлением 24 ч, т. е.

   =

КЗоТом разрешено предоставление бригадам спаренных выходных дней, если этого требуют местные условия. Нормируется продолжительность такого спаренного выходного, как =, и практикуется в депо с короткими  плечами  обслуживания,  когда

Определение штата локомотивных бригад. Явочное количество локомотивных бригад, необходимых для поездной работы в грузовом движении,

    ,     (51)

где -  число пар поездов в сутки;

     30,4 - число календарных суток в месяце;

       - рабочее время бригады за оборот, ч;

      - среднемесячная норма рабочего времени, =173,2ч.

;

Списочное количество локомотивных бригад больше явочного на 13-14%,

   ,     (52)

где - коэффициент замещения отсутствующих, равный для локомотивных бригад 0,13÷0,14.

;   

3.4 Организация ремонта локомотивов

Расчет программы и фронта ремонта для магистральных локомотивов.        Для поддержания локомотивов в исправном состоянии, обеспечения устойчивой работы и повышения их надежности в эксплуатации, установлены следующие виды планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта локомотивов:

Техническое обслуживание ТО-1, ТО-2, ТО-3 – для предупреждения появления неисправностей и поддержания локомотивов в работоспособном и надлежащем санитарно-гигиеническом состоянии, обеспечивающем его бесперебойную работу и безопасность движения.

Техническое обслуживание ТО-4 – для обточки бандажей колесных пар без выкатки из-под локомотивов с целью поддержания оптимальной величины проката.

Техническое обслуживание ТО-6, ТО-7, ТО-8 – для восстановления основных эксплуатационных характеристик и работоспособности локомотивов в соответствующих межремонтных периодах путем ревизии, ремонта и замены отдельных деталей, узлов и агрегатов, а также для частичной модернизации.

Капитальный ремонт КР-1 – для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности и ресурса путем замены, ремонта изношенных и поврежденных агрегатов, узлов и деталей, а также модернизации.

Капитальный ремонт КР-2 – для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности и полного ресурса всех агрегатов, узлов и деталей, включая базовые, полной замены проводов и кабелей.

Годовую программу ремонтов и технических обслуживаний магистральных локомотивов можно определить по следующим формулам:

;               (53)

;    (54)

;    (55)

;    (56)

;    (57)

;    (58)

.    (59)

где - годовой пробег локомотивов, км;

      - нормы пробегов между капитальными и текущими видам ремонтов и техническими обслуживаниями, км.

Капитальные ремонты второго объема:

;  .

Капитальные ремонты первого объема:

;

.

Техническое обслуживание восьмого объема:

;

.

Техническое обслуживание седьмого объема:

;

.

Техническое обслуживание шестого объема:

;

.

Техническое обслуживание третьего объема:

Техническое обслуживание ТО-3 грузовым электровозам переменного тока не производится.

Таблица 3.3

Программа ремонтов локомотивного депо

Вид ремонта

Локомотивное депо

Тепловозы

Электровозы

1

2

3

КР-1

1,08

1,02

КР-2

1,07

0,5

ТО-8

4,81

1,52

ТО-7

5,75

3,05

ТО-6

37,68

80,88

ТО-3

152,55

-

Фронтом ремонта называется количество локомотивов, одновременно находящихся в ремонте:

    ,      (60)

где -годовая программа данного вида технического обслуживания или ремонта;

 -продолжительность данного вида технического обслуживания или ремонта;

 Д- расчетное количество рабочих дней в году (для цеха ТО-3 Д=365 дней; для остальных – 260 дней).

;  ;

;  ;

;  .

Нахождение процента неисправных локомотивов. Процент неисправных локомотивов показывает состояние локомотивного парка и качество производимых ремонтов. Фронт ремонта рассчитывается с целью определения количества локомотивов, одновременно подвергающихся в течение суток всем видам ремонта и ожидание его, находящихся в процессе пересылки, подготовки к постановке в запас и резервах управления дороги.

Количество единиц подвижного состава, находящихся одновременно в данном виде ремонта или технического обслуживания в среднем за сутки определяется так:

    ,     (61)

где - программа данного ремонта или технического обслуживания;

      - простой в ремонте или техническом обслуживании в сутках с учетом пересылки в недействующем состоянии;

       -количество календарных суток расчетного периода.

Определим количество неисправных локомотивов, находящихся в деповских видах ремонта и технического обслуживания:  

,

.

где - с индексами ТО-3, ТО-4, ТО-6, ТО-7, ТО-8, КР-2, КР-1 – среднесуточное количество локомотивов, находящихся на соответствующих видах ремонта и обслуживания;

- среднесуточное количество локомотивов, находящихся в неплановых ремонтах, подготовляемых в резерв дороги, запас.

=лок,

=лок.

Принимаем количество неплановых ремонтов локомотивов в год равным 20% от  и время нахождения в неплановом ремонте равным 0,25 сут.

Парк в распоряжении депо состоит из локомотивов, находящихся в эксплуатации, в ремонте и резерве управления дороги:

  ,     (62)

где  - локомотивы, находящиеся в эксплуатации;

       - локомотивы, находящиеся в ремонте, в том числе и капитальном;

 =;      (63)

- локомотивы, находящиеся в резерве управления дороги (8÷10% от )

   (64)

лок;

лок.

Парк локомотивов в распоряжении депо:

лок.

лок.

Деповской процент неисправных локомотивов:

%;          %.

Среднесетевая норма неисправных локомотивов и моторвагонного подвижного состава на сети установлена: для электровозов — 3,5 %; электросекций — 3,0 %; тепловозов — 6,5 % и дизель-поездов— 6,8%.

Процент неисправных локомотивов отражает техническое состояние всего парка, характеризует уровень организации ремонта и состояние ремонтной базы, а также степень надежности локомотивов. Показатель «процент неисправных локомотивов» относится к тем показателям, которые отражаются на величине фонда поощрения депо. Снижение процента неисправных локомотивов обеспечивается путем сокращения простоев в ремонтах в связи с внедрением механизации и автоматизации ремонтных процессов и повышения эксплуатационной надежности, в результате чего сокращаются неплановые ремонты. Снижение процента неисправных локомотивов ведет к сокращению потребности инвентарного парка локомотивов и в конечном итоге к повышению эффективности эксплуатации локомотивов и локомотивного хозяйства в целом [9].

Определение инвентарного парка.  

Инвентарный парк депо:

 (65)

где - число локомотивов, откомандированных в другие депо;

       - локомотивы запаса МТиК;

        - локомотивы, сданные в аренду.

;

Определение потребности в рабочей силе для выполнения деповского ремонта локомотивов. Расчет рабочей силы для производства технического обслуживания электровозов и тепловозов определяется по формуле:

, чел.     (66)

где  - годовая программа ремонта i – того вида технического обслуживания;

 - норма выработки i – того вида технического обслуживания;

 - годовой фонд времени одного рабочего, равный 1880 ч/год;

 - коэффициент, учитывающий перевыполнение установленных норм (=1,08÷1,12).

 

Полученные данные сводим в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Потребность рабочей силы для выполнения деповского ремонта локомотивов

п/п

Условное обозначение

Единица измерения

Локомотив

ТЭ10МGE

ВЛ80С

1

2

3

4

5

1

6,87

2,92

2

3,96

2,25

3

4,64

18,7

4

7,51

-

Расчет суточного расхода песка и дизельного топлива. Суточный расход песка поездными локомотивами определяется работой и нормами расхода песка:

         (67)

где - суточная выработка, ткм брутто;

      - норма расхода песка на измеритель работы;

       - коэффициент, учитывающий, какая часть топлива берется с данного склада.

Суточный расход дизельного топлива определяется по формуле:

       (68)

3.5 Проектирование зданий, сооружений депо

Выбор типа и размеров производственных помещений депо, оборудования участков и отделений. В общей сумме основных фондов железных дорог доля локомотивного хозяйства составляет более 11%, из которых 88% приходится на локомотивный парк, а остальные 12% - на сооружения и устройства, обеспечивающие обслуживание и содержание локомотивного парка в исправном и подготовленном к эксплуатации состоянии.

К сооружениям и устройствам относятся ремонтные, испытательные, транспортные устройства и экипировочные сооружения. Устройства для технического обслуживания, текущего ремонта  и экипировки локомотивов концентрируются в определенных пунктах (станциях) железнодорожных направлений и в комплексе со вспомогательными сооружениями (склады, служебно-бытовые здания, железнодорожные пути)  и приписанными локомотивами образуют основные и оборотные локомотивные депо, пункты технического осмотра локомотивов и экипировки.  К сооружениям и устройствам локомотивного хозяйства относятся также базы запаса локомотивов, дома отдыха локомотивных бригад, расположенные на станциях их смены и отдыха. Локомотивные депо разделяются по видам выполняемой работы на ремонтные, эксплуатационно-ремонтные, эксплуатационные.

Основное локомотивное депо — наиболее крупное подразделение локомотивного хозяйства с обязательным приписным парком локомотивов. В нем выполняют установленные виды текущего ремонта и технического обслуживания локомотивов, комплектуют и готовят кадры локомотивных бригад, а также рабочих других профессий. В ведении начальников основных депо находятся экипировочные устройства и склады топлива, пункты мены локомотивных бригад и пункты технического обслуживания локомотивов.

Исходя из численности эксплуатируемого парка локомотивов и общего объема работы основные локомотивные депо по установленной МТиК балльности по оплате труда руководящих и инженерно-технических работников делятся на четыре группы: депо первой группы имеют свыше 300 баллов, второй — 135—300 баллов, третьей — 60—135 баллов, четвертой — до 60 баллов. Балльность депо определяется в соответствии с оценочной системой, принятой МТиК. Если в подчинении депо находятся оборотные депо, склады топлива, базы запаса локомотивов и другие подразделения, то группа депо может быть принята на единицу выше против установленной по нормативам.

Типы зданий депо. В последние годы получили наибольшее распространение прямоугольно-павильонные и прямоугольно-ступенчатые здания депо. Такая конструкция зданий позволяет использовать их при перспективном развитии — пристраиваются новые секции с последующими рядами павильона или ступенями.

Прямоугольно-павильонный тип здания имеет, наименьшую стоимость постройки, занимает сравнительно небольшую площадь, позволяет удобно расположить ремонтные стойла рядом с отделениями депо. Вследствие минимального периметра наружных стен и площади оконных проемов эксплуатационные расходы на содержание таких зданий, (отопление, текущий ремонт) значительно ниже по сравнению со зданиями других типов. Такие здания нельзя построить в стесненных условиях тяговой территории по ширине, кроме того, в средних секциях здания недостаточно естественного освещения и его дополняют люминесцентным.

Прямоугольно-ступенчатый тип здания представляет собой секции, смещенные относительно друг друга в продольном направлении. Секции располагаются с небольшим заходом одна за другую для свободных внутренних поперечных проездов и проходов. В зданиях такого типа хорошее естественное освещение цехов, оно занимает узкую площадь тяговой территории, но стоимость его постройки и эксплуатационные расходы выше по сравнению со зданием прямоугольно-павильонного типа. Основное локомотивное депо обычно проектируют унифицированным, что дает возможность, не изменяя габаритных размеров здания тепловозного депо, с наименьшими затратами реконструировать его в электровозное.

Размеры депо. При определении габаритных размеров стойловых участков необходимо составлять схемы расположения локомотивов или секций на ремонтных позициях в соответствии с принятым технологическим процессом, учитывая при этом установку необходимого оборудования, а также создания проходов и проездов в соответствии с требованиями техники безопасности.

В основу рекомендуемых норм габаритных размеров новых участков положены анализы производственных расчетов, а также ГОСТ 23837—79 и строительных норм и правил. Некоторые из этих требований приведены ниже: шаг строительных колонн 6м; ширина пролетов 24 и 30м; высота помещений от  головки или отметки пола до низа несущих конструкций, кратная 0,6м.

Нормы размеров включают в свой состав: длину участков; ширину пролета; расстояние между осями смежных путей; расстояние от оси крайнего пути до внутренней поверхности продольные стены здания; высоту от головки рельсов до низа строительных конструкций; величину понижения полов участков ТО-3 и ТО-6.

Рекомендуемые нормы длин участков стойловой части предусматривают: ворота, для ввода локомотивов в цех – подъемные, оборудованные тепловыми завесами с автоматическим управлением; смотровые канавы из сборных железобетонных элементов; оборудование механизированных стоил.

Длина стойловых участков. В общем виде длина стойловых участков локомотивных и моторвагонных депо:

    ,     (69)

где - значение, зависящее от габаритных размеров локомотивов и его сборочных единиц, м;

С – постоянная величина, зависящая  от видов  ремонта,  типов  здания

и принятой технологии, м.

Рассмотрим развернутые формулы для определения длин стойловых участков стойловой части.

Участок ТО-3 и ТО-6. При установке двух локомотивов на одном пути с использованием механизированного стойла ремонта

    (70)

где  - длина участка между внутренними гранями торцовых стен, м;

       - величина  перемещения  локомотива  для  осмотра  поверхности     катания колесных пар, м.

;

.

Участок ТО-7. При установке на одном пути двух секций и ремонте локомотивов на механизированном стойле со сквозными путями

     (71)

где - длина одной секции локомотива (вагона), м.

;

Участок ТО-8. При четырех ремонтных позициях

    (72)

где - длина тележки, м.

;

.

Если не предусматривается поточный метод ремонта, то длину участка ТО-8 рекомендуется определять так:

для двухсекционных локомотивов :

       (73)

;

для односекционных локомотивов

        (74)

;

.

где - сумма диаметров колесных пар локомотива, м.

Рекомендуемые нормы длин участков стойловой части локомотивных и моторвагонных депо при проектировании и строительстве новых зданий приведены соответственно в таблицу 3.5,3.6.

Таблица 3.5

Нормы длин стойловых участков электровозных депо, м.

Участок

Постановка локомотивов на ремон-тном пути

ВЛ23, ВЛ22М

ВЛ60К, ВЛ60

ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т

ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10у

ВЛ80С, ВЛ80Т, ВЛ82М,

ВЛ82Р

ЧС6, ЧС7, ЧС8, ЧС200

ВЛ11 (3секции)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ТО-3

ТО-6

ТО-7

ТО-4

1

48

48

48

84

84

84

120


Таблица 3.6.

Нормы длин стойловых участков тепловозных депо, м.

Участок

Постановка локомотивов на ремонтном пути

ТЭМ2, ТЭМ5, ТЭМ3

ТЭМ7

ТЭП60, ТЭП70, ТЭП75, М62

ТЭ3, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В

2ТЭ116, 2М62, 2ТЭП60

2ТЭ121

3ТЭ3, 3ТЭ10В

4ТЭ130

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ТО-3

ТО-6

ТО-7

ТО-4

1

48

48

48

84

Ширина участков стойловой части локомотивных депо. Ширина пролета складывается из расстояний между осями смежных путей и расстояний от оси крайнего пути до внутренней грани продольной стены депо.

Ширина пролета участка текущего ремонта ТО-8 определяется принятой организацией работ и общей компоновкой участка. Унифицированная ширина зданий участков нового строительства локомотивных и моторвагонных депо равна 24м с разбивкой по осям железнодорожных путей 5-7-7-5м.

Ширина здания участка текущего ремонта ТО-8 для всех серий локомотивов, электропоездов и дизель-поездов - 30м, с разбивкой  но осям путей: для локомотивов 6,0-7,5-16,5м; для электропоездов 7-8-8-7м; для дизель-поездов 6-7,5-7,5-9м.

Высота участков стойловой части депо и грузоподъемность  кранов. Расчет высоты производится из условия выполнения краном работ    по снятию, постановке и транспортировке различных сборочных единиц локомотивов  и моторовагонного подвижного состава, а также обеспечения безопасности людей, работающих на крыше локомотива (вагона). Управление кранами, установленными на стойловых участках, производится из кабины крановщика. Грузоподъемность кранов определяется  в  соответствии с принятой технологией  ремонта и массой наиболее тяжелых обслуживаемых сборочных единиц. Массу и  габаритные размеры основных сборочных единиц также необходимо знать при выборе транспортных средств, определении ширины проездов, площадей отделении, площадей  мест складывания сборочных единиц, выборе параметров технологического оборудования, расчете габаритных размеров стойловых участков и т. д.

В целях создания удобств при осмотре и ремонте экипажной части локомотивов и моторвагонных поездов, а также обеспечении  проезда электрокаров под ремонтными площадками механизированных стойл на участках ТО-3 и ТО-6 необходимо предусматривать понижение полов на 0,55-0,60м от уровня головки рельса. На участках ТО-7, ТО-8, ТО-4 и одиночной выкатки колесно-моторных блоков полы устанавливают на уровне головок рельсов.

Расчет количества стойл. В локомотивных и моторвагонных депо в зависимости от выполняемой работы по техническому обслуживанию и текущему ремонту локомотивов и моторвагонного подвижного состава строят специализированные стойла: для ТО-3, ТО-6, ТО-7, ТО-8, ТО-4, доделочных работ после ТО-8, для одиночной выкатки колесных пар и колесно-моторных блоков, обдувки и обмывки перед постановкой на обслуживание или в ремонт, окраски после ремонта, реостатных испытаний (тепловозные депо), формирования поезда (депо моторвагонного подвижного состава). Количество специализированных стойл для каждого вида текущего ремонта и технического обслуживания определяют в соответствии с годовой программой, продолжительностью простоя в каждом из них на специализированном стойле с организацией работ в депо. Для нашего эксплуатируемого парка локомотивов в соответствии с годовой программой достаточно на каждый вид ремонта и технического обслуживания иметь только одно стойло.

Участки и отделения депо. Технологический процесс участка ТО-8 для вновь строящихся депо, как правило, организуют по поточно-агрегатному методу. Участок проектируют на два пути, один из которых – сквозной длиной 108м, другой – тупиковый длиной на одну секцию локомотива. На сквозном пути размещают позиции поточной линии ремонта локомотивов с завышенным объемом. Ширина участка принимается равной 30м из условий размещения поточных линий ремонта сборочных единиц локомотивов (тележек, колесных пар, дизелей и т. д.).

Первую ремонтную позицию на сквозном пути и рабочее место на тупиковом оборудуют: смотровыми канавами; консольными электрифицированными домкратами общей грузоподъемностью 120т; колонками для слива трансформаторного и дизельного масла, топлива и охлаждающей воды; передвижными площадками для кузовных работ; комплектом пневматических и электрических приспособлений и инструментов для разборочных работ и др.

Смотровые канавы имеют освещение, канализацию, низковольтную линию для подключения переносных ламп и электрических приспособлений, воздухопроводы и др.

Остальные позиции на сквозном пути оборудуют высокими стационарными

высокими стационарными платформами с локтевыми балками для подвески гайковертов, консольными кран-балками грузоподъемностью 0,5т, шкафами для инструмента и приспособлений и др. На последней позиции дополнительно к перечисленным устанавливаются колонки для заправки тепловозов дизельным маслом, топливом и водой, электровозов переменного тока – трансформаторным маслом. В локомотивном депо на участке ТО-8 устанавливаются мостовые краны грузоподъемностью 30/5 и 10т при высоте помещения 13,2м от головки рельсов до низа конструкций покрытия и 10, 15м до верхней грани подкранового рельса. Ширина участка ТО-8 равна 30м, при этом расстояние от стены до оси крайнего пути и между осями смежных путей равно соответственно 6,0-7,5-16,5м.

Размеры участка в плане определены из условия размещения на его площади, помимо ремонтных позиций, ремонтных отделений и переходящего запаса крупных сборочных единиц (тележек, дизелей, трансформаторов), требующих мостовых кранов большой грузоподъемности.

Площадь участков ТО-8 электровозных депо завышена против потребной, поэтому на их площади должны размещаться еще отделения мастерских, такие как электромашинное, колесное и т. д. Но при этом недоиспользуется высота участка.

В депо электропоездов участок ТО-8 имеет ширину 30м и три пути. При стационарном методе ремонта на двух путях устанавливают по одной секции (вагона) для ремонта кузовов, оборудования и т. д., третий путь — для ремонта тележек. При поточно-агрегатном способе ремонта    на    пути устанавливают 4 вагона (позиции). Длины зданий участков рассчитываются по ранее приведенным  формулам.  Высота  нового здания участка ТО-8 при мостовом кране грузоподъемностью  15/3 т для депо электропоездов и 30/5 т для депо дизель-поездов принимается равной 13,2м до низа конструкций покрытия и 10,15 м до верхней грани подкранового рельса.

На участке ТО-7 локомотивного депо размещают три пути: для производства ТО-7, одиночной выкатки колесно-моторного блока или колесной пары и для установки станка типа КЖ-20М по обточке бандажей колесных пар без выкатки их из-под локомотива. Расстояние между осями смежных путей 7м, а от оси крайнего пути до продольной стены — 5м. Длина участка определяется расчетом. На участке устанавливается мостовой кран грузоподъемностью 10 т, высота помещения от головки рельсов до низа конструкций покрытия 10,8м, до верхней грани подкранового рельса — 8,15м.

Ширина участка ТО-7 депо электропоездов равна 24м. На участке располагают три пути со специализированными стойлами: собственно ТО-7, стойло со станком для обточки бандажей колёсных пар без выкатки из-под вагона и стойло для неплановых ремонтов. Длина участка определяется расчетом. На участке устанавливают мостовой кран грузоподъемностью 10т при высоте от головки рельсов до низа конструкций покрытия 10,8м и до верхней грани подкранового рельса 8,15м.

Демонтажные, монтажные, ремонтные, обмывочно-очистительные, заправоч-

ные и подъемно-транспортные работы выполняют с помощью механизированных приспособлений и инструментов, входящих  в комплекс механизированного стойла.

Специализированные стойла в локомотивном депо для ТО-6 и ТО-3 располагают на трех путях. Ширина здания 24м, а длина зависит  от серии локомотива и определяется расчетом.

На участке устанавливают кран грузоподъемностью 2т при высоте 10,8м. Обслуживание и ремонт производят на механизированном стойле.

Длина участка ТО-6, ТО-3 электропоездов определяется расчетом, зависит от  количества  вагонов  и серии электропоезда. Помещение участка имеет ширину 24м и три пути, из которых и заняты собственно ТО-6 и ТО-3, а на третьем формируют электропоезд после окончания ТО-8. Высоту помещения в ТО-6 и ТО-3 принимают  равной 8,4м для электропоездов  и 9,6м для дизель-поездов от головки рельсов до низа конструкций покрытия.

Техническое обслуживание ТО-2 поездных локомотивов и моторвагонного подвижного состава выполняется высококвалифицированными слесарями в пунктах технического обслуживания, как правило, крытых, оснащенных необходимым оборудованием, приспособлениями и инструментом, обеспеченным технологическим запасом деталей и материалов.

Пункты технического обслуживания моторвагонного подвижного состава должны иметь устройства для санитарно-гигиенической обработки вагонов. Стойла ТО-2 располагают на двух-трех путях (определяется расчетом); ширина здания соответветственно 18 или 24м, высота 7,2м до конструкций перекрытия, длина определяется расчетом в зависимости от серии локомотива и МТиК [10] .

Отделения мастерских. В  отделениях  мастерских производится ремонт снимаемых с локомотивов и моторвагонных поездов при ТО-8, ТО-7, ТО-6 агрегатов, сборочных единиц и деталей в объеме, предусмотренном правилами ремонта. Мастерские должны работать на деповские кладовые, обеспечивая в них постоянные неснижаемые эксплуатационные и технологические запасы, позволяющие производить ремонт локомотивов и моторвагонных поездов по принципу взаимозаменяемости снимаемых узлов, что в свою очередь дает возможность сократить простой в ремонте, обеспечивая его высокое качество.

Технологические процессы в ремонтных мастерских должны приниматься  в соответствии  с действующими инструкциями и указаниями, применяемыми в практике локомотивных и моторвагонных депо. Номенклатура и количество устанавливаемого в мастерских оборудования должны приниматься согласно «Табелям основного, подъемно-транспортного, станочного и технологического оборудования, стендов приспособлений». Кроме того, в отделениях должна предусматриваться установка поточных и конвейерных линий, механизированных участков, позиций и рабочих мест.

Сводные данные рекомендуемых норм площадей отделений и участков мастерских, локомотивных и моторвагонных депо приведены в таблице 3.7,3.8.

Таблица 3.7

Площади отделений и участков электровозного депо, м2

Наименование отделений и участков

Электровозное, переменного тока

1

2

Фильтров (с шерстемоечным участком)

70

Секций холодильников

80

Электрической аппаратуры

80

Электронной аппаратуры

35

Участок токоприемников

55

Аккумуляторное:

Кислотное

щелочное

80

100

Автотормозное

60

КИП и скоростемеров

25

Автостопов и радиосвязи

35

Механическое

60

Слесарно-заготовительное

50

Кузнечное

40

Сварочное

35

Столярное

20

Малярный участок

15

Помещение комплексных бригад

при участке ТО-6

35

35

Лаборатория

95

Мастерская главного механика

50

Экспериментальный участок

15

Экспериментальное

50

Хозяйственное

40

Кладовые

строительных материалов

200

55

Текущего обслуживания электрокаров и электропогрузчиков

55

Участок зарядки огнетушителей

35

Водоприготовительное

35

Компрессорная станция

50

Высота отделений мастерских новых депо принимается в соответствии с требованиями технологического процесса и санитарными нормами проектирования промышленных предприятий.

При строительстве новых зданий мастерских в отделениях, требующих крановых средств грузоподъемностью до 5т, устанавливают подвесные краны, при большей грузоподъемности – опорные. 

Служебно-бытовой корпус. Вблизи производственного здания должен размещаться служебно-бытовой корпус длиной, как правило, 48м, шириной 18м в 2-4 этажа. Он должен соединиться с производственным зданием теплым коридором.

Планировка и определение необходимой площади вспомогательных помещений должны выполняться в соответствии со Строительными нормами и правилами промышленных предприятий, в зависимости от санитарной характеристики группы производственных процессов и числа обслуживаемых рабочих.

Таблица 3.8

Высота отделений мастерских и грузоподъемность кранов локомотивного депо

№, п/п

Наименование отделений мастерских

Тип крана

Грузоподъемность, т

Высота, мм

До головки подкранного рельса

До низа конструкций покрытия

1

2

3

4

5

6

1

Фильтров

Подвесной

2

-

6000

2

Секций холодильников

»

1

-

4800

3

Электрической аппаратуры

»

2

-

4800

4

Участок токоприемников

»

0,5

-

4800

5

Аккумуляторное кислотное, щелочное

»

11

-

4800

6

Механическое

»

2

-

6000

7

Слесарно-заготовительное

»

2

-

6000

8

Кузнечное

»

2

-

6000

9

Сварочное

»

2

-

4800

10

Мастерская главного механика

»

5

-

6000

11

Компрессорная станция

Монорельс тельфером

0,5

-

6000

В данном разделе представлен расчет локомотивного хозяйства, который нужен для создания всех условий вследствие увеличения оборотного плеча локомотивов новой серии локомотива ТЭ10МGE. В разделе представлены расчеты условий  организация работы локомотивных бригад, ремонта локомотивов и  проектирование зданий, сооружений депо. Приведены расчеты ТО-3, ТО-4, ТО-6, ТО-7, ТО-8, КР-2, КР-1 – позволяющие определить количество локомотивов, которые могут находится на соответствующих видах ремонта и обслуживания.

 


4 Сравнение технико-экономических показателей применения различных видов тяги на участке

4.1 Эффективность применения электрической и тепловозной тяги

Одним из решающих технико-экономических преимуществ (электрической и тепловозной тяги) обусловивших полную замену ими паровой тяги, является высокий коэффициент использования энергоресурсов, т. е. коэффициент полезного действия (к.п.д.) электровозов и тепловозов. Он характеризуется отношением полезно использованной энергии ко всей затраченной энергии при работе локомотивов. У современных электровозов к.п.д. составляет около 0,85—0,90, а у тепловозов - 0,28—0,32 (самые совершенные паровозы имели к.п.д. 0,07—0,10). Однако эти показатели не отражают уровня использования первичных энергоресурсов от момента добычи топлива или производства электроэнергии на ТЭС, ГЭС или АЭС до их превращения в полезную работу по передвижению поездов.

Суммарный средний к.п.д. использования энергоресурсов при тепловозной тяге значительно ниже, чем при электрической тяге, и составляет в настоящее время около 0,20—0,22. Если бы не был осуществлен полный перевод железнодорожного транспорта на электрическую тягу, то он расходовал бы сейчас более половины добываемого в стране угля.

При прогрессивных видах тяги существенно возрастает пропускная и провозная способность железных дорог. Замена тепловозной тяги электрической на однопутных линиях при профиле средней трудности повышает пропускную способность на 10—20 %. На однопутных линиях с горным рельефом и небольшой долей перегонов с легким профилем электрическая тяга может дать прирост пропускной способности по сравнения с тепловозной 30—35 % и более.

Рост пропускной и провозной способности электрической тяги как более надежной по сравнению с тепловозной тягой происходят, во-первых, за счет увеличения массы поезда, что объясняется особенностью тяговых характеристик электровозов, мощность которых при небольших скоростях в условиях трудного профиля значительно повышается, у тепловозов же она постоянна в большом диапазоне скоростей; во-вторых, за счет увеличения ходовой и технической скоростей движения поезда, также участковой скорости, особенно на однопутных линиях.

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. Электровозы, кроме того, могут работать по системе многих единиц, т. е. сочленяться друг с другом при синхронном управлении ими с одного поста, что позволяет увеличить массу поезда в несколько раз.

Производительность труда работников локомотивного хозяйства при электрической тяге значительно выше, чем при тепловозной, а расходы по локомотивному хозяйству ниже. Это обусловливается более высокой производительностью электровозов по сравнению с тепловозами, а также значительным сокращением численности работников занятых на ремонте и техническом обслуживания электровозов. В сопоставимых условиях при одинаковом объеме перевозочной работы в тонно-километрах брутто стоимость ремонта электровозов примерно вдвое ниже, чем тепловозов, а технических обслуживания - в 3 раза меньше.

Вместе с тем при электрической тяге возникает потребность в дополнительном штате работников и дополнительных эксплуатационных расходах, которых нет в тепловозной тяге. К ним относятся расходы на содержание, ремонт и амортизацию контактной сети, тяговых подстанций и дистанций электроснабжения. Но эти расходы относительно невелики и составляют примерно 5 % себестоимости перевозок при электрической тяге. В целом внедрение электрической тяги вместо тепловозной сокращает эксплуатационный контингент работников на 20—З0 %. Затраты на топливо в денежном выражении при тепловозной тяге в сопоставимых условиях примерно в 1,5 раза больше затрат энергии при электрической тяге.

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. Оборудование электровозов устройствами рекуперативного торможения несколько увеличивает их первоначальную стоимость, рекуперация оказывает также влияние на состояние ходовых частей вагонов и верхнего строения пути. Дополнительные затраты, связанные с этим влиянием, требуют дальнейшего изучения.

Прогрессивные виды тяги, особенно электрическая, характеризуются весьма высокой устойчивостью топливно-энергетического режима при температурных колебаниях по временам года. При паровой тяге, например, расход энергоресурсов в зимнее время возрастал на 20—30 %. Расход же электроэнергии и дизельного топлива повышается в среднем на 5 % (в редких случаях на 10—12 %), главным образом как следствие увеличения механической работы из-за роста основного сопротивления движению при низких температурах. Электрическая тяга позволяет использовать низкосортное дешевое топливо (уголь, сланцы и др.) при сжигании его на ТЭС и дешевую электроэнергию ГЭС.

При тепловозной же тяге используется в основном дорогостоящее дизельное топливо.

Большой экономический эффект дает применение прогрессивных видов тяги на маневровой работе. Здесь существенны преимущества тепловозной тяги по сравнению с электрической. Применение тепловозов на маневрах по сравнению с обычными питающимися от контактной сети неаккумуляторными электровозами не требует дорогостоящего оборудования этой сети над всеми станционными путями в местах производства маневров.

Электрификация магистральных железных дорог, давая существенную экономию эксплуатационных расходов по сравнению с тепловозной тягой и сокращая время продвижения грузов и пассажиров, требует, однако, крупных капитальных вложений строительство тяговых подстанций и контактной сети. Кроме того, в сметную стоимость электрификации включается большое количество сопутствующих работ, которые технологически с внедрением электротяги не связаны, но нужны для повышения эффективности ее применения или для улучшения качества обслуживания пассажиров. К таким работам относят удлинение путей на станциях и раздельных пунктах, усиление верхнего строения пути, устройство автоблокировки и диспетчерской централизации, сооружение тоннелей, пешеходных мостов, пассажирских платформ и павильонов на станциях и некоторые другие работы. Такого рода работы при тепловозной тяге выполняются обычно по планам капитальных вложений других хозяйств железнодорожного транспорта и финансируются по отдельным сметам. Поэтому при сравнении эффективности вариантов тяги по капитальным вложениям затраты на сопутствующие работы должны либо исключаться из капитальных вложений в электрификацию, либо добавляться в том же объеме к капитальным затратам в тепловозную тягу.

Доля сопутствующих капитальных затрат, не вызываемых специфическими особенностями электротяг составляет в среднем 20 % общей сметной стоимости, доля этих затрат повышает до 35—40 % и более, если в сметную стоимость включают крупные работы по удлинению приемо-отправочных путей, внедрению автоблокировки и диспетчерской централизации. Если же не учитывать сопутствующие и сопряженные затраты, связанные с электрификацией, то свыше 2/З всех остальных капитальных затрат приходится на строительство тяговых подстанций и сооружений контактной сети [11].

4.2 Расчет эксплуатационных расходов и себестоимости грузовых перевозок

Расчет себестоимости грузовых перевозок производится методом расходных ставок, расчет калькуляционных измерителей ведется на 1000 ткм нетто по следующим формулам:

Вагоно-километры рассчитываются по формуле:

    (75)

где -коэффициент порожнего пробега;

Вагоно-часы рассчитываются по формуле:

   (76)

где -среднесуточный пробег вагонов км/сут;

Тонно-километры брутто вагонов определяем по формуле:

 (77)

Поездо-километры определяем по формуле:

  (78)

Локомотиво-километры общего пробега определяем по формуле:

 (79)

Локомотиво-километры линейного пробега определяем по формуле:

  (80)

Локомотиво-часы определяем по формуле:

   (81)

Бригадо-часы локомотивных бригад определяем по формуле:

     (82)

где к- коэффициент, учитывающий время вспомогательной работы локомотивной бригады.

Тонно-километры брутто вагонов и локомотивов определяем по формуле:

   (83)

где Pл - сцепной вес локомотива.

Расход электроэнергии для поездных локомотивов на 1 локомотиво-км определяем по формуле:

    (84)

 ;    

Локомотиво-часы маневровой работы определяем по формуле:

  (85)

 

где Нм-норма маневровой работы;

Количество грузовых отправок определяем по формуле:

   (86)

Результаты расчета расходов на 1 локомотиво-км брутто сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Расчет измерителей работы и расходов на 1 локомотиво-км брутто

Измеритель

Расходная ставка, тг

Величина измерителя

Расходы, тг

Т

Э

Т

Э

Т

Э

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Вагоно-км

0,45

0,45

18,3

18,3

8,24

8,24

2

Вагоно-часы

23,906

23,906

1,3

1,3

31,08

31,08

3

Тонно-км брутто вагонов

-

-

1514,05

1514,05

-

-

4

Поездо-км

-

-

0,47

0,41

-

-

5

Локомотиво-км общего пробега

79,027

66,125

0,43

0,43

33,982

28,434

6

Локомотиво-км линейного пробега

-

-

0,42

0,42

-

-

7

Локомотиво-часы

876,195

556,446

0,019

0,019

16,65

10,57

8

Бригадо-часы локомотивных бригад

517,680

515,650

0,016

0,011

8,28

5,67

9

Тонно-км брутто вагонов и локомотивов

0,014

0,014

1629,97

1591,33

23,472

22,915

10

Маневровые

локомотиво-ч

18973,35

18973,35

0,008

0,008

151,79

151,79

11

Расход электроэнергии, диз. топлива

57,13

4,25

17,21

1,76

983,21

7,48

12

Себестоимость

-

-

-

-

1256,7

266,18

4.3 Расчет капитальных затрат и эффекта от электрификации участка

Число вагонов в составе поезда определяем  по формуле

   (87)

Парк вагонов определяется по формуле

  (88)

где SВ - среднесуточный пробег грузового вагона, км;

     1,07- Коэффициент, учитывающий долю вагонов, находящихся в ремонте и запасе [22].

Капитальные вложения в парк локомотивов и вагонов определяем по формуле:

,    (89)

где  ЦВ- оптовая  цена вагона, 1094,4 тыс. тг;

      Цл- оптовая цена тепловоза, 30369,6 тыс. тг;

      оптовая цена электровоза, 21258,72 тыс. тг.

Капитальные вложения в “грузовую массу на колесах”  определяем по формуле:

   (90)

где – цену 1 тонны груза принимаем равную 3840тг.

      – 0,7, доля груза ускорение доставки, которой влияет на уменьшение оборотных средств;

Доходные поступления определяем по формуле:

   (91)

где - средняя доходная ставка от перевозок , 4,03 тг.

Условное высвобождение рабочих определяем  по формуле:

,   (92)

где Fэф – эффективный фонд времени, равный 2100ч.

Экономический эффект от создания и внедрения электровоза определяем по формуле:

,     (93)

 где  - сумме капитальных вложений в “грузовую массу на колесах” и вложений в парк локомотивов и вагонов [12].

4.4 Сферы экономически целесообразного применения электрической и тепловозной тяги

Многообразие природно-географических и эксплуатационно-технических

условий, в которых осуществляются развитие и работа железнодорожного транспорта, позволяет наиболее экономично сочетать оба вида тяги с учетом их технико-экономических особенностей, т. е. устанавливать сферы эффективного применения электрической и тепловозной тяги без противопоставления их друг другу

Определение сфер эффективного применения каждого вида тяги с экономической точки зрения представляет собой решение многовариантной задачи. Степень экономичности видов тяги зависит от множества условий и факторов. Важней из них являются: грузонапряженность с учетом перспективы ее роста, количество главных путей, степень трудности профиля пути, стоимость постоянных устройств снабжения, тип и стоимость локомотивов (электровозов и тепловозов), соотношение цен на топливо и электроэнергию во времени и по территориальным районам страны.

Чтобы установить сферу эффективного применения электрической и тепловозной тяги, нужно определить количественную зависимость стоимостных показателей от всех важнейших факторов и в первую очередь от грузонапряженности. Нужно учесть также различия в скоростях продвижения грузов и связанные с ними изменения стоимости грузовой массы в пути.

Характер изменения затрат в зависимости от главнейшего фактора — грузонапряженности Г (в миллионах тонно-километров на километр) — от исходной Г и до перспективной Г представлен на рисунках  4.1-4.4.

Капитальные вложения  в постоянные устройства при электрической тяге  во много (10—15 раз) больше, чем при тепловозной тяге  (см. рис. 6), и с некоторой степенью условности могут быть приняты не зависящими от  грузонапряженности.

Капитальные вложения в подвижной состав (локомотивы и вагоны) с учетом стоимости грузовой массы в пути при тепловозной тяге  больше, чем при электрической тяге  для любой грузонапряженности, причем с ростом последней разрыв увеличивается в пользу электрической тяги (см. рис. 4.1).

Общие капитальные вложения в постоянные устройства и подвижной состав при любой (в практически существующих диапазонах) грузонапряженности (малой, средней и большой) для электрической тяги намного больше, чем для тепловозной (см. рис. 4.2). Однако при очень большой грузонапряженности, находящейся в настоящее время за пределами реально достигнутой, дополнительные капитальные вложения в постоянные устройства при электрической тяге ( - ) могут быть полностью компенсированы экономией капитальных вложений в подвижкой состав по сравнению с тепловозной тягой ( - ).  Равенство ( - )=( - ) будет характеризовать равновыгодность сравниваемых видов тяги по капитальным вложениям [13].

Эксплуатационные расходы при электрической тяге больше, чем при тепловозной при малой грузонапряженности, а при большой грузонапряженности, напротив, тепловозная тяга становится дороже электрической (см. рис. 4.1).

   

Рисунок 4.1. Зависимость капитальных вложений в постоянные устройства от грузонапряженности

     

Рисунок 4.2 Зависимость капитальных вложений в подвижной состав от грузонапряженности

            

Рисунок 4.3 Зависимость общих капитальных вложений от грузонапряженности

Рисунок 4.4 Зависимость эксплуатационных расходов от грузонапряженности

Точка пересечения линий на этом рисунке показывает критическую грузонапряженность, при которой сравниваемые виды тяги равновыгодны по эксплуатационным расходам. При грузонапряженности меньше критической “дешевле” применение тепловозной тяги, а при грузонапряженности больше критической - электрической тяги.

Окончательный вывод о степени экономичности сравниваемых видов тяги производится на основе аналитического или графического сопоставления приведенных затрат.

Характер их изменения в зависимости от грузонапряженности  аналогичен изменению эксплуатационных расходов (см. рисунок 4.5). Но при этом точка пересечения линий, характеризующая критическую грузонапряженность, смещается вправо, т. е. сфера эффективного применения тепловозной тяги несколько расширяется.

Рисунок 4.5 Зависимость приведенных затрат от грузонапряженности:

I – сфера тепловозной тяги; II – сфера электровозной тяги.

Расчеты показывают, что в среднесетевых условиях для однопутных линий или грузонапряженности до 10—15 млн. ткм/км и для двухпутных линий при грузонапряженности до 25—30 млн. ткм/км целесообразнее применять тепловозную тягу. При грузонапряженностях выше указанных становится целесообразным применение электрической тяги.

В конкретных условиях работы отдельных участков и железнодорожных линий критическая грузонапряженность может существенно отличаться от среднесетевой. Но общая тенденция на сети такова, что в сферу эффективного применения электрической тяги переходит все большее число линий с меньшей грузонапряженностью, т. е. критическая грузонапряженность уменьшается.

Для решения вопроса о сроках замены тепловозной тяги электрической на заданной конкретной линии необходимо знать средний темп прироста грузонапряженности за год до достижения критического (предельно выгодного для тепловозной тяги) ее значения. При относительно равномерном ежегодном темпе прироста грузонапряженности на перспективу t лет можно записать , откуда получим:

    (94)

где ρг - средний прирост грузонапряженности линий за год в долях единицы по отношению к исходной грузонапряженности [14]. В результате расчетов по этой формуле решается вопрос об экономически целесообразных сроках перевода линии на электрическую тягу.


5 Охрана труда

5.1 Сопоставимый анализ источников шума локомотивов, используемых в обосновании выбора тяги на участке Кандагаш-Челкар. Влияние шума на здоровье человека

Устройства электроподвижного состава и тягового подвижного состава значительно отличаются друг от друга. Электровозы и электропоезда приводятся в движение тяговыми электродвигателями. Чтобы якоря двигателей начали вращаться, необходимо по их обмоткам провести электрический ток. Включают и выключают тяговые двигатели, а также регулируют ток электрическими аппаратами, установленными в кузове электровоза. Якоря тяговых двигателей, вращаясь, через передачу приводят в движение колесные пары локомотива. Одной из основных частей тепловоза же, является дизель, который превращает химическую энергию топлива в механическую и отдает ее тяговому электрическому генератору, вращая его якорь. Тяговый генератор превращает механическую энергию в электрическую и по кабелям передает ее тяговым электродвигателям. В свою очередь тяговые двигатели превращают электрическую энергию в механическую и вращают колесные пары тепловоза. Основным источником шума на ТПС является дизель, у которого уровень шума достигает 110 дБ.

Шум тепловозных дизелей оказывает вредное влияние на здоровье людей, ухудшает разборчивость сигналов и показаний приборов, что может привести к ошибочным действиям локомотивной бригады. Тепловозные дизели, как правило, входят в число наиболее шумных тепловозных механизмов и являются определяющими источниками шума в тепловозных секциях.

Эффективным методом снижения аэродинамического шума тепловозных дизелей является установка глушителей на впуске свежего заряда воздуха и выпуске отработавших газов. По принципу работы эти глушители делятся на активные (поглощающие звуковую энергию и превращающие ее в тепловую), реактивные (использующие принцип акустического фильтра, отражающего энергию звуковой пульсации) и комбинированные. Эффективным глушителем низкочастотного шума является турбина, работающая на выпускных газах.

На ряде турбокомпрессоров устанавливается грибковый глушитель активного типа, в котором используется эффект подавления звуковых волн высокой частоты при их многократном отражении от стенок с высоким коэффициентом поглощения. Корпус глушителя изготовлен из листовой стали. Внутренние поверхности покрыты поролоном. Уровень шума этот глушитель снижает на 14 дБ.

Шум, сопровождающий выпуск, является, в основном, результатом пульсирующего выхода газа в атмосферу. Значительной интенсивности достигают в нем составляющие, как низких частот, так и переменные высоких частот, образующиеся за счет дросселирования газа в выпускных окнах, клапанах и т. д. Для уменьшения шума выпускных газов на дизелях 2Д100, 14Д40, Д49 применяются глушители, состоящие из двух-четырех расширительных камер. При этом объем расширительной камеры такого глушителя должен быть не менее 20 объемов газа, выпускаемого одним цилиндром. Шумы механического происхождения в тепловозных дизелях снижаются уменьшением жесткости процесса сгорания, диаметрального зазора поршней и числа поршневых колец, улучшением качества смазывания, уменьшением максимального давления впрыскивания топлива и резкости отсечки, применением гидравлических компенсаторов зазоров в клапанах, устранением дисбаланса коленчатых валов и других быстровращающихся деталей, уменьшением различия в массах поршней и других поступательно движущихся масс.

Шум передается в кабину машиниста тепловоза тремя различными путями: по воздуху (аэродинамический шум), по конструкции в виде вибрации и косвенным путем (через внешнюю воздушную среду). Звукоизоляция кабин машиниста позволяет снизить в них шум до санитарных норм.

На тепловозах в качестве звукоизоляции используют материалы, которые обладают большим акустическим сопротивлением (дерево, пластики, органическое и силикатное стекло). Конструкции из таких материалов отражают звуковые волны, проникающие в кабину машиниста снаружи. Звукопоглощающие материалы (поролон, войлок, штапельное, капроновое и стекловолокно и др.) способно активно поглощать падающую на них звуковую энергию. Эти материалы широко используют в звукопоглощающих конструкциях на локомотивах.  

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности. С физической точки зрения звук представляет собой механические колебания упругой среды. Звуковая волна характеризуется звуковым давлением p, Па, колебательной скоростью υ, м/с, интенсивностью І, Вт/м2, и частотой – числом колебаний в секунду f, Гц.

Звуковые колебания какой-либо среды возникают при нарушении ее стационарного состояния под воздействием возмущающей силы. Частицы среды начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость этих колебаний значительно меньше скорости распространения звуковых волн, которая зависит от упругих свойств, температуры и плотности среды.

Во время звуковых колебаний в воздухе образуются области пониженного и повышенного давления, которые определяют звуковое давление.

 Звуковым давлением называется разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в возмущенной среде.

При распространении звуковой волны в пространстве происходит перенос энергии. Количество переносимой энергии определяется интенсивность звука. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единицы площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука в данной точке.

Характеристикой источника шума служит звуковая мощность P, которая определяется общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц, но наиболее важный слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц.

 Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от интенсивности и звукового давления. Наименьшая интенсивность І0 и звуковое давление P0, которые воспринимает человек, называют порогом слышимости. Пороговые значения  І0 и P0 зависят от частоты звука. При частоте 1000 Гц звуковое давление P0 =2*10-5 Па, І0=10-12Вт/м2. При звуковом давлении 2*102 Па и интенсивности звука 10 Вт/м2 возникают болевые ощущения (болевой порог). Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Разница между болевым порогом и порогом слышимости очень велика. Чтобы не оперировать большими числами, ученый А. Г. Белл предложил использовать логарифмическую шкалу. Логарифмическая величина, характеризующая интенсивность шума или звука, получила название уровня интенсивности L шума или звука, которая измеряется в безразмерных единицах белах (Б): L=lg(І/ І0), где І – интенсивность звука в данной точке; І0 – интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости.

Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то для уровня звукового давления можно записать:

L=lg(/)=2 lg(/)    (95)

Ухо человека реагирует на величину в 10 раз меньшую, чем бел, поэтому распространение получила единица децибел (дБ), равная 0,1 Б, тогда

L= 20 lg(/)     (96)

Уровнями интенсивности шума обычно оперирует при выполнении акустических расчетов, а уровнями звукового давления – при измерении шума и оценке его воздействия на человека, так как наш орган слуха чувствителен не к интенсивности звука, а к среднеквадратичному давлению.

В таблице 5.1 приведены допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и эквивалентные уровни звука в дБА.        

Неблагоприятное действие шума на человека зависит не только от уровня

звукового давления, но и от частотного диапазона шума, а также от равномерности воздействия в течение рабочего времени.

Каждый источник шума может быть представлен составляющими его тонами в виде зависимости уровней звукового давления от частоты (частотным спектром шума, или просто спектром). Спектры шумов могут быть линейчатыми (дискретными), сплошными и смешанными. Большинство источников шума на предприятиях имеют смешанный или сплошной спектр.

Широкополосные шумы имеют непрерывный спектр шириной более одной октавы, а в спектре тональных шумов слышатся отдельные тона.

По временным характеристикам шумы делятся на постоянные и непостоянные. Постоянным считается такой шум, уровень звука которого за 8-ми часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБА.

Таблица 5.1

Допустимые спектры уровней звука.

Назначение помещений или территорий

Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Эквивалентный уровень звука, дБА

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий

99

92

86

83

80

78

76

74

85

Территории жилой застройки, площадки отдыха микрорайонов и жилых кварталов, площадки детских дошкольных учреждений

67

57

49

44

40

37

35

33

45

Кабины машиниста тепловозов, электровозов, дизельпоездов и автомотрис

95

87

82

78

75

73

71

69

80

Непостоянные шумы, уровень звука которых изменяется за 8-ми часовой день более чем на 5 дБА, в свою очередь делятся на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные (состоящие из сигналов длительностью менее 1с).

Субъективное восприятие шума человеком значительно отличается от описанных физических характеристик звука, так как слуховой орган неодинаково чувствителен к звукам различных частот. Звуки малой частоты человек воспринимает как менее громкие по сравнению со звуками большой частотой той же интенсивности. Поэтому для оценки субъективного ощущения громкости шума введено понятие уровня громкости, который отсчитывается от условного нулевого порога. Единицей уровня громкости является фон. Он соответствует разности уровней интенсивности в 1 Б эталонного звука при частоте 1000 Гц. Таким образом, на частоте 1000 Гц уровни громкости (в фонах) совпадают с уровнями звукового давления (в децибелах). Уровень громкости является физиологической характеристикой звуковых колебаний. С помощью специальных физиологических исследований были построены кривые равной громкости, по которым можно определить уровень громкости любого звука с заданным уровнем звукового давления.

Многочисленными исследованиями установлено, что шум является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может влиять на все органы и системы организма человека. Наиболее полно изучено влияние шума на слуховой орган человека. Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевания – тугоухости, основным симптомом которого является постепенная потеря слуха на оба уха, первоначально лежащая в области высоких частот (4000 Гц), с последующим распространением на более низкие частоты, определяющие способность воспринимать речь.

При очень большом звуковом давлении может произойти разрыв барабанной перепонки. Наиболее неблагоприятными для органа слуха является высокочастотный шум (1000…4000 Гц).

Кроме непосредственного воздействия на орган слуха шум влияет на различные отделы головного мозга, изменяя нормальные процессы высшей нервной деятельности. Это так называемое неспецифическое воздействие шума может возникнуть даже раньше, чем изменения в органе слуха. Характерными являются жалобы на повышенную утомляемость, общую слабость, раздражительность, апатию, ослабление памяти, потливость и т. п.

Исследованиями последних лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т. п.

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего человека происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев. Все это обусловливает большое оздоровительное и экономическое значение мероприятий  по борьбе с шумом [15] .

5.2 Нормирование шума и вредных производственных факторов в локомотивном хозяйстве

 

Уменьшение шумового воздействия подвижного состава является сложной задачей, решение которой связано с необходимостью проведения крупных технических мероприятий по усовершенствованию конструкции пути, локомотивов и вагонов, созданию шумопоглащающих экранов, установки глушителей. Снижение уровня шума на железнодорожном транспорте достигается проведением комплекса технических и организационных мероприятий, совпадающих с направлениями развития транспорта: замена звеньевого пути на бесстыковой, применение резиновых подрельсовых прокладок, борьба с волнообразным износом рельсов, оборудование маневровых тепловозов глушителями шума, внедрение на сортировочных станциях радиосвязи, замена тормозных башмаков на замедлители и другие мероприятия.

Мероприятия по ограничению шума в депо проводят по следующим основным направлениям:

-устранение или ослабление шума и вибраций в источнике его возникновения путем совершенствования конструкции оборудования, изменения технологического процесса;

-локализация шума и вибраций, звукоизоляция и звукопоглощение, виброизоляция и вибропоглощение;

-замена оборудования менее шумным, рациональное размещение источников шума и планирование времени работы оборудования;

-применение средств индивидуальной защиты.

Примером ликвидации шума в его источнике может служить замена таких ударных процессов, как пневматическая клепка и рубка, сваркой и резкой. Взамен рубки пневматическими зубилами применяют воздушную электродуговую резку металла. Металлические детали заменяют деталями из менее звучных материалов (пластмасс, текстолита и др.). Например, на металлорежущих станках широкое распространение получили шестерни, изготовленные из полимерных материалов. Точная сборка, сокращение зазоров в сочленяемых деталях, тщательное статическое и динамическое уравновешивание движущихся деталей, достаточное смазывание их уменьшают энергию соударения и динамических сил и тем самым устраняют или уменьшают вибрацию и шум.

Работы со значительным шумообразованием (обдувку тяговых электродвигателей и электроаппаратуры, испытания воздуходувок, компрессоров, паровоздушных насосов, очистку дымогарных и жаровых труб) следует выполнять в отдельных звукоизолированных помещениях.

В некоторых локомотивных депо не представляется возможным площадку для реостатных испытаний тепловозов удалить от служебных и жилых помещений на требуемое Санитарными нормами расстояние. В этом случае для ослабления шума в прилегающем районе устраивают акустические экраны, которые могут быть выполнены в виде односторонней кирпичной стены размерами: высота 8м, длина 45-48м на расстоянии примерно 3м от тепловоза. Сторону стены, обращенную к тепловозу, целесообразно облицевать облегченными кирпичом со щелевыми прорезями наружу. Вокруг площадки также рекомендуется создать зеленую шумозащитную зону (шириной не менее 10м), высадив кустарник, густолистые и хвойные деревья. Снижение шума от вентиляционных систем можно обеспечить за счет установки электродвигателя и вентилятора на виброопоры, применение глушителей шума, использования трубопроводов со звукопоглощающими материалами. Для снижения шума от вентилятора, как правило, используют активные глушители с прямоточным или разделенным потоком воздуха. Звукопоглощающую способность кожуха определяют по формуле:

   ,     (97)

где -коэффициент звукопоглощения материала облицовки глушителя; П- периметр свободного сечения канала, м; S-площадь свободного сечения канала, м2; l-длина облицовочной части, м.

В качестве шумопоглащающих материалов в глушителях используют стекловолокон (=0,8), керамику (=1,3), капроновое волокно (=1,5), пенопласт (=0,9) и др.

Эффективным средством снижения шума от технологического оборудования являются звукоизолирующие кожуха. Они могут закрыть либо все оборудование, либо только его узлы, излучающие шум. В качестве материалов для изготовления кожухов могут быть использованы сталь, дерево, пластмасса; звукоизолирующую способность кожуха определяют по формуле:

,    (98)

где LСТ - звукоизолирующая способность стенок кожуха, дБ; (, здесь f – частота звука, Гц; m – поверхностная плотность материала, кг/м2;  - величина поправки, зависящая от конструкции кожуха); α – коэффициент звукопоглощения материала кожуха.

Рисунок 5.1 Звукоизолирующий кожух над электродвигателем

Загрязнение атмосферы пылью и аэрозолями, величина которых в воздухе ежегодно увеличивается, оказывает отрицательное влияние на окружающую среду и климат. Это обусловлено тем, что пыль и аэрозоли в воздухе изменяют величину коэффициента поглощения солнечной радиации, ее рассеивание, направление потоков. Пыль и аэрозоли, вступая в контакт с влагой атмосферы, образуют смог.  Так как, тепловозы являются передвижными источниками загрязнения атмосферы, нормативы ПДВ для них не устанавливаются, а нормируются только выбросы вредных веществ.    

Действие загрязнений на людей зависит: от химического состава вредных веществ, их концентрации в воздухе, в воде, пище; продолжительности действия аккумуляции их органами человека. Наиболее опасные вещества, воздействующие на органы человека и кровь.

Такие вещества, как свинец, ртуть, ароматические углеводороды накапливаются в организме и не выводятся из органов человека. Окись углерода, азота, серы, ароматические углеводороды негативно воздействуют на центральную нервную систему, органы дыхания, систему кровообращения. Сернистый ангидрид действует на печень, органы зрения. Раздражающее действие на верхние дыхательные пути объясняется поглощением сернистого ангидрида влажной поверхностью слизистых оболочек и образованием в них кислот. Он нарушает белковый обмен и ферментативные процессы, вызывает раздражение глаз, кашель.

Ароматические углеводороды, органическая пыль могут привести к аллергическим заболеваниям. Хром, никель, бенз(а)пирен, синтетические смолы обладают канцерогенными свойствами, могут вызывать заболевания органов дыхания. Масляный аэрозоль вызывает хронические отравления. Бенз(а)пирен – один из наиболее сильных и стойких полициклических ароматических углеводородов.

С целью недопущения отрицательного воздействия на организм и состояние человека установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) в воздухе производственных помещений и в атмосферном воздухе [16] .

В таблицах 5.2, 5.3 приведены ПДК веществ, наиболее распространенных на транспорте [17].

Таблица 5.2

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, выделяемые при эксплуатации, обслуживании и ремонте транспортных средств.

№ п/п

Наименование вещества

Величина ПДК, мг/м3

Агрегатное состояние (“п”-пар, “а”-аэрозоль)

Класс опасности

1

2

3

4

5

1

Азота двуокись

2

п

2

2

Азота окись

5

п

3

3

Ангидрид хромовый

0,01

а

1

4

Ацетон

200

п+ а

4

5

Бензин

100

п

4

6

Бенз(а)пирен

0,00015

а

1

7

Дибутилфталат

0,2

п+а

2

8

Дизельное топливо

300

п

4

9

Керосин

300

п

4

10

Кислота серная

1

а

2

11

Кислота соляная

5

п

2

12

Легированные стали

6

а

4

13

Марганец

0,3

а

2

14

Масла минеральные

5

а

3

15

Пыль кремнесодержащая

1

а

3

16

Сажа

4

а

3

17

Свинец

0,01

а

1

18

Сернистый ангидрид

10

п

3

19

Скипидар

300

п

4

20

Углерода окись

20

п

4

21

Фтористый водород

0,5

п

2

22

Чугун

6

а

4

23

Щелочи едкие

0,5

а

2

Таблица 5.3

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов.

№ п/п

Наименование вещества

Величина ПДК, мг/м3

Максимально-разовая

Среднесуточная

1

2

3

4

1

Азота двуокись

0,085

0,04

2

Азота окись

0,6

0,06

3

Ацетон

0,35

0,35

4

Бензин

5

1,5

5

Бенз(а)пирен

-

0,000001

6

Кислота серная

0,3

0,1

7

Марганец

0,01

0,001

8

Пыль кремнесодержащая

0,15

0,05

9

Сажа

0,15

0,05

10

Свинец

-

0,0003

11

Сернистый ангидрид

0,5

0,05

12

Скипидар

2

1

13

Фтористый водород

0,02

0,005

  1.  
    Промышленная экология

6.1 Оценка экологичности тепловозного дизеля используемого в обосновании выбора тяги на участке Кандагаш-Челкар

Массу любого токсичного компонента, выделяемого двигателем в единицу времени, можно вычислить, зная объемную концентрацию данного компонента в отработавших газах (ОГ). Массовое mi содержание i – го компонента, определяемое на основании данных о его концентрации, выражается уравнением [18]:

mi =, кг/ч,     (99)

где -массовый расход отработавших газов, кг/ч;

 - концентрация i-го компонента в ОГ в % по объему (CCO, СNOx и др.);

- плотность i-го компонента, кг/м3;

- плотность ОГ, кг/м3.

 

В то же время для дизеля:

, кг/ч,   (100)

Для бензинового двигателя можно принять:

=15*, кг/ч,     (101)

где -массовый расход топлива двигателем, кг/ч,

     -суммарный коэффициент избытка воздуха;

      - теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1кг топлива, кг/кг.

Для дизельного топлива  =14,45кг/кг, для бензина  =14,96кг/кг.

=, кг/ч,     (102)

где -удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт*ч);

      - эффективная мощность двигателя, кВт.

 

Удельную массовую интенсивность выхлопа i-го компонента на единицу мощности двигателя определяется по формуле:

    , г/(кВт*ч)    (103)

 Решение: Тепловозный двухтактный дизель типа 10Д100, развивая мощность 2206 кВт, выбрасывает отработавшие газы, в составе которых содержание в % по объему CCO=0.25%, =0.035%.

 

При этом =2.86, be=0.228 кг/(кВт*ч).

 

,

 

Найдем массу ОГ:

 

 

Массовый выброс ВВ составит:

 

   

Удельная массовая интенсивность выхлопа указанных компонентов на единицу мощности двигателя составит:

 

 

Тепловозный четырехтактный дизель типа FDL-16, развивая мощность 2650 кВт, выбрасывает отработавшие газы, в составе которых содержание в % по объему CCO=0.19%, =0.015%.

При этом =1,86÷2,1, be=0.218 кг/(кВт*ч).

,

 

Найдем массу ОГ:

Массовый выброс ВВ составит:

   

Удельная массовая интенсивность выхлопа указанных компонентов на единицу мощности двигателя составит:

По результатам расчета видно, что выброс отработавших газов в атмосферу тепловозного дизеля 10Д100 значительно выше дизеля модернизированного тепловоза ТЭ10МGE. Проведенные медицинские обследования локомотивных бригад электровозов и тепловозов показали, что уровень заболеваемости машинистов тепловозов значительно выше, чем машинистов электровозов. С учетом того, что характер трудового процесса машинистов примерно одинаков, разницу в уровне заболеваемости можно объяснить, в основном, различиями в степени загрязнения воздушной среды в рабочей зоне химическими веществами. Таким образом, если участок Кандагаш-Челкар электрифицировать, то можно решить сразу несколько проблем: уменьшить загрязнения атмосферы, улучшить состояние здоровья рабочих и т. д.


Заключение

В дипломной работе были рассмотрены и решены задачи по совершенствованию локомотивного хозяйства страны на ближайшие 10 лет. В частности был рассмотрен участок Кандагаш-Арысь, где используется тепловозная тяга. Целью дипломной работы является рассмотрение проблемы и варианты решения обеспеченности локомотивной тягой в Казахстане в период с 2010 по 2020 г. согласно “Программе реструктуризации железнодорожного транспорта ”.

Мною были предложены следующие мероприятия по совершенствованию локомотивного хозяйства, а именно:

- произведен тяговый расчет и обоснована причина замены морально устаревших тепловозов серии ТЭ10, на модернизированные ТЭ10МGE и на локомотивы казахстанской сборки «Evolution»;

- пересмотрен  участок обращения локомотивных бригад после внедрения более мощных локомотивов;

- произведен расчет локомотивного хозяйства участка после внедрения новых тепловозов;

- рассмотрен вопрос эффективности использования тепловозной и электровозной тяги на железной дороге.

Объектом исследования в данной работе является локомотивный парк железных дорог Республики Казахстан, в частности локомотивное хозяйство на участке Кандагаш-Арысь.

В составленном акте внедрения подтверждается, что предлагаемая схема эксплуатации тепловозов 2ТЭ10МК па западном ходу позволит сократить потребный парк локомотивов на 30%, а расход топлива, учитывая экономичность дизеля, на 50%.

По ходу выполнения дипломной работы были приведены показатели использования локомотивов на железных дорогах Казахстана и распределение (дислокация) локомотивного парка в течение суток. Исходя из приведённых таблиц видно, что из эксплуатируемого парка полезно работают 41 % тепловозов и 42% электровозов, а остальные простаивают, вследствие чего доходов АО «Локомотив» они не приносят. Отсюда для улучшения работы локомотивов требуется пересмотреть участки обращения локомотивов и локомотивных бригад на территории республики. Также рассмотрен вопрос инвестирования в развитие собственного локомотивосборочного завода.

Исходя из проведенных тяговых расчетов видно, что средняя скорость на участке у электровоза ВЛ-80 составила 69,4 км/ч при затрате времени 255 минут, а у тепловоза серии ТЭ10МGE  составила 46,17 км/ч составила 383,31 минут, что составила меньше  на 30%.

Данный показатель тепловоза серии ТЭ10МGE  гораздо лучше данных показываемых на данном участке тепловозов старой серии ТЭ10М, которые составляли 35,4 км/ч. Кроме того применение тепловоза серии ТЭ10МGE  на участке обращения Арысь - Кандагаш наибольший подъем i=8.3%, позволит увеличить весовую норму грузового поезда до 4500 тонн, опытные поездки подтверждают такой вес.

Также в работе представлен расчет локомотивного хозяйства, который нужен для создания всех условий вследствие увеличения оборотного плеча локомотивов новой серии локомотива ТЭ10МGE, расчеты условий  организация работы локомотивных бригад, ремонта локомотивов и  проектирование зданий, сооружений депо.

В результате предложенных мероприятий можно добиться снижения затрат на локомотивную тягу в Западном и Южном Казахстане, что представлено в экономической части проекта. Показатели экономичности внедряемых локомотивов высоки в сравнении с действующими локомотивами в республике.

В работе представлены мероприятия по охране труда и промышленной экологии, нормированию шума и вредных производственных факторов в локомотивном хозяйстве.

В целом вся работа позволила решить ряд вопросов локомотивного хозяйства и получить экономический эффект для компании АО «Локомотив» от предложенных мероприятий. Рекомендуется использовать данные предложения на других участках железной дороги Республики Казахстан.


Список использованных источников

  1.  Сила тяги. Транс-экспресс Казахстан, журнал №4, 2009 г.с.7
  2.  Здравствуй дело новое, незнакомое. Транс-экспресс Казахстан, журнал №4, 2009 г.с.76
  3.  Локомотивное хозяйство.  Под ред. С.Я. Айзинбуда. М.: Транспорт, 1986. 263 с.
  4.  Папченко С.И. Локомотивное хозяйство. Пособие к дипломному проектированию. М.: Транспорт, 1988г. 193 с.  
  5.  Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / Под ред. Грунтова П.С. – М.: Транспорт, 1994г. 234 с.
  6.  Кочнев Ф.П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог. – М.: Транспорт, 1990г. 65 с.
  7.  Управление планирования и нормирования перевозочного процесса. Алматы, 2007г.
  8.  Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов/П.С. Грунтов, Ю.В. Дьяков, А.М. Макарочкин. М. Транспорт, 1994г. 543 с.
  9.  Пойда А.А., Хуторянский Н.М., Кононов В.Е. Тепловозы: механическое оборудование, устройство и ремонт.  М.: Транспорт, 1988, 320 с.
  10.  Методические указания по дипломному проектированию тепловозных депо. Ташкент, ТашИИТ, 1979г.
  11.  Технико-экономические показатели эксплуатационной работы железных дорог: справочник/ И. А. Сметанин, Н. В. Ежова, В. Н. Шленский и др. М.: Транспорт, 1977. 98 с.
  12.  Справочник  по экономической оценке показателей эксплуатационной работы Республиканского  государственного предприятия «Казахстан темир жолы», М Т и К РК, Астана, 1999г. 41 с.
  13.  Парамзин В.П. Основные показатели производственно-финансовой деятельности локомотивного депо. Мет. указания к выполнению экономической части дипломного проекта. Алматы, АлИИТ, 1996,  11с
  14.  Акулиничев В.М., Кудрявцев В.А., Корешков А.Н.. Математические методы в эксплуатации железных дорог. – М.: Транспорт, 1981г. 221 с.
  15.  Охрана труда на железнодорожном транспорте: Справочная книга / Крутяков В.С., Левицкий А.Л., Сибаров Ю.Г. и др. – М.: Транспорт, 1987. – 312 с.
  16.  Тепловозное хозяйство. Под ред. Крюгера П.К., Айзинбуда С.Я. М.: Транспорт, 1980, 255 с.
  17.  Омаров А.Д. и др. Инженерные решения по безопасности труда на транспорте. Алматы, 2003г., 348 с.
  18.  Омаров А.Д. и др. Экологическая безопасность на транспорте. Алматы, 1999 г.352 с.
  19.  Широков А.П. Математические модели и методы в управлении транспортными системами. Учебно-методическое пособие. Часть 1: Математическая статистика и методы оптимизации – Хабаровск: ДВГУПС, 1999г. 363 с.
  20.  И.Б.Сотников. Эксплуатация железных дорог в примерах и задачах. Учебное пособие для техникумов и высших учебных заведений-4-е издание, переработки и дополнение. М.: Транспорт, 1984г. 224 с.
  21.  Б.И. Петроканский, Статистический учет и анализ работы отделения дороги. М.: Транспорт, 1994 г. 220 с.
  22.  Методические положения по раздельному учету наличия, состояния, использования и дислокации вагонных парков по категориям их принадлежности и система оценки вагонных парков через количественные и качественные показатели. Москва 2001г.
  23.  Инструкция по учету выполнения графика движения пассажирских и грузовых поездов Формы ДО-12. Астана, 2004г.
  24.  Каретников А.Д., График движения поездов. – М.: Транспорт, 1980. – 165 с.
  25.  Типовой технологический процесс работы грузовой станции / Утвержден 22.09.88. – М.: Транспорт, 1991. – 215 с.
  26.  Всемирная Сеть Интернет


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83508. Припинення і зупинення дії договору 36.45 KB
  Припинення договору або вихід з нього учасника можуть мати місце відповідно до положень договору або в будьякий час за згодою всіх учасників після консультації з іншими договірними державами. Договір може бути припинений у випадку: 1 закінчення строку на який він був укладений; виконання договору; за згодою всіх сторін що домовляються скасування; у зв’язку з укладенням нового договору з тих самих питань між тими самими державами новація; денонсації яка означає односторонню відмову держави від договору з попередженням інших...
83509. Поняття і джерела права міжнародних організацій 34.3 KB
  Право міжнародних організацій є сукупністю норм що регулюють процес утворення діяльності та припинення діяльності організації взаємодії з іншими субєктами міжнародного права та міжнародних відносин. Право міжнародних організацій як самостійна галузь міжнародного права складається з двох груп міжнародних норм утворюючих: поперше внутрішнє право організації норми що регулюють структуру організації компетенцію її органів і порядок роботи статус персоналу інші правовідносини і подруте зовнішнє право організації норми договорів...
83510. Поняття, характеристика та види міжнародних організацій 36.26 KB
  Характерні риси організації: створення шляхом укладення особливого договору що є засновницьким актом; \'система постійно діючих органів; автономний статус і відповідні функції. За характером членства міжнародні організації поділяються а міжурядові та неурядові. За колом учасників міжнародні міжурядові організації поділі ються на універсальні відкриті для участі всіх держав світу ООН її спеціалізовані установи і регіональні членами яких можуть бути держави одного регіону Африканський Союз Організація америкав ських держав. Міжурядові...
83511. Правовий статус і міжнародна правосуб’єктність міжнародних організацій 36.36 KB
  В основі правової природи міжнародних організацій лежить наявність спільних цілей і інтересів держав-членів. Для правової природи міжнародної організації істотним є те, що її цілі і принципи, компетенція, структура і т.п. має узгоджену договірну основу.
83512. Функції міжнародних організацій 32.88 KB
  У багатщ випадках держави зобов\'язані регулярно представляти доповіді про виконання ними норм міжнародного права і актів організації у відповідній області особливо в області прав людини. Оперативна функція полягає в досягненні цілей організації шляхом безпосередньої діяльності власними засобами організації. Організації надають економічну науковотехнічну і іншу допомогу консультаційні послуги.
83513. Правова природа актів міжнародних організацій 44.29 KB
  Так у сучасній міжнародноправовій літературі звертається увага на подібність процедури розробки міжнародних стандартів з одного боку і процесом вироблення міжнародної угоди в рамках міжнародної організації з іншого. Крім того висловлюється позиція що регламенти міжнародних організацій є результат їх законодавчої або Квазізаконодавчо діяльності. За своєю юридичною силою акти міжнародних орагнізацій можуть бути як рекомендаційними так і носити юридично обов\'язковий характер.
83514. Створення і припинення діяльності міжнародних організацій 34.13 KB
  Міжнародні організації як вторинні похідні суб’єкти міжнародного права створюються державами. Процес створення нової міжнародної організації проходить в три етапи: ухвалення засновницького документу; створення матеріальної структури організації; скликання головних органів що свідчить про початок функціонування організації. Злагоджене волевиявлення держав щодо створення міжнародної організації може бути зафіксовано 2 способами: у міжнародному договорі; у рішенні вже існуючої міжнародної організації. Укладення міжнародного договору припускає...
83515. ООН: цілі і принципи діяльності 37.81 KB
  Організація Об’єднаних Націй ООН універсальна міжнародна міжурядова організація що діє на підставі Статуту підписаний 26 червня 1945 р. Статут ООН є універсальним загальнообов’язковим міжнародним договором що закріплює основи сучасного міжнародного правопорядку. ООН переслідує наступні цілі: підтримувати міжнародний мир і безпеку і з цією метою вживати ефективні колективні заходи для запобігання і усунення загрози миру і придушення актів агресії або інших порушень миру й проводити мирними засобами вирішення міжнародних спорів;...
83516. Рада безпеки ООН, її функції. Членство. Порядок прийняття рішень 36.98 KB
  Рада Безпеки є одним з головних органів ООНщо виконує основну роль в підтримці міжнародного миру і безпеки та згідно з п. Рада безпеки уповноважена розслідувати будьякий спір або ситуацію для визначення того чи не може продовження цього спору або ситуації загрожувати міжнародному миру і безпеці. Сторони спору продовження якого може загрожувати міжнародному миру або безпеці мають право самостійно ухвалити рішення про його передачу на вирішення Ради Безпеки.