98337

Сортировочные горки

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Для выполнения сортировочной работы широко используется различные специальные устройства среди которых основными являются сортировочные горки. Сортировочные горки играют важную роль в обеспечении доставки грузом клиентам сокращения простоев вагонов и сохранности грузов. Сортировочные горки позволяют: - повысить перерабатывающую способность сортировочной станции; - снизить стоимость переработки вагонов вследствие сокращения расходов на содержание штата и маневровые средства; - ускорить оборот вагона за счет сокращения времени их переработки;...

Русский

2015-11-02

2.1 MB

28 чел.

Введение

Железные дороги нашей страны выполняют большую часть грузовых и пассажирских перевозок, размеры которых непрерывно растут.  И для успешного освоения, необходимо совершенствовать технические устройства и технологию работы.

Неотъемлемой частью перевозочного процесса на железнодорожном транспорте является технологическая работа, связанная с переработкой грузовых составов на сортировочных станциях.

Сортировочные станции предназначены для массовой переработки вагонов и формирования составов в соответствии с общесетевым планом формирования поездов. На сортировочных станциях формируют сквозные, участковые, сборные и участково - сборные поезда, а также вывозные и передаточные поезда до ближайших грузовых станций узла и заводских станций.

Формирование на сортировочных станциях сквозных поездов дает возможность пропускать эти поезда без переработки через многие участковые и некоторые попутные сортировочные станции, что ускоряет доставку грузов, оборот вагонов и снижает себестоимость перевозок.

Сортировочная станция одновременно перерабатывает местные и транзитные вагонопотоки, кроме тех вагонопотоков , которые проходят данную станцию в отправительских маршрутах с мест погрузки и транзитных сквозных поездах.

Для выполнения сортировочной работы широко используется различные специальные устройства , среди которых основными являются сортировочные горки. В настоящее время сортировочная горка – это сложнейший комплекс технических сооружений, систем и устройств, реализующий современные достижения в области технологии, управления транспортными объектами с широким использованием микропроцессорной техники и ЭВМ. Так, на сортировочных горках, объединенные в единые системы, эксплуатируются пневматические замедлители , поршневая компрессорная техника, стрелочные приводы  и рельсовые цепи – с одной стороны, радиолокационные устройства , микропроцессорная техника, современные ЭВМ – с другой.

Сортировочные горки играют важную роль в обеспечении доставки грузом клиентам, сокращения простоев вагонов и сохранности грузов.

От того, насколько эффективно функционируют механизированные и автоматизированные сортировочные горочные комплексы, зависят итоги работы всей сети ОАО «РЖД».

Сортировочные горки позволяют:

- повысить перерабатывающую способность сортировочной станции;

- снизить стоимость переработки вагонов вследствие сокращения расходов на содержание штата и маневровые средства;

- ускорить оборот вагона за счет сокращения времени их переработки;

- повысить безопасность и культуру труда станционных работников.

Современная горка оснащена сложным комплексом технических устройств. Разрабатываются новые системы автоматизации сортировочного процесса.   Глубокое знание систем механизации и автоматизации работы горки, тенденций их развития и перспектив – основа качественного проектирования и прогрессивной эксплуатации сортировочных устройств.

1 Классификация и оборудование сортировочных горок

Современная сортировочная горка представляет собой комплекс устройств пути, энергоснабжения, автоматики, телемеханики и связи, обеспечивающий механизацию и автоматизацию процессов расформирования и формирования поездов.

В зависимости от объёмов переработки вагонов и числа подгорочных путей различают сортировочные горки повышенной, большой, средней и малой мощностей. Мощность горки обосновывается технико-экономическими расчётами по объёму и структуре перерабатываемого вагонопотока для сортировочных станций на 10-й, а для остальных станций – на 5-й год эксплуатации.

Сортировочные горки в настоящее время оборудуются вагонными замедлителями, вагоноосаживателями, ускорителями-замедлителями, устройствами горочной автоматической централизации (ГАЦ), автоматического регулирования скорости скатывания отцепов (АРС) в комплексе с системой автоматического задания скорости роспуска (АЗСР) и телеуправления горочными локомотивами (ТГЛ).

Мощность сортировочной горки определяет её техническое оснащение и путевое развитие (таблица1).

Тип сортировочного устройства выбирается в зависимости от количества перерабатываемых вагонов - N и числа путей в сортировочном парке – mсп.

Например, при mсп = 30 путей и N = 4955 вагонов – проектируемое сортировочное устройство является горкой большой мощности (ГБМ).

Таблица 1 - Классификация сортировочных горок

Тип сортировочных

устройств

Суточная

перерабатывающая способность

Число путей

Число ТП

сортиро-вочных

надвига

спускных

обход-ных

На спускной части

На путях (парков)

ГПМ

более

5500

более 40

≥ 3

2÷3/4

        2

2

1/2

ГБМ

3500-5500

30-40

2-3

2

      1÷2

2

1/2

ГСМ

1500-3500

17-29

1-2

1÷2

      1÷2

1÷2

1/2

ГММ

250-

1500

4-16

1-2

1

      0÷2

0÷2

1

Сортировочные горки повышенной мощности (ГПМ) – конструкция путевого развития таких горок предусматривает все технологические линии переработки вагонов, в том числе для осуществления параллельного роспуска составов.

Горка большой мощности (ГБМ) – для таких горок, при соответствующем обосновании, могут также предусматриваться дополнительные технологические линии. Их технические средства должны обеспечивать параллельность выполнения отдельных операций при переработке двух составов.

Горка средней мощности (ГСМ) – конструкция путей предусматривает перспективу возможность переустройства в горку большой мощности.

Горка малой мощности (ГММ) – вагонные замедлители устанавливаются, как правило, на одной тормозной позиции спускной части и одной парковой тормозной позиции при числе путей 12-16.

   

2 Проектирование сортировочных парков

Основные направления к проектированию плана горочной горловины сортировочного парка сводятся к обеспечению:

- наименьшей расчётной длины;

- по возможности одинаковой удельной работы сил сопротивления при скатывании вагонов на любой путь.

Кроме того, необходимо соблюдать требования по укладке верхнего строения пути, предусматривать места для тормозных позиций и устройств автоматизации, учитывать возможность увеличения числа путей в парке.

Соблюдение указанных основных требований обеспечивает высокую перерабатывающую способность и безопасность роспуска, а также снижение затрат на строительство и эксплуатацию благодаря уменьшению проектной высоты горки и потребной мощности тормозных средств.

Конструкция парка сортировочных станций определяется тремя параметрами: числом путей, схемой стрелочных горловин и продольным профилем.

При проектирование входной горловины сортировочного парка используются марки стрелочных переводов 1/6, выходной горловины марки стрелочных переводов 1/9. Пути сортировочного парка разбиваются на пучки,   в одном пучке от 4 до 8 путей.

Число путей в сортировочном парке, mсорт, рассчитывается по формуле (1)  

mсорт= 8,4 + 0,31 * Nсф,                                            (1)

где Nсф – количество поездов своего формирования.

Таким образом количество путей в сортировочном парке определяется

mсорт = 8,4 + 0,31 * 73  = 32 пути

3 Элементы сортировочной горки и их назначение

Основными элементами горки являются надвижная часть, перевальная часть (горб горки) и спускная часть ( рисунок 3.1).

Надвижная часть предназначена для подачи вагонов к вершине горки и подготовки к роспуску. На надвижной части размещаются пути надвига, соединяющие горб горки с парком приёма, а при параллельном расположении парков приёма и сортировке – с маневровой вытяжкой.

Перевальной частью ( горбом горки ) называется элемент горки, на котором происходит сопряжение надвижной части и скоростного уклона спускной части.

Условная вершина горки ( УВГ ) – вершина угла вертикальной кривой, сопрягающей скоростной уклон с горизонтальной прямой, проходящей через горб горки.

Рисунок 3.1-  Схема плана и профиля сортировочной горки

При устройстве горба с двумя и более путями надвига и спускными путями можно выполнять одновременно две операции, например, роспуск двух составов или уборку горочного локомотива по одному пути и роспуск с горки на втором пути.

Элемент горки, обеспечивающий отрыв отцепов от состава и их быстрое продвижение с безопасными интервалами на пути назначения, называется спускной частью. Она располагается между вершиной горки и расчётной точкой, которая находится на расстоянии 50 метров от конца парковой тормозной позиции.

На спускной части устанавливаются тормозные позиции для регулирования скорости отцепов.

Каждая горка характеризуется следующими основными параметрами: расчётной длиной, высотой, общей мощностью тормозных средств и перерабатывающей способностью.

Расчётной длиной горки называется расстояние от вершины горки до расчётной точки.

Высотой горки называется разность отметок вершины горки и расчётной точки.

Мощность тормозных средств характеризуется погашаемой ими суммарной энергетической высотой, а перерабатывающая способность горки – максимальным числом вагонов, которое можно рассортировать на ней за сутки.

Помимо указанных параметров, для обеспечения безопасности роспуска вагонов с горки при проектировании рассчитываются интервалы между отцепами на разделительных стрелках и тормозных позициях.

При проектировании сортировочной горки должны быть соблюдены пять основных условий: безопасность движения, необходимая пропускная способность станции, комплексность проекта ( с  учётом требований СЦБ, охраны труда и окружающей среды, специальных условий и т.п.), экономичность решения и возможность дальнейшего развития станционных устройств.

Вагоны, спускаемые с горки, в зависимости от рода, веса и ходовых свойств делятся на четыре типа бегунов: очень плохие  (ОП), плохие (П), хорошие (Х) и очень хорошие (ОХ).

Основные параметры горки рассчитываются на условиях, указанных в   таблице 2.

Таблица 2 - Условия скатывания вагонов для расчёта параметров горки

Параметры

Условия скатывания бегунов

Расчётный бегун

Маршрут скатывания

Ветер

Температура

Высота горки

Крытый вагон, весом 25 тс, wо = 1,75 кгс\тс

«Трудный путь»

Встречный

Отрицательная

Профиль спускной части горки

ОХ – 4-х осный полувагон, весом 85 тс

«Лёгкий путь»

Попутный

Выше 00С

Мощность тормозных средств

ОХ – 4-х осный полувагон, весом 100 тс

нет

нет

нет

Интервал между отцепами

ОП-ОХ-ОП (ОП-Х-ОП для ГММ и ГСМ)

«Трудный» и смежный с ним

Встречный

Отрицательная

  

При проектировании горки учитываются условия скатывания: неблагоприятный ( встречный ветер, отрицательная температура, трудный путь скатывания) и благоприятные ( попутный ветер, температура выше 00С, лёгкий путь). Трудным считается путь, для которого потеря энергетической высоты на преодоление всех сил сопротивления hw наибольшая, лёгким – путь, имеющий минимальное значение hw.

4 Основы  динамики скатывания вагонов с горки

На вагон при скатывании с горки действуют силы, способствующие движению F, - силы тяжести вагона, попутный ветер, инерционные силы и препятствующие скатыванию силы сопротивления W (рисунок 4.1)

где Q – вес вагона, т;

   Р – сила нормального давления, кН;

   F – силы, действующие в направлении движения, кгс;

   α – угол наклона плоскости к горизонту.

Рисунок 4.1 - Основные силы, действующие на вагон при скатывании вагонов с горки.

Скатывание вагонов с сортировочной горки осуществляется под действием веса вагона Q, который может быть разложен на две составляющие: силу нормального давления Р, перпендикулярную наклонной плоскости, и силу, действующую в направлении движения, F. Ввиду небольшой величины угла наклонна плоскости к горизонту α можно считать, что движущая сила равна, кгс,  рассчитывается по формуле (2)

                                      F=QsinQtgα = Qi*10-3 ,                                      (2)

где i -  крутизна уклона, 0/00.

В расчётах параметров сортировочных горок принято пользоваться удельными силами, отнесёнными на единицу веса, ƒ=F/Q, кгс/тс 1 кгс/тс = 10/00.

Основными составляющими силы сопротивления движению вагона являются: основное удельное сопротивление W0, кгс/тс, удельное сопротивление от воздушной среды и ветра Wсв, кгс/тс, удельное сопротивление от снега и инея Wсн, кгс/тс, дополнительными – эпизодические силы сопротивления от ударов на стрелочных переводах Wс, кгс/тс, при движении в кривых Wк, кгс/тс, и торможении на замедлителях Wт, кгс/тс. Основное удельное сопротивление движению отцепов представляет собой сопротивление качению и зависит от состояния пути и ходовых частей вагонов.

При  скатывании отцепов с горки производится преобразование потенциальной энергии, которой обладал отцеп на вершине горки, в кинетическую энергию, определяемую скоростью и массой отцепа. При этом силы сопротивления совершают работу, уменьшающую энергию отцепа.

Удельную работу движущей силы и сил сопротивления движению при расчёте параметров горки обычно выражают через энергетическую высоту

(1 м.э.в. = 1 кН.м/кН = 1 кДж/кН).

На вершине горки отцеп имеет энергетический запас Hвг, м.э.в., создаваемый высотой сортировочной горки и скоростью, с которой состав надвигается на горку,  рассчитывается по формуле (3)

                                                     Hвг = h0 + Нг,                                                    (3)

где Нг – высота сортировочной горки, м;

      h0 - энергетическая высота, соответствующая скорости надвига вагонов на горку, м.э.в.

По пути следования вагонов от вершины горки до точки S происходит перераспределение того энергетического запаса, которым обладал отцеп на вершине горки, выражается равенством (4)

                                           Нг + h0 = hw + hv + hs,                                             (4)

где Нг - высота горки, м;

     hw- энергетическая высота, потерянная при преодолении всех сил сопротивления движению на пути LS;

     hv - энергетическая высота (скоростная), соответствующая кинетической энергии вагона в точке S;

     hs- энергетическая высота, соответствующая потенциальной энергии вагона в точке S относительно расчётной точки (РТ).

Удельная работа сил сопротивления hw  возрастает по мере удаления вагона от вершины горки вершины горки. В любой S- ой  точки профиля горки hw находится как суммарные энергетические потери при преодолении всех сил сопротивления движения на пройденном пути в результате рассеяния энергии движения, переходящей в тепловую.

Для обеспечения прохода вагонов до расчётной точки отрицательные силы сопротивления, действующие на отцеп на пути его следования от вершины горки до этой точки, не должны быть больше положительных. Следовательно, необходимое условие скатывание вагонов с горки, рассчитывается по       формуле (5)

                                                    h0гhw,                                                  (5)

Значение hw   возрастает по мере удаления вагона от вершины горки до расчётной точки. Величина hw   любой точке профиля горки находится как сумма работ всех сил сопротивления  на пройденном пути, которое рассчитывается по формуле (6)

                           hw   = Ʃ  wL* 10-3 = (w0L + wсрL + wкр + wстр) 10-3,                     (6)

где w – суммарное удельное сопротивление движению вагона, выраженное в кг на 1 т веса вагона;

   L - длина пройденного пути от вершины горки, м;

  w0- основное удельное сопротивление движению вагона на прямом горизонтальном пути, возникающее вследствие трения колес в буксах, трения качения между колёсами и рельсами, ударов на стыках, изломов пути в профиле и в плане из-за плохого содержания пути, кгс/тс;

  wср – дополнительное удельное сопротивление движению вагона от среды и ветра, кгс/тс;

 wкр – дополнительная удельная работа сил сопротивления при движении вагона на кривых, кгс*м/тс;

 wстр – то же при движении вагона по стрелочным переводам (удары на остряках и крестовинах), кгс*м/тс.

Следовательно, при движении с горки (отцеп) преодолевает сопротивления, зависящие от его ходовых свойств, пути и окружающей среды: основное, воздушной среды и ветра; от ударов на стрелках; от кривых в пути.

Энергия, которой обладает отцеп в произвольной точке S,  рассчитывается по формуле (7)

                                             h= Hг + h0hw.                                                    (7)

   

  

5 Проектирование плана горочной горловины

План горочной горловины сортировочного парка  следует проектировать с использованием типовых решений и с учетом плана (схемы) сортировочного комплекта. Горочную горловину в пределах от первой разделительной стрелки до предельных столбиков необходимо проектировать короткой, обеспечивать наименьшую длину маршрута следования для большинства отцепов и наименьшую сумму углов поворота кривых на маршрутах скатывания. В этих целях следует:

- группировать пути сортировочного парка  со стороны горки в пучки, содержащие от 3 до 8 путей в каждом, крайние пучки путей могут быть неполными;

 - применять симметричные стрелочные переводы с крестовинами            марки 1/6С ;

- расстояние между центрами стрелочных переводов с крестовинами марки 1/6С при их попутной укладке принимать минимально возможное, но не менее 23.97 м;

- выход с крайних пучков или 3-4 крайних путей сортировочного парка в обход горки предусматривать укладкой симметричных стрелочных переводов с крестовинами марки 1 /6С.

Междупутья в пучках следует принимать 5.3 м, а между пучками 6.5 м. Допускается :

- уменьшать междупутья между пучками в начале путей до 4.8 м;

- кривые начинать непосредственно за хвостом крестовины;

- проектировать круговые кривые радиусом не менее 200 м, кривые за крестовинами последних разделительных стрелочных переводов пучков путей - не менее 180 м, а в горловинах с числом путей более 32 при обосновании - не менее 150 м. В горловине горок любой мощности следует предусматривать прямые участки пути для установки вагонных замедлителей. Длина этих участков определяется в зависимости от числа и типа замедлителей на каждой позиции. На ГПМ, ГБМ, четырехпучковых ГСМ длина этих участков должна быть достаточной для установки двух замедлителей на первой тормозной позиции (1ТП) и двух или трех на пучковой. Длина изолированных участков замедлителей устанавливается в зависимости от применяемых устройств автоматики. Длина предстрелочного участка (от изостыков до начала остряков) должна быть не менее 6 м.

6 Составление разверток трудного по условиям скатывания

пути и смежного с ним

На основании плана головы сортировочного парка составляем развертку самого трудного пути по условиям скатывания отцепов. Трудным является путь, который имеет максимальное сопротивление движению отцепов от стрелок и кривых. Развертка строится от условной вершины горки (УВГ) до расчетной точки (РТ). УВГ находится от фактической вершины горки (ФВГ) на расстоянии тангенса вертикальной кривой. РТ находится на расстоянии 50 м от конца парковой тормозной позиции (ПТП). Построение развертки пути, смежного с трудным, начинают от последней разделительной стрелки. Расстояние от УВГ до изостыка первого разделительного элемента устанавливается заданием. В случае, если первым разделительным элементом является стрелочный перевод, это расстояние должно быть около 25 м (для возможности размещения измерительных участков). Если первым разделительным элементом является замедлитель, то расстояние от УВГ до изостыка следует принимать 45-50 м. На рисунке 6.1 показано положение изостыка 1-го разделительного элемента относительно УВГ.

Рисунок 6.1 - Положение изостыка  1–го  разделительного элемента относительно УВГ а) разделительный элемент-замедлитель;  б) разделительный  элемент - стрелочный  перевод.

Положение изостыка разделительной стрелки определяется исходя из расчетной схемы (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2- Определение положения изостыка разделительной стрелки

 

На развертке следует показать все элементы плана  (прямые участки, кривые, стрелочные переводы, замедлители) с указанием их параметров (размеров).

Примеры построения разверток представлены на рисунке 6.3

Рисунок 6.3 - Пример построения развертки (первый разделительный элемент - стрелочный перевод)

Пример определения положения ПС и ПТП приведены на рисунке 6.4

     

Рисунок 6.4– Определение положения предельного столбика и ПТП  

      

 Рассмотрим построение развертки трудного пути N 46 до начала ПТП составит 8 .755 + 51.00 = 59. 755 м. Длина кривой до замедлителя составит 57.09 – 10.56=46.53м. Расстояние от конца ПТП до РТ должно быть 50 м. Определяем длину участка кривой, начиная от конца ПТП: 7 8. 5 0 - 5 1. 0 0 - 1 6 . 1 0 = 1 1 .4 0  Длина прямого участка от конца кривой до РТ составит 38.60 м.  Развертку смежного с трудным путем следует строить, начиная с последней разделительной стрелки, ведущей на эти два пути. При выборе трудного пути можно поступать следующим образом: если пучок является полным (т.е. в пучке 8 путей), то в качестве трудного пути следует принимать крайний путь; если пучок является неполным (менее 8 путей), то трудным может являться и предпоследний путь в пучке.

                                   

Рисунок 6.5 - Фрагмент плана горочной горловины

Рисунок 6.6 - План горочной горловины

На развертке следует указать координаты начала и конца всех ее элементов ( рисунок 6.6 )

Рисунок 6.6 - Развертка трудного пути  N46

Разбиваем трудный путь на 4 участка:

-от УВГ до начала IТП;

-от начала I ТП до начала II ТП;

-от начала II ТП до начала ПТП:

-от начала ПТП до РГ.

Для каждого участка определяем его длину, сумму углов поворотов (с учетом стрелочных углов) и количества стрелок:

I участок.

l1 = 25.00 + 5,26 + 17,51+8,08 +17.51+0,50= 73,86м;  Σα1 = 1,51+2*4,73,,; n1  = 3;

II участок.

l2= 2* 12,475 + 1,00  + 1,50 +21,81+17,51+10,47+1,50=78,74

Σα2 =6,25+1- 4,73+3=13,98,,; n2 = 1 (с учетом глухого пересечения).

III участок.

L3=12,475+1+12.475+16,11+17,51+5,26+17,51+6,46+17,51+6,46+17,51+51,0=

= 181,28

Σα3 = 4*4,73+1,50+1,85=38,57 ; n3 = 4.

IV участок.

l4 =16,10+ 11,40 + 38,60  = 66,1м;

Σα4 = 8,76,; n4 = 0.

7 Определение расчетной высоты горки

Высотой горки называют разность отметок головок рельсов путей на вершине горки и в расчетной точке. Высота горки должна обеспечивать добегание расчетного бегуна при неблагоприятных условиях (зимой и при встречном ветре) по наиболее трудному пути до расчетной точки. При такой высоте горки основная масса бегунов будет проходить в глубь сортировочного парка, освобождая стрелки горочной горловины для прохода отцепов на другие пути.

За расчетный бегун принимают 4-осный крытый вагон на роликовых подшипниках весом 25 тс.

Расчетная высота повышенной, большой и средней горки, Нр, м, рассчитывается по формуле (8)

                                 Нр = 1.75 ·(Σhосн i +  Σhсвi   + Σhcк i  ) + hсм   - h0                      (8)

 

где 1,75 – мера отклонения   расчетного значения суммы

   Σhосн I - основное значение потерь энергии при преодолении сопротивлений движению,м.э.в.;

  Σhсвi - значение потерь энергии от среды и ветра, м.э.в.;

  Σhcк I - значение потерь энергии от стрелок и кривых, м.э.в.;

  hcи - потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея,м.э.в.;

           hо - удельная энергия соответствующая скорости роспуска.       Расчет элементов для расчета высоты горки, рассчитывается по формулам:

Основное значение потерь энергии Σhосн i, м, рассчитывается по формуле (9)

                                              Σhосн i w0 ·li ·10-3                                             (9)

где li – длина i-го расчетного участка, м;

      w0 – основное удельное сопротивление движению расчетного           бегуна, кгс/тс.

Значение потерь энергии от среды и ветра Σhсвi, м, рассчитывается по        формуле (10)

                                                        Σhсвi = Σwсв i ·li ·10-3,                                       (10)

где  wсв i – удельное сопротивление движению расчетного бегуна от воз-       душной среды и ветра на i-ом расчетном участке, кгс/тс.

Значение потерь энергии от стрелок и кривых Σhcк I, м, рассчитывается по формуле (11)

                                           Σhcк i  =Σ(0,56·ni +0,23·Σαi ) ·Vi 2 ·10-3,                       (11)

где ni – число стрелочных переводов;

  Σαi – сумма углов поворота в градусах;

  Vi – средняя скорость движения расчетного бегуна, м/с.

Потеря удельной энергии при преодолении сопротивления от снега и инея hси,м, рассчитывается по формуле (12)

                                                            hси = wси · lси ·10-3,                                      (12)

где wси - удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея, кгс/тс;

       lcи  - длина зоны действия сопротивления от снега и инея, м

Длина зоны действия снега и инея устанавливается по развернутому плану расчетного маршрута от конца II ТП до РТ.

Среднее значение сопротивления от среды и ветра wсвI кгс/тс, рассчитывается  по формуле (13)

                                             Wсвi = ∑wсв ij * Pj / ∑ Pj,                                     (13)

                                      

где wсв ij - удельное сопротивление движению от воздушной среды и  ветра, соответствующее средней скорости ветра j -го румба на i- ом расчетном участке, кгс/тс;

      Рj  - повторяемость ветра  j  -го румба.

Значение wсв ij, кгс/тс, определяют с учетом направления скатывания расчетного бегуна и скорости его движения на i-м расчетном участке.

При определении св ij, кгс/тс, к расчету принимаются все встречные направления ветра, действующие по одну сторон плоскости, перпендикулярной направлению скатывания. Направление скатывания принимается по оси спускной части горочной горловины.

Значение wсв ij кгс/тс, рассчитывается по формуле (14)

                                                                                 wсв ij = C * Vот2,                                                     (14)

где  C - приведенный коэффициент воздушного сопротивления;

    Vот - относительная (результирующая) скорость вагона (отцепа) с учетом направления ветра, м/с.

Значение коэффициента С для одиночных вагонов, рассчитывается по   формуле (15)

                                              С= 17.8 * Cх * S / ( 273 + t ) * q,                             (15)

где Сх -  коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов;

      S - площадь поперечного сечения одиночного вагона, м2;

     q- вес вагона, тс;   

     t - температура наружного воздуха.

Коэффициент Сх принимается в зависимости от рода вагона и угла α (угол между результирующим вектором относительной скорости Vот  и направлением скатывания отцепа).

Скорость Vот, м/с, рассчитывается по формуле (16)

                               Vот2 = V2 + Vв2 + 2 * V * Vв * cosβ,                                (16)

где V - средняя скорость скатывания отцепа на участке, м/с;

           Vв - скорость ветра , м/с;

            β - угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется вагон.

На основании исходных данных вычерчивается роза ветров, определяющая основные направления сопротивления воздушных масс от среды и ветра:

Таблица 3 – Значения скорости ветра по румбам расчетного месяца в неблагоприятных условиях

№ п/п

Наименование румбов

Средняя скорость м/с

Повторяемость, %

1

Север

2,7

0,10

2

Северо- Восток

2,2

0,12

3

Восток

5,3

0,16

4

Юго-Восток

3,6

0,14

5

Юг

5,2

0,12

6

Юго-Запад

2,7

0,16

7

Запад

2,2

0,18

8

Северо-Запад

2,8

0,2

      

Азимут направления роспуска 360 градусов.

Расчетная температура для зимних условий = -26°С.

На рисунке 7.1 приведена роза ветров и направление роспуска.

На схему наносят средние скорости ветра по каждому румбу. От северного направления по часовой стрелке откладывают азимут направления роспуска и наносят его на схему, проводят перпендикулярно ему линию, тем самым отделяют встречные направления ветра от попутных. Встречными являются следующие направления: С,СВ,В,ЮВ,З,СЗ. Затем определяют углы βi которые составляют 1-й румб с заданным направлением роспуска.

Углы βi для этих румбов составляют:

С-β = 900  ;  СВ– β = 450  ;   В – β = 00 ;  З- β = 85о ; СЗ- β = 45о.

Рисунок 7.1 – Роза ветров

       Румбы  участвующие в расчете wсв i  : С,СВ,В,ЮВ, З,СЗ.

Расчет wсв i   приведен для северного румба для 1-го расчетного участка горки:

V1 = 4.2 м / с; Vв = 2.2 м/с; q = 25 тс; t = - 26 ; β = 900

Отностительная скорость на первом участке, рассчитываются  по           формуле (16)                        

Vот2 = 4.22 + 2.22 + 2 * 4.2 * 2.2 * cos 900 = 22.12 м/с

Угол α, который определяется  по формуле (18)

                                        α = arsin ( Vв * sin β /  √Vот ),                                      (17)

                            α = arsin 2.2 * 1 / √22.12 = 27.19,17,,.

Коэффициент воздушного сопротивления C х, рассчитываются  по  

формуле (18)

При угле α1 = 200 - C х = 1.64 , а при угле  α2 = 300 - C х  = 1.58.

                                          C х = C х1 + (C х2 - C х1) / (α2 - α1),                              (18)

C х =  1.64 + 1.58 – 1.64 / 30 -20 * (27.9 – 20 ) = 1.59

Площадь поперечного сечения для вагона принимается  S =9.7 м2 , тогда приведенный коэффициент воздушного сопротивления составит:

С = (17.8*1,59*9.7)/ ((273-26) * 25) = 0,00444582

св ij = 0,00444582 * 69.64 = 3.09 кгс\тс.

Расчет удельных работ сил сопротивления движению приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Определение величин удельных работ сил сопротивления движению расчетного бегуна

№ участка

Длина участка, м

Крытый 4-х осный, q = 25тс, w0 = 1,75 кгс/тс, V0 = 1,7 м/с, t = -26 0С

w0, кгс/тс

hосн, м.э.в.

Wсв, кгс/тс

hсв, м.э.в.

Vр,

м/с

n

∑αi

hск, м.э.в.

1

73.86

1.75

0.129

1.39

0.102

4.2

3

10.97

0.074

2

78.74

1.75

0.138

2.19

0.172

5.5

1

13.98

0.114

3

181.28

1.75

0.317

1.94

0.351

5.0

4

38.57

0.277

4

66.10

1.75

0.116

0.68

0.044

2.0

-

8.76

0.081

399.98

                          

Зона действия инея и снега lсн, м, рассчитывается по формуле (19)

                                                      lсн = l3 + l4 - l2ТП,               (19)

                           lсн = 181.28 + 66.10 – (12.475 +1.0+ 12.475)= 221.43м.

Удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея принимается: при   t = -20°С     wси = 0.30 кгс/гс ; при t=-30°С   wсц = 0.50кгс/тс.

Удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея при  t = -26°С составит:

wси = 0.30 + 0.50 – 0.30 / -30 – (-20) * ( -21 – (-20)) = 0.32

Удельная работа сил сопротивления движению от снега и инея, рассчитывается по формуле (20)

                                                  hси = wси * lси * 10-3                                                                               (20)

где  wси –удельное сопротивление движению расчетного бегуна от снега и инея, кгс/тс

             lси – длина зоны действия сопротивления от снега и инея , м.

Длина зоны действия снега и инея устанавливается по развернутому плану расчетного маршрута от конца II ТП до РТ.

                                           hси = 0.32 * 208.13 * 10-3 = 0.067                            

Удельная энергия h0, м, соответствующая установленной скорости роспуска, которая определяется по формуле (21)

                                                    h0 = v20 / 2g,                                                        (21)

Скорость роспуска определяем в зависимости от типа сортировочного устройства. Для ГБМ  V0  равна 1.7 м/с.

Ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс g', м/с2, рассчитывается по формуле (22)

                                              g' = g / 1 + 0.42 *  nосей / q,           (22)

где g – ускорение свободного падения, g=9.81 м/с2;

  nосей – количество осей отцепа;

  q – масса отцепа.

Для расчетного бегуна ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся колесных пар составит:

g' = 9.81 / 1 + 0.42 * 4 / 25 = 9.19

Удельная энергия, рассчитывается по формуле (21)

                                              h0 = 1.72 / 2 * 9.19 = 0.157                                      

Таким образом, высота горки рассчитывается по формуле (1)

Нр = 1.75 * (0.714 + 0.976 + 0.552) + 0.067 - 0.157 = 3.833 м.э.в

8 Проектирование продольного профиля спускной части сортировочной горки

8.1 Требование к профилю спускной части горки

Скоростной элемент спускной части горки проектируется наиболее крутым (до 50‰ ) для получения потребных интервалов на вершине горки при свободном скатывании отцепов. Длина прямого участка между тангенсами вертикальных сопрягающих кривых должна быть не менее 20 м. Что касается нижнего ограничения крутизны скоростного участка, то желательно, чтобы она была не менее 40‰ на ГБМ и ГПМ, 30-40%о на ГСМ и 25-30‰ на ГММ. Разница крутизны скоростного элемента и следующего за ним допускается не более 25‰ (рисунок 8.1)

Рисунок 8.1 – Размещение 1ТП за первым разделительным стрелочным переводом.

Радиусы вертикальных кривых при сопряжении элементов продольного профиля на спускной части горки должны быть не менее 250 м. IТП горок повышенной, большой и средней мощности необходимо размещать на спуске крутизной не менее 12‰, а на ГММ (с одной тормозной позицией на спускной части) - более 7‰. ПТП необходимо проектировать на спуске крутизной, обеспечивающей в неблагоприятных условиях трогание с места расчетных плохих бегунов, но не менее 7‰, а в холодных температурных зонах - не менее 10‰.

Крутизна участка стрелочной зоны должна проектироваться в пределах от 1 до 1.5‰, в крайних пучках - до 2‰ для горок с числом путей до 30 и до 2.5‰ для горок с числом путей более 30 и в холодных температурных зонах. Парковая тормозная позиция при оборудовании ее замедлителями и расположении в кривой проектируется на уклоне до 2%о, на прямой до 1.5‰. Сортировочные пути за парковой тормозной позицией следует проектировать на равномерном спуске крутизной 0.6‰.

8.2 Комплексное проектирование высоты и продольного профиля спускной части горки

Высота сортировочной горки в пределах расчетной длины может быть определена как сумма трех профильных высот расчетных участков:

-головного участка - между УВГ и началом 1ТП;

-среднего участка - между началом 1ТП и началом пучковой ТП;

-нижнего участка - между началом пучковой ТП и РТ.

Расчетная схема продольного профиля горки представлена на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 – Расчетная схема продольного профиля горки

Профильная высота головного участка горок повышенной, большой и средней мощности определяется с учетом наиболее полного использования допускаемой скорости входа расчетного очень хорошего бегуна (ОХ) на замедлители 1ТП при благоприятных условиях скатывания h1max, м, рассчитывается по формуле (23)

                                 htmax =(V2 * V02) / (2 * gto) + hосн + hск1,                       (23)

где V0  - наибольшая начальная скорость скатывания ОХ , м/с (V0= 2.5);

     Vвх - допустимая скорость входа в замедлитель, м/с (Vвх=7);

      g   - ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс бегуна ОХ. м/с2; (ОХ - 4-осный полувагон, массой 85 тс);

      hосн1 - потери удельной энергии при преодолении основного удельного сопротивления движению

      hск1 - потери удельной энергии при преодолении стрелок и кривых.

С целью определения длин элементов профиля необходимо наметить точки перелома профиля.

На вертикальной кривой, сопрягающей смежные элементы профиля, нельзя располагать замедлители, остряки и крестовины стрелочных переводов. Поэтому расстояния от точек перелома профиля до замедлителей, остряков и крестовин должно быть не менее длины тангенса вертикальной кривой. Переломы профиля можно делать в любом месте горизонтальной кривой, а также внутри стрелочного перевода между остряками и крестовиной. Для этого точка перелома профиля отодвигается на 2-3 метра от центра стрелочного перевода в сторону крестовины. Последовательность проектирования продольного профиля спускной части горки зависит от того, что является первым разделительным элементом (стрелочный перевод или замедлитель).

Так как первым разделительным элементом спускной части горки является стрелочный перевод, то порядок проектирования продольного профиля выглядит следующим образом.

 

Профильная высота нижнего участка H3, м, рассчитывается по формуле (24)

                          H3=[ iсп*lсп+iптп*lптп+iсз*lсз+i2тп*(l2тп-lек)]*10-3,                (24)

где lек – расстояние от точки перелома профиля между промежуточным уклоном и уклоном 2 ТП до начала балок замедлителя второй позиции.

 Определяем максимальную профильную высоту головного участка. После чего устанавливаем крутизну уклона 1ТП, м, рассчитывается по формуле (25)

                          I1ТП=h2*103-(i2тп*lек+iпром*lпром)/(l1тп-lвс),                             (25)

где lВС – расстояние от точки перелома профиля между скоростным уклоном и уклоном 1ТП до начала балок замедлителя первой тормозной позиции.

 После этого переходим к расчету величин первого и второго скоростных уклонов, рассчитывается по условию (26)

iск*lcк+i’’ск*l’’ск=hгол

                                                 iск-i’’ск=25,                                                            (26)

где  lск – длина первого скоростного участка, м;

       l’’ск – длины  второго скоростных участка, м;

       iск, – величина первого скоростного уклона, м;

       i’’ск – величины второго скоростного уклона, м.

8.3Расчёт продольного профиля сортировочной горки большой мощности.

Развертка трудного пути представлена на рисунке 8.3

Рисунок 8.3 – Развертка трудного пути

Дополнительные данные для расчета:

-расчетная высота горки Hp=3,605 м.эн.в.

-длины расчетных участков:

l1= 73,86м      

l2= 78,74м       

l3= 181,28м               

l4= 66,10м.

Длины элементов профиля:

-1-й скоростной уклон:

iск=40,33м;

-2-й скоростной уклон:

i’’ск=15,22м;

-уклон 1 ТП:

l1ТП=38,45м;

-межпозиционный (промежуточный) уклон:

Iпром=7;

-уклон 2-й ТП:

l2ТП=31,95м;

-уклон стрелочной зоны:

Lсз=150.33

-уклон ПТП

lПТП=20.1;

-уклон путей сортировочного парка:

lсп=48.00м.

Далее определяем профильную высоту головного участка:

Принимаем Vвх = 7 м/с; V0 = 2.5 м/с; hcki= 0.017

gox= 9.81 / (1 + 0.42 * 4 / 85) = 9.62 м/с2

hосн1=0.5 * 73.86* 10-3 = 0.037 м.э.в.

h1max = (72 – 2.52) / (2 * 9.62) + 0.037+ 0.017 = 2.276м.

Затем вычисляем профильные высоты нижнего и среднего участков.

Принимаем: icn = 0.6; iПТП = iсз = 2; i2ТП = iпром = 7

Расстояние от точки перелома профиля между промежуточным уклоном 2ТП до начала балок замедлителя 2ТП согласно развертке составит

lEK = 1.50 м,

Тогда профильная высота нижнего участка составит:

h3 = [0.6 * 48 + 2 * 20.1 + 2 * 150,33 + 7 * ( 31.95 – 1.50)] * 10-3 = 0,582м.э.в.

Профильная высота среднего участка h2, м,  определяется по формуле (27):

                                                                                            ( 27 )

h2 = 3.833 – 2.365 – 0.507 = 0.961 м.э.в.

Далее вычисляем величины уклонов 1-го и 2-го скоростных элементов, решая следующую систему уравнений:

iск*39,26+ i’’ск*25,1=1817.76

iск=25+ i’”ск

iск=15.22+25=40.22‰

     Так как iск < 50%0 и i’’ск > i1ТП (15.22 < 25.1), то величины этих уклонов не нуждаются в корректировке.

9 Построение кривых потерь энергетических высот

9.1 Расчет и построение кривых потерь энергетических высот при свободном скатывании

Для проверки работоспособности запроектированной горки выполняется графическое моделирование процесса роспуска составов с горки. Расчеты по проверке профиля горки, размещению и установлению мощности тормозных средств должны определять возможность обеспечения расчетной скорости роспуска при скатывании бегунов в неблагоприятном их сочетании. ОП(П) скатывается на трудный путь, а ОХ(Х) (в зависимости от мощности горки) скатывается на смежный с трудным путь. В качестве СП принимается 4-осный полувагон (п/в) весом 22тс. В качестве ОХ - 4-осный п/в весом 85. Проверки производятся для неблагоприятных условий скатывания (зима, встречный ветер).

При проверке наличия достаточных интервалов между скатывающимися отцепами и выполнении других технологических расчетов в качестве расчетной скорости ветра принимается для неблагоприятных условий ее средневзвешенное значение в румбе наибольшего значения удельной работы сил сопротивления воздушной среды и ветра в расчетном месяце.

Данные расчетов сводим в таблицы 4 и 5

Таблица 4 – Расчет данных для построения кривых энергетических высот для ОП бегуна

      №

   Участка        

     Длина

 участка.м

ОП, п/в, q=22тс, w0оп=4,5 кгс/тс, S=8,5м2, расч.румб- С B=300, t=-260C

Vв,

м/с

α

Сх

Vi, м/с

Vот2,

м/с

wсв,

кгс/тс

hсв,

м.эн.в

hосн м.эн.в

hск м.эн.в

hwоп м.эн.в

Ʃhwоп

1

73.86

3.16

15

1.755

4.2

54.17

2.709

0.20

0.532

0.074

0.606

0.606

2

78.74

3.16

15

1.755

5.5

74.99

3.750

3.295

0.354

0.114

0.763

1.369

3

181.28

3.16

15

1.755

5.0

66.59

3.338

0.604

0.816

0.315

1.735

3.104

4

66,10

3.16

15

1.755

2.0

26.63

1.332

0.088

0.297

0.032

0.417

3.521

Таблица 5 - Расчёт данных для построения кривых энергетических высот для ОХ бегуна

Участка

Длина

участка.

м

ОХ, п/в, q=85тс, w0оп=4,5 кгс/тс, S=8,5м2, расч.румб- С B=300, t=-260C

Vм/с

α

Сх

Vi, м/с

Vот2,

м/с

wсв,

кгс/тс

hсв м.эн.в

hосн м.эн.в

hск м.эн.в

hwОХ

Ʃhwох

1

73.86

3.16

15

1.755

4.2

54.17

0.704

0.052

0.037

0.074

0.163

0.163

2

78.74

3.16

15

1.755

5.5

74.99

0.975

0.077

0.039

0.114

0.230

0.393

3

181.28

3.16

15

1.755

5.0

66.59

0.866

0.157

0.091

0.260

0.508

0.901

4

  66.10

3.16

15

1.755

2.0

26.63

0.346

0.023

0.033

0.632

0.088

0.989

Построение кривых потерь энергетических высот осуществляется следующим образом. На 15..20 мм ниже плана головы сортировочного парка в полном соответствии с масштабным планом вычерчиваются развертки трудного и смежного трудным путей от УВГ до РТ. На развернутом плане показываются начало и конец стрелочных переводов и кривых с указанием длин отрезков и полной характеристики кривых. На 60..70 мм ниже плана, смежного с трудным путем, проводится линия MN. От этой линии вниз откладывается энергетическая высота, соответствующая максимальной расчётной скорости роспуска при скатывании ОХБ – 4-осн. п/в весом 100тс.

Получим точку А- условную вершину горки. От этой точки вверх откладываем энергетическую высоту, соответствующую заданной скорости роспуска.

Изображение кривых потерь энергетических высот изображено на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 – Построение кривой потерь энергетических высот расчетных бегунов при свободном скатывании

Через полученную точку проводим линию MN. На расстоянии Hг ниже точки А проводится третья параллельная линия KL, соответствующая уровню РТ, рассматриваемого пути. На линию KL из точек, соответствующих границам расчетных участков, опускаются перпендикуляры. Вниз от линии MN, начиная с точки M, откладываются в масштабе нарастающим итогом по перпендикулярам энергетические высоты hwon(S) и hwox(S), израсходованные на преодоление сопротивлений основного, от стрелок и кривых, среды и ветра в пределах каждого участка от УВГ до РТ. Полученные точки соединяются прямыми, образующими ломаную линию, характеризующую удельную работу сил сопротивления движения отцепов (потери энергетических высот) основного, от стрелок и кривых, среды и ветра.

9.2 Построение кривых потерь энергетических высот при частичном торможении

Анализ кривой hwox(S) показывает, что остаточная энергетическая высота в расчетной точке для ОХ, скатывающегося при неблагоприятных условиях без торможения, велика и не обеспечивает безопасности роспуска.

Очень хороший бегун должен подтормаживаться для подвода к РТ с остаточной энергетической высотой.

Для построения кривой энергетических высот с частичным торможением hWTox(S) необходимо определить границы зоны торможения. Для этого от начала и конца ТП откладываем величину, равную половине длины колесной базы ОХ (для 4-осн. п/в база составляет 10,50м)

Общая энергетическая высота, погашаемая на тормозных позициях, определяется параллельным переносом кривой hwOX(S) таким образом, чтобы она проходила через точку с на участке ес. Полученная точка характеризует уровень энергетической высоты ОХ, выпускаемого из ПТП, а линия ее – суммарную высоту, погашаемую на трёх тормозных позициях.

Условия разделения ОП и ОХ выполняются наилучшим образом при равенстве средних скоростей бегунов от УВГ до разделительного элемента. При равенстве Vсроп и Vсрох интервал на раздельном элементе будет примерно равен интервалу на вершине горки, что достаточно для гарантированного разделения отцепов. Ввиду значительных различий в ходовых свойствах ОП и ОХ и возможности торможения только на ограниченных участках, обеспечить равенство их скоростей во всех точках невозможно. Поэтому более высокие скорости ОХ (по сравнения с ОП) перед ТП должны компенсироваться более низкими скоростями после торможения.

Построения кривой hWTох(S) с частичным торможением выполняются следующим образом: через середину отрезка кривой hwоп(S)  между границами зон торможения 2ТП и ПТП проводим линию, параллельную кривой hwox(S). Получаем точки г и д на границах зон торможения. От точки д строим отрезок де, параллельные де. Величина отрезка ее соответствует погашаемой энергетической высоте на ПТП – hПТП. Величина hПТП не должна превышать суммарной мощности ПТП. При оборудовании ПТП замедлителями РНЗ-2 эта величина составит 1,05 м.э.в.

Рисунок 9.2 – Построение кривой потерь энергетических высот ОХ при частичном торможении

Аналогично через середину отрезка кривой hwоп(s) между границами зон торможения 1ТП и 2ТП проводим линию, параллельную кривой hwох(s).

Получаем точки б и в. Строим отрезок вг, параллельный вг.

Отрезки бб и гг- погашаемые энергетические высоты соответственно на 1ТП и 2 ТП. Эти величины не должны превышать расчетных.

Соединяя точки М-а-д’-е, получаем линию, являющуюся кривой потерь энергетических высот с частичным торможением – hWtох(s).

10 Кривые скорости и времени скатывания отцепов. Оценка

качества запроектированного продольного профиля спускной части горки

            10.1 Построение кривых скорости и времени скатывания отцепов

Кривые скорости строят для очень плохого бегуна, скатывающегося на трудный путь при неблагоприятных условиях, и очень хорошего бегуна, скатывающегося на путь, смежный с трудным при неблагоприятных условиях с частичным торможением.

Для построения кривых скорости и времени скатывания отцепов расчетный путь на всем протяжении, начиная от УВГ до РТ, разбивается на участки длиной не более 10 м. Границы участков назначаются:

- в точках, соответствующих положению УВГ и РТ:

- на расстоянии половины базы вагона от границ стрелочных изолированных участков;

- то же, от изостыков первого замедлителя тормозной позиции (ТП и 2ТП );

- на границах зон торможения.

С этой целью предварительно рассчитывают координаты начала и конца элементов развертки трудного пути. Координату УВГ принимают равной 0.00 м, а положение последующих точек относительно УВГ определяют суммированием длин предшествующих элементов, после чего полученные значения наносят на развертку.

Затем переходят к расчету координат изостыков разделительных элементов ( стрелочных переводов и замедлителей).

Положение изостыков на входе в разделительный элемент определяется:

- для стрелочных переводов Sвхис стр, м, рассчитывается по формуле (28)

                                        Sвхис стр = Sн стр lпр стр,                                                       (28)

    

 - для замедлителей Sвхис зам , м, рассчитывается по формуле (29)

                                         Sвхис зам = Sн зам – 0.50                                  (29)

 

где Sвхис стр, Sвхис зам - координаты изостыков на входе в разделительный элемент, соответственно для стрелочного перевода и замедлителя;

      Sн стр - положение начала стрелочного перевода относительно УВГ, м;

      Sн зам - расстояние от УВГ до балок замедлителя, м;

       lпр стр - длина предстрелочного участка, принимается равной 5,26м; 0.50 - расстояние от изостыка до балок замедлителя.

Координаты изостыков разделительных элементов на выходе Sвыхис, м, рассчитываются по формуле (30)

                                           Sвыхис = Sвхис + lиз,                                                 (30)

где  Sвыхис - положение изостыка на выходе из разделительного элемента, м;

      Sвхис-координата изостыка на входе в                                                                                                    

разделительный элемента, м;                                        

       lиз - протяженность изолированного участка, принимается равной:

- для стрелочных переводов 11.38 м:

- для замедлителей типов КНП-5 и ВЗПГ-5 - 12,475 м.

Затем переходят к расчету координат положений отцепов в моменты входа на разделительные элементы и выхода из них.

Расчетные схемы представлены на рисунке 10.1

                а) замедлитель                               б) стрелочный перевод

     Рисунок 10.1 - Схемы для определения положений отцепов на                 разделительных элементах

Координата положения отцепа на входе в разделительный элемент Sвх, м, рассчитывается по формуле (31)

                                             Sвх = Sвхисb / 2, (31)

где b - длина колесной базы отцепа, для полувагона b =10.50 м.

Координата положения отцепа на выходе из разделительного элемента Sвых, м, рассчитывается по формуле (32)

                                                    Sвых = Sвыхис + b / 2,   (32)

После переходят к расчету координат положений отцепов в момент их разделения у предельного столбика последнего стрелочного перевода.         Координаты положений отцепов при разделении у предельного столбика  последней стрелки S,пс, м, рассчитывается по формуле (33)

- первого отцепа:

                                                     S,пс = Sпс + l1 / 2,                                                 (33)

где Sпс – координата предельного столбика относительно УВГ, м;

   l1 – длина первого отцепа, м;

- длина второго отцепа ,рассчитывается формуле (34)

                                            S,,пс = Sпс l2 / 2,                                               (34)

где l2 – длина второго отцепа, м.

Границы зон торможения соответствуют положениям центра тяжести отцепа в моменты входа на тормозную позицию и выхода из нее, поэтому их назначают на расстоянии половины базы отцепа от начала и конца балок замедлителей, уложенных на тормозной позиции.

Рассчитанные координаты следует упорядочить по возрастанию и вычислить длины отрезков, ограниченных указанными точками.

Длинные элементы (более 10 м) разбиваются на ряд участков.

Остаточную энергетическую высоту, характеризующую кинетическую энергию отцепов, можно определить в любой точке расчетного пути как ординату между соответствующей суммарной кривой потерь энергетических высот и линией профиля.

Скорость бегуна в любой точке V I, м/с,  рассчитывается по формуле (35)

 

 V I =      2 * g' * hi,    (35)

где g' - ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся масс бегуна м/с2 (для ОП g,оп = 9.11 м/с2; для OX g,ох - 9.62 м/с2);

     hi – остаточная энергетическая высота в данной точке, м.э.в.                                                                                                                                                                                                                                                  

Время хода отцепа между двумя соседними точками ti, с, рассчитывается по формуле (36)

                                                   ti = (2 *  Sj) / (Vj + Vj+i),    (36)

где Si - длина участка, на котором определяется время хода, м;

     Vi  - скорость бегуна соответственно в начале участка, м/с;

     Vi+j  - скорость бегуна соответственно в конце участка, м/с.

Суммарное время хода бегунов от УВГ до i-й точки T, с, рассчитывается по формуле (37)

 T = ∑ti,     (37)

Значения Т рассчитываем отдельно для ОХ(Х) и ОП(П). Расчеты удобно свести в таблицу следующей формы (таблица 6)

Таблица 6 - Расчет скорости и времени хода бегунов

№ точек

Наименование                           точек

Координаты

и длины

участков, м

Остаточная

энергетическая

высота отцепов

Скорости

отцепов

Vi, м / с

Время хода отцепов

hi , мм

масштаба

hi , м.эн.в.

    ti,  с

T = ∑ti, с

S

   S

ОП

ОХ

ОП

ОХ

ОП

ОХ

ОП

ОХ

ОП

ОХ

1

УВГ

-

0.150

0.150

1.70

1.70

-

-

0.00

0.00

2

-

13

13.00

25

26

0.50

0.520

3.018

3.163

4.052

3.239

4.052

3.239

3

-

13

26.00

44

53

0.80

1.060

4.004

4.516

2.358

2.132

6.410

5.371

4

-

13.26

39.26

61

75

1.120

1.5

4.714

5.372

1.974

1.738

8.384

7.109

5

-

13

52.26

69

66

1.380

1.720

4.014

5.752

1.764

1.541

10.148

8.650

6

Вх 1ТП

12.1

64.36

74

95

1.480

1.920

5.122

6.046

1.586

1.356

11.734

10.006

7

Вых 1ТП

38.45

102.81

82

78

1.640

1.560

5.466

5.479

4.826

4.688

16.560

14.694

8

-

12

114.81

80

77

1.60

1.540

5.399

5.443

1.476

1.467

18.036

16.161

9

-

12

126.81

80

79

1.60

1.580

5.399

5.514

1.481

1.457

19.517

17.618

10

-

12

138.81

73

86

1.460

1.720

5.158

5.753

2.223

1.410

21.740

19.028

11

Вх 2ТП

10.79

149.6

74

75

1.480

1.50

5.193

5.372

1.388

1.308

23.128

20.338

12

Вых 2ТП

31.95

181.55

72

50

1.440

1000

5.122

4.386

4.139

0.221

27.267

20.559

13

-

14

195.55

65

45

1.30

0.90

4.867

4.161

1.885

2.203

29.152

22.762

14

-

14

209.55

59

45

1.180

0.90

4.637

4.161

1.980

3.124

31.132

25.886

15

-

14

223.55

64

45

1.280

0.90

4.637

4.161

2.013

3.124

33.145

29.010

16

-

14

237.55

50

45

1000

0.90

4.268

4.161

2.126

3.124

35.271

32.134

17

-

14

257.55

44

43

0.880

0.860

4.004

4.068

2.281

2.277

37.552

34.411

18

-

14

265.55

38

43

0.760

0.860

3.721

4.068

2.446

2.294

39.598

36.705

19

-

14

279.55

34

43

0.680

0.860

3.520

4.068

2.602

2.294

42.6

38.999

20

 

13

292.55

28

43

0.560

0.860

3.194

4.068

2.624

2.130

45.224

41.129

21

13

305.55

23

42

0.460

0.840

2.895

4.020

2.894

2.147

48.118

43.276

22

-

13

318.55

19

42

0.380

0.840

2.631

4.020

3.187

2.156

51.305

45.432

23

Вх3ТП

13.3

331.88

15

31

0.30

0.620

2.338

3.454

3.558

2.379

54.863

47.811

24

Вых 3ТП

20.1

351.98

11

13

0.220

0.260

2.002

2.237

6.339

5.070

61.202

52.881

25

-

12

363.98

8

8

0.160

0.160

1.707

1.754

4.431

4.178

65.633

57.059

26

-

12

375.98

6

6

0.120

0.120

1.479

1.519

5.145

5.008

70.778

62.067

27

-

12

387.98

3

6

0.06

0.120

1.045

1.519

6.721

5.267

77.499

67.334

28

РТ

12

399.98

2

6

0.04

0.120

0.854

1.519

8.718

5.267

86.217

72.601

Кривые скорости строятся в масштабе 1 м/с – 4 см, кривые времени хода строятся в масштабе 1сек – 2мм. Кривые времени для ОП(П) и ОХтт) строятся:

- первая кривая для ОП(П) от нуля;

- кривая времени для ОХтт) сдвигается вверх на величину интервала следования бегунов через вершину горки t0 при скорости роспуска V0.

Выше кривой ОХтт) также на величину t0 начинают построение второй кривой времени для ОП(П).

Величину интервала на вершине горки определяем из расчетной схемы (рисунка 10.2)

Рисунок 10.2 - Расстояние между отцепами на вершине горки в момент отрыва l-го отцепа от состава L, м, рассчитывается по формуле (38)

 L = (l1 + l2) / 2, (38)

где l1 – длина первого отцепа

  l2 – длина второго отцепа

Интервал времени t0, с, рассчитывается по формуле (39)

 t0 = l / V0,  (39)

где V0 – заданная скорость роспуска, м/с.

10.2 Проверки по условию разделения отцепов на разделительных элементах

10.2.1 Проверка опасности нагонов отцепов у предельного столбика

Когда первый отцеп длинной 11 прошел предельный столбик и его центр тяжести находится на расстоянии l1 / 2 за предельным столбиком, второй отцеп длиной 12, следующий на смежный путь, не должен выступать за предельный столбик. В этот момент наименьшее расстояние от центра тяжести второго отцепа до предельного столбика будет равно 12 / 2, а минимальное расстояние между центрами тяжести отцепов в положении, показанном на рисунке 21, Lразд, м, рассчитывается по формуле (40)

 Lразд = ( l1 + l2 ) / 2,                                        (40)

где l1 – длина 1-го отцепа 13.92 м. (длина 4 осн. полувагона по осям автосцепок);

      l2 – длина 2-го отцепа 13.92 м. (длина 4 осн. полувагона по осям автосцепок).

Для проверки опасности нагонов используют кривые времени скатывания отцепов. Принцип выполнения данной проверки представлен на рисунке10.2

Фактическое расстояние lфакт между полученными точками a1 и с должно удовлетворять формуле (41)

                                                lфактlразд                                                                                          (41)

Рисунок 10.3 - Схема проверки опасности нагонов отцепов у предельного столбика

10.2.2 Проверка разделения отцепов на стрелочных переводах

Для проверки возможности перевода разделительных стрелок надо знать минимальное расстояние между отцепами, фактические интервалы между отцепами и скорость следования первого отцепа.

Если маршруты следования двух смежных отцепов разделяются на какой-либо стрелке (см. рисунок 10.4), то наименьшее расстояние между центрами тяжести этих отцепов должно удовлетворять формуле (42)

                                        lраздb1 / 2 + lиз + b2 / 2 + tин * V2 ,                               (42)

где lиз - длина стрелочного изолированного участка, 11.38 м;

   tин - инерционность ГАЦ, принять равной 1сек;

    V2 - скорость второго отцепа перед предстрелочным участком, м/с;

    b1 - длина колесной базы 1-го отцепа, м.;

    b2 – длина 2-го отцепа, м.;

Рисунок 10.4 - Схема проверки разделения отцепов на стрелочных переводах

10.2.3 Проверка разделения отцепов на замедлителях

Необходимое расстояние для разделения отцепов на замедлителях, рассчитывается по формуле (43)

                                   lраздb1 / 2 + lиз + b2 / 2 + tпш * V2,                             (43)

где lиз - длина изолированной секции одного самостоятельного управляемого замедлителя, 12.475 м;

   V2 - скорость движения второго отцепа перед замедлителем, м/с;

    tпш - время перевода шин замедлителя из одного положения в другое: при сочетании бегунов ОП - ОХ  - время на затормаживание замедлителей, определяется согласно табл.5 приложения. При сочетании ОХ - ОП - время на оттормаживание замедлителей

Рисунок 10.5 - Схема проверки разделения отцепов на замедлителях

При реализации разделения отцепов на стрелках и замедлителях можно сделать вывод о том, что выбранный режим торможения ОХ и запроектированный продольный профиль сортировочной горки обеспечивают заданную скорость роспуска.

10.3 Проверка достаточности мощности тормозных средств

Суммарная наличная мощность тормозных средств в пределах спускной части горки повышенной, большой и средней мощности по маршруту скатывания отцепов должна обеспечивать при неблагоприятных условиях скатывания остановку 4-х осного вагона весом 100 тс и сопротивлением 0.5 кгс/тс на пучковой тормозной позиции. При этом торможение вагона на 1ТП предусматривается до уровня 0.7-1.2 м.э.в.

На основании данных таблицы 5 от линии М'N' вниз откладываются в масштабе нарастающим итогом hохосн + hохск. На 1ТП торможение ОХБ осуществляется до уровня, не превышающего мощности 1 замедлителя; погашаемая энергетическая высота на пучковой ТП должна соответствовать суммарной мощности замедлителей на данной позиции.

Проверка будет выполнена в случае, если линия hохосн + hохск с торможением пересечет линию профиля в пределах границ зоны торможения 2ТП.

Если проверка не выполняется, это свидетельствует о недостаточной мощности тормозных средств спускной части горки.

11 Расчет перерабатывающей способности горки

Перерабатывающая способность горки за сутки по расформированию прибывших на станцию поездов Nнал, ваг / сут, рассчитывается по формуле (44)

                                Nнал = ( aг * 1440 - ∑Tпост ) / ( tг ) * m,                               (44)

где aг – коэффициент, учитывающий перерывы в работе горки из-за наличия враждебных передвижений ( 0.97 );

  ∑Tпост – время занятия горки в течение суток технологическими перерывами для ремонта горочного оборудования, смены бригад, экипировки горочных локомотивов и выполнением постоянных операций, не связанных с расформированием составов ( 60-90 мин );

 m – среднее количество вагонов в составе разборочного поезда;

  tг – горочной технологический интервал (среднее время, затрачиваемое на расформирование одного состава), мин.

Горочной технологический интервал tг, мин., рассчитывается по            формуле (45)

                                                       tг = tрос + tинт,                                              (45)

tг = 10.3 + 6 = 16.3

      где tинт – интервал времени между окончанием предыдущего роспуска и началом следующего, 2 – 6 мин.;

     tрос – время на роспуск состава с горки, мин.

Время на роспуск состава с горки tрос , мин, определяется по формуле (46)

 tрос = m * lваг / 60 * v0cр,    (46)

где lваг – средняя длина одного вагона (15м);

                                            tрос = (71*15)/(60*1.72) = 10.3                         (47)

      Первоначально определяем расчётные скорости по условиям разделения отцепов на каждом разделительном элементе (стрелке, замедлителе). Расчёт приведён в таблице 7

Таблица 7 – Скорость роспуска, определяемая по условиям разделения отцепов на стрелках и тормозных позициях

Разделительный элемент

Номера точек

Сочетание ОП-ОХ

Сочетание ОП- ОХ

Min V0 м/c

Входа в разд.эл.

Выхода из разд.эл

Т,вых

сек

Т,вх,сек

V0,

м/с

Т,,вых

сек

Т,,вх

сек

V0(р)

м/c

СП1

2

4

8.0

3.3

3.76

10

6.6

4.35

3.76

1ТП

6

7

16

10.3

3.16

17.8

12.6

3.57

3.16

СП6

8

10

20.5

15.3

3.31

23.8

18.6

3.31

3.31

2ТП

11

12

25.5

20.8

4.09

28.3

24.1

4.8

4.09

СП41

13

15

31.5

26.8

3.76

36.4

32.1

4.21

3.76

СП43

16

17

38.0

31.8

2.68

40.3

37.1

6.33

2.68

СП46

18

19

46.0

36.8

1.70

47.5

41.1

2.68

1.7

3ТП

20

21

56.3

49.8

2.68

51.9

46.1

3.09

2.68

Расчётная скорость роспуска, допустимая по условию разделения отцепов на стрелках и замедлителях,  рассчитывается по формуле (48)

                                        V0(p) = ll / (Т,вых - Т,,вх + tрез)                                (48)

где ll -  длина первого отцепа по осям автосцепок ,м;

      tрез – резерв интервала времени на разделительном элементе:

-при расчёте V0(p) для разделительного стрелочного перевода, продолжительность задержек в работе цепей контроля занятости изолированного участка (инерционность ГАЦ), принять tрез = 1 секунда;

- при расчёте V0(p) для замедлителя – время его перевода из одного состояния в другое (время перевода шин замедлителя tmu = 1,3 сек).

Расчёт V0(p) для каждого разделительного элемента выполняется дважды:

- для сочетания бегунов ОП-ОХ (ОП-Х);

- для сочетания бегунов ОХ-ОП (Х-ОП).

Среди каждой пары значений  V0(p) выбирается наименьшее и принимается к дальнейшему расчёту.

      Для определения допустимой скорости роспуска по условию разделения отцепов на стрелках необходимо рассчитать вероятности разделения отцепов на каждой стрелочной позиции,  рассчитывается по формуле (49)

                     pi = ( 2 * nлев* nправ * ki ) / ( mсп * ( mсп – 1),                              (49)


      где
nлев – число путей, примыкающих к левому ответвлённому направлению стрелочных переводом;

     nправ – то же, к правому направлению;

     mсп – количество путей в сортировочном парке;

     ki – количество стрелок в i –й стрелочной позиции.

Расчёт вероятности разделения отцепов на стрелках приведён в таблице 8   

Таблица 8 – вероятности разделения отцепов на стрелочных переводах

N стрелочной позиции

Кол-во стрелок в позиции

nлев*

nправ *

pi

V0(p)

V0(з)

Ʃ((V0(p) - V0(з) ) /2)

1

1

16

16

0.517

3.76

1.7

1.41

2

1

1

8

8

8

8

0.128

0.128

18.6

18.6

1.7

1.7

1.29

1.29

3

2

2

4

4

4

4

0.065

0.065

3.76

3.76

1.7

1.7

0.17

0.17

4

8

2

2

0.065

2.68

1.7

0.14

5

16

1

1

0.032

1.7

1.7

0.05

Ʃpi = 1.0

V0 = 3.06

Средняя скорость роспуска ,определяется по  условию разделения          отцепов на1ТП, которая определяется по формулу (50)

                                            Vо,ср = (V0(p)  + V0(з)) /2,                                      (50)

Vо,ср = (3.16 + 1.7) /2 = 2.43 м/с;

Средняя скорость роспуска определяется по условию разделения отцепов на 2ТП, рассчитывается по формуле (51)

                                            V,,о ср = ( V,,о(р) + Vо(з)) / 2,                                 (51)

V,,о ср = (4.09 + 1.7) / 2 = 2.9 м/с;

Средняя продолжительность роспуска, принимаемая к расчёту перерабатывающей способности, которая определяется по формуле (52)

                   Vо,ср = min ( 2.43; 2.9; 3.06)                                                 (52)

Nнал =(( 0.97 * 1440 – 90 ) / 13.3) * 71= 6.976 вагона           

Определяем коэффициент загрузки Ψ горки по формуле (53)

                                                      Ψ= Nпотр/ Nнал ,                                                          (53)

где Nпотр – количество перерабатываемых вагонов на горке (Nпотр = 4200)

Таким образом коэффициент загрузки горки рассчитывается по                формуле (54)

                                             Ψ= 4200/6.976  =0,61.                                          (54)

 Следовательно, можно сделать вывод, что запроектированная горка справляется с заданным объемом переработки, обеспечивая необходимую безопасность при расформировании. Кроме того, мощность горки имеет резерв перерабатывающей способности, который составил  39% .  

12 Система маневровой автоматической локомотивной сигнализации

Система маневровой автоматической локомотивной сигнализации (МАЛС) обеспечивает безопасность работы, выполняемой маневровыми локомотивами в парках станции и на сортировочных горках, охрану труда работников станции и причастных подразделений позволяет повысить эффективность использования маневровых локомотивов ,а также создать информационную платформу для оптимизации управления технологическим процессом на станции.

Анализ аварийных ситуаций , возникающих на станциях при выполнении маневровой работы ,указывает на «человеческий фактор»,как на причину возникновения значительной части нарушений. Неправильное восприятие машинистом направления движения или сигнала, разрешающего движение, превышение скорости при маневрах, субъективная оценка составителем расстояния до стоящих вагонов ,это малая часть перечня причин, приводящих к повреждению вагонов, локомотивов, грузов,   взрезу стрелок, боковым ударам и другим происшествиям. Решение многих из перечисленных вопросов совпадает  с функциями осуществляемыми  системой МАЛС:

-остановка локомотива (маневровой группы) перед светофором с запрещающим показанием;

-управление скоростным режимом работы маневровых локомотивов согласно ТРА станции, в том числе при роспуске;

- контроль дислокации и перемещения маневровых локомотивов на цифровой модели путевого развития (ЦМПР) станции с использованием средств  спутниковой навигации (ССН);

- прицельное осаживание вагонов в тупики, на занятые пути;

- возможность снятия ограничений на производство маневровой работы во время прием/отправление поездов;

-регистрация и протоколирование работы локомотивных, станционных устройств и средств радиосвязи.

Полностью автоматизированное формирование статистической справки по показателям работы локомотивов (без ручного ввода).

Система МАЛС состоит:

а) станционных устройств (СУ), включающих в себя устройства управляющего вычислительного комплекса, контроллер сбора данных с релейных систем ЭЦ, автоматизированные рабочие места (АРМ) системы  (для начальника станции, ДСП, ДСПГ,ДНЦ и т.п);

б) бортовой аппаратуры (БА МАЛС),устанавливаемой на маневровых локомотивах;

в) стационарного и мобильных комплектов оборудования радиоканала передачи данных (РПД);

г)  стационарного и мобильных комплектов средств спутниковой навигации (ССН);

д)  средств удаленного мониторинга системы  (для электромехаников  СЦБ машинистов – инструкторов эксплуатационных локомотивных депо).

Объектом управления системы являются маневровые локомотивы, оборудованные бортовой аппаратурой МАЛС. Станционные устройства и бортовая аппаратура МАЛС в условиях эксплуатации связаны между собой только по радиоканалу передачи данных.

Дежурные по станции, диспетчерский и командный персонал могут контролировать на АРМах МАЛС перемещение и скоростные режимы движения маневровых локомотивов, как в централизованных , так и в нецентрализованных районах станции и на подъездных путях.

Принудительное притормаживание или остановку маневровых локомотивов автоматически осуществляют бортовые устройства системы МАЛС при превышении допустимой скорости на маршруте, попытке проезда  запрещающего сигнала, при скатывании локомотива или при таких типичных ошибках машинистов, как неправильное восприятие или интерпретация машинистом команд составителя или дежурного по станции.

Кроме того, в МАЛС реализован анализ технологических ситуаций, позволяющий рассматривать в масштабе реального времени протоколировать работу устройств ЭЦ  и бортовой аппаратуры МАЛС , действия дежурных по станции ,машинистов и составителей по управлению маневровой работой.

Распоряжение ОАО «РЖД» от 21.01.2013 №77р утверждена программа внедрения МАЛС ДО 2015 года, которая включает12 объектов . По состоянию на I квартал 2014 года система МАЛС сдана в постоянную эксплуатацию на станциях Автово, Солнечная, Сочи, Красноярск- Восточный  и Орехово- Зуево. В 2014 году проведены строительно-монтажные работы МАЛС на станциях Челябинск- Главный, Адлер, Имеретинский курорт, завершено проектирование на станции Отрожка и выполняется проектирование для 5 станций  Усть-Лужского железнодорожного узла.

13 Безопасность на сортировочных горках

 Успешное решение задач развития деятельности ОАО «РЖД» на современном транспортном рынке неразрывно связано с устройствами железнодорожной автоматики, которые всегда были и остаются техническими средствами обеспечения безопасности движения поездов и автоматизации перевозочных процессов.

Технологический процесс роспуска составов содержит существенный элемент риска. Требования по безопасности роспуска составов в настоящий момент обеспечиваются преимущественно проектными решениями: выбором высоты горки и профиля ее спускной части, энергетической высотой, техническими характеристиками, текущим состоянием и размещением тормозных средств, длиной защитных стрелочных участков, быстродействием стрелочных горочных приводов, составом и надежностью устройств защиты горочных стрелок. Недостатки в любом из перечисленных факторов при исправном состоянии системы управления и правильных действий оперативного персонала могут привести к возникновению опасных ситуаций или снижению эффективности технологического процесса роспуска.

Для горочной техники не подходит традиционный для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики принцип «защитного отказа». При сбоях системы управления или неисправности устройств, поскольку перекрытие горочного сигнала и остановка надвига не могут прекратить движение отцепов, уже отделившихся от состава и находящихся в движении под действием сил тяжести и инерции, а остановка вагонов на тормозной позиции при набегающем следом отцепе может привести к более тяжелым последствиям, чем их пропуск на пути сортировочного парка или нижерасположенные замедлители.

Перечисленные особенности технологического процесса и недостатки используемых технических средств предопределили чрезмерную эксплуатацию «человеческого фактора» на сортировочных горках. Это выражается в прямом управлении стрелками и вагонными замедлителями с горочного пульта с приоритетом ручного управления над автоматикой, в задействовании автоматического режима управления горочными устройствами только на время роспуска, в переходе на «ручное» управление при любом сбое системы или отказе датчика.

С появлением на отечественном рынке номенклатуры микропроцессорных средств вычислительной техники, способных работать в системах управления исполнительными процессами и решать информационно-планирующие задачи, возникли предпосылки для создания комплексных систем автоматизированного управления сортировочной станцией и исключения упомянутого «человеческого фактора». По сравнению с возможностями человека современные технические средства позволяют системам автоматизации обеспечить более высокий уровень реакции на изменение ситуации, быстрее проанализировать варианты развития нештатной ситуации и выбрать наиболее безопасный режим управления.

На сегодняшний день на решающих сортировочных станциях внедрена Комплексная система автоматизированного управления сортировочной станцией – КСАУ СС.

КСАУ СС на уровне автоматизированного управления технологическими операциями с использованием напольных и постовых технических средств, алгоритмов систем и их взаимодействия реализует следующие функции:

– обеспечение безопасности по маршруту движения поезда, состава и отцепа, включая регулирование скорости надвига состава и скатывания отцепов;

– контроль скорости соударения и положения отцепов на путях сортировочного парка;

– логический контроль состояния путевых, постовых и локомотивных составных частей системы;

– формирование команд управления маршрутами движения поездов, маневровыми передвижениями и расформированием/формированием составов;

– сбор, обработку, диагностику и протоколирование данных о состоянии путевых, постовых и локомотивных компонентов системы, а также управляющих команд оперативного персонала.

Обеспечение безопасности роспуска и формирования составов на сортировочной станции производится как на уровне технических, функциональных средств, так и на уровне алгоритмов автоматического управления. Системная и алгоритмическая избыточность используется для реализации реконфигурирования системы управления при сбоях и отказах отдельных элементов и в нештатных опасных ситуациях.

На сегодняшний день уровень развития технических средств позволяет ставить вопрос об обеспечении более высокого уровня безопасности в автоматическом режиме управления по сравнению с ручным. Пришло время, когда система автоматизации должна проверять на безопасность команды оператора до их выдачи на управление, что позволит уйти от пресловутого «человеческого фактора».

Создание новых систем, смещение акцентов в сторону автоматического управления, в том числе и в нештатных ситуациях, требуют новых подходов к разработке и испытаниям технических средств. В этой связи определены основные направления деятельности в области разработки и испытаний современных средств автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте:

– разработка нормативной базы по техническим требованиям к устройствам ЖАТ по требованиям безопасности, защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, электромагнитной совместимости, технологии обслуживания;

– создание микропроцессорных систем различной конфигурации с функциями диагностирования;

– обеспечение полного цикла испытаний на безопасность систем (в том числе на информационную), электромагнитную совместимость, устойчивость к атмосферным и коммутационным перенапряжениям, проведение сертификационных испытаний в ССФЖТ;

– внедрение средств резервирования и диагностики предотказного состояния действующих устройств ЖАТ, применение малообслуживаемого постового и напольного оборудования;

– внедрение современных информационных технологий планирования и контроля качества ремонтных и регламентных работ, контроля за организацией устранения неисправностей технических средств ЖАТ.

Во исполнение выполнения основных направлений деятельности в области разработки современных средств автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте под руководством Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» разработан и введен в действие Стандарт ОАО «РЖД»: «Системы и устройства железнодорожной автоматики и телемеханики сортировочных станций. Технические требования», переработана Инструкция по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки механизированных и автоматизированных сортировочных горок ЦШ-762-10. Установлен порядок, который не допускает применения в системах и устройствах несертифицированной продукции. Все вновь разрабатываемые технические средства перед внедрением подвергаются полному циклу испытаний в соответствии с установленным в ОАО «РЖД» порядком.

В настоящее время создан типоряд пневматических вагонных замедлителей разных изготовителей, что дает возможность выбора заказчику по техническим характеристикам, качеству исполнения, надежности, функциональности и цене.

Взамен разработанной в 1972 году управляющей аппаратуры вагонных замедлителей типа ВУПЗ-72 поставлена на производство быстродействующая слаботочная управляющая аппаратура типа ВУПЗ-05М, которая позволяет производить управление вагонным замедлителем непосредственно с горочного пульта или по команде управляющего вычислительного комплекса без применения промежуточных реле.

На сортировочной горке станции Бекасово-Сортировочное Московской ж.д. успешно проходит эксплуатационные испытания электронная управляющая аппаратура типа ВУПЗ-05Э, которая имеет в своем составе электронный блок регулятора давления по ступеням торможения, что позволит избавиться от ненадежного контактного регулятора давления типа РДК, а также позволит обеспечить большее количество ступеней торможения при том же количестве управляющих цепей, что существенно повышает возможности автоматического управления.

В целях повышения надежности органов управления сортировочным процессом разработан и поставлен на производство электронный пульт управления горочный. Элементы управления данного пульта являются бесконтактными, имеют резервный канал управления, диагностику предотказного состояния, что значительно повышает степень надежности. В ближайшем будущем планируется отказаться от традиционных пультов управления за счет перехода на пульты управления с применением компьютерных технологий.

Критериями нарушения безопасного функционирования горочных устройств можно считать возникновение двух ситуаций:

– сход вагона на стрелках или замедлителях;

–соударение вагонов на спускной части горки или на путях сортировочного парка со скоростью, превышающей максимально допустимую.

Наименьший достигнутый уровень безопасности функционирования горочных устройств показывают устройства перевода горочных стрелок и замедлители парковой тормозной позиции. Для выхода на приемлемый уровень полноты безопасности необходимо увеличить надежность тормозных средств, доведя ее до уровня 1 отказ на 5,5 миллиона вагонов при достигнутом уровне 1 отказ на 4 миллиона вагонов.

Технологическим условием поддержания требуемого уровня полноты безопасности функционирования устройств перевода горочных стрелок является обязательное наличие допустимого интервала между одновагонными отцепами для обеспечения работы функции автовозврата стрелок. Минимально допустимые интервалы должны составлять не менее 20,5 метров, что определяет максимально допустимую скорость роспуска одно-вагонных отцепов 2,25 м/с (8 км/час). При этом для достижения высоких объемов переработки вагонов необходимо применять переменную скорость роспуска для разного количества вагонов в отцепе.

Техническим условием поддержания высокого уровня полноты безопасности функционирования управляющих вычислительных комплексов горочных систем является обязательное резервирование аппаратуры УВК.

Учитывая проведенный анализ, можно сделать вывод о том, что максимально достижимый уровень полноты безопасности функционирования горочных систем при современном развитии горочной техники ограничивается уровнем безопасности устройств перевода стрелок и вагонных замедлителей, устанавливаемых на парковой тормозной позиции.

При условии проведения мероприятий по повышению надежности данных устройств можно говорить о возможности вывода их на уровень полноты безопасности, достигнутый Европейскими производителями горочной техники, например фирмой «SONA».

Кроме того, для повышения уровня полноты безопасности горочных устройств на сортировочных горках государств Западной Европы широко применяются тележки-осаживатели и точечные замедлители, устанавливаемые на путях сортировочного парка.

Такое решение является дорогостоящим, но оно обеспечивает непрерывность управления скоростью движения вагонов на путях сортировочного парка с гарантированным обеспечением безопасности роспуска.

14 Экология  на железнодорожном транспорте

Эволюция развития человечества и создание индустриальных методов хозяйствования привели к образованию глобальной техносферы, одним из элементов которой является железнодорожный транспорт. Природная среда при функционировании элементов техносферы является источником сырьевых и энергетических ресурсов и пространством для размещения ее инфраструктуры.

Функционирование любого элемента техносферы, в том числе и железнодорожного транспорта, должно основываться на следующих принципах:

- проведение количественной и качественной оценки общего и локального потребления природных ресурсов исходя из местных региональных и федеральных возможностей;

- проведение количественной и качественной оценки влияния различных видов деятельности общества на состояние экологических систем, природных комплексов и природных ресурсов;

- нормирование уровня антропогенных воздействий от различных видов деятельности общества, в том числе и объектов железнодорожного транспорта на природную среду;

- обеспечение равновесия в кругообороте веществ и энергии путем ограничения воздействия на природу, исходя из ее возможностей по самоочищению и воспроизводству;

- ограничения воздействия на природную среду с помощью различных методов и средств очистки выбросов в атмосферу, стоков в водоемы, отходов производства, физических излучений;

- создание экологически чистых производств, технологий, подвижного состава, оборудования и транспортных систем;

- использование методов экологической профилактики функционирования отраслей и объектов железнодорожного транспорта путем выполнения природоохранных мероприятий и внедрения технологических средств;

- непрерывный контроль за состоянием окружающей среды;

- использование экономических методов в управлении охраной окружающей среды и рациональным природоиспользованием;

- неотвратимость наступления ответственности за нарушение правил, норм, законов по охране окружающей среды.

Железнодорожный транспорт по объему грузовых перевозок занимает первое место среди других видов транспорта, по объему перевозок пассажиров второе место после автомобильного транспорта.

Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов и наличия природных ресурсов, развития инфраструктуры искусственной среды, социально-экономической среды общества.

Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли.

Каждый элемент системы имеет прямые и обратные связи друг с другом. При развитии и функционировании объектов железнодорожного транспорта следует учитывать свойства природных комплексов многосвязность, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторную корреляцию.

Многосвязность выражается в разнохарактерном воздействии транспорта на природу, которое может вызвать в ней трудноучитываемые изменения.

Аддитивность это возможность многопараметрического сложения различных источников техногенного и антропогенного воздействия на природу, что может привести к непредсказуемым изменениям в природе.

Инвариантность является свойством экосистем сохранять стабильность в границах регламентированных техногенных и антропогенных воздействий.

Устойчивость способность экосистем сохранять исходные параметры при естественном, техногенном и антропогенном воздействиях.

Многофакторная корреляция характеризует экосистемы с позиций их предопределенности к случайным и неслучайным событиям с аналитическими связями между ними.

Железнодорожный транспорт постоянно воздействие на природную среду. Уровень воздействия может лежать в допустимых равновесных и кризисных границах.

Характер воздействия транспорта на окружающую среду определяется составом техногенных факторов, интенсивностью их воздействия, экологической весомостью воздействия на элементы природы. Техногенное воздействие может быть локальным от единичного фактора или комплексным от группы различных факторов, характеризующихся коэффициентами экологической весомости, которые зависят от вида воздействия, их характера, объекта воздействия.

Для оценки уровня воздействия объектов транспорта на экологическое состояние природы используют следующие интегральные характеристики:

абсолютные потери окружающей среды, выражаемые в конкретных единицах измерения состояния биоценозов (флоры, фауны, людей);

- компенсационные возможности экосистем, характеризующие их восстанавливаемость в естественном или искусственном режиме, создаваемом принудительно;

- опасность нарушения природного баланса, возникновение неожиданных потерь и локальных экологических  сдвигов, которые могут вызвать экологический риск и кризисные ситуации в окружающей природной среде;

- уровень экологических потерь, вызываемых воздействием объектов транспорта на окружающую среду;

Эти характеристики и позволяют определить экологическую безопасность в регионах расположения транспортных объектов.

Любое воздействие объектов транспорта на природу вызывает ответную реакцию, которая проявляется в следующих формах:

- адапционной с локальным или статическим смещением равновесия; восстанавливающейся или самовосстанавливающейся, характеризующейся полным возвратом экосистемы в исходное состояние; частично восстанавливающейся, когда экосистема восстанавливает только часть своих свойств и характеристик;

- невосстанавливаемой, когда в экосистеме образуются необратимые сдвиги от исходного ее состояния.

Воздействие объектов железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на лесных полосах и др.

Строительство и функционирование железных дорог связано с загрязнением природных комплексов выбросами, стоками, отходами, которые не должны нарушать равновесие в экологических системах. Равновесие экосистемы характеризуется свойством сохранять устойчивое состояние в пределах регламентированных антропогенных изменений в окружающих транспортное предприятие природных комплексах. Самоочищающая способность природной среды снижается из за уничтожения и истощения природных комплексов. Линии железных дорог, прокладываемые на сложившихся путях миграции живых организмов, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов.

Факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам: механические (твердые отходы, механическое воздействие на почвы строительных, дорожных, путевых и других машин); физические (тепловые излучения, электрические поля, электромагнитные поля, шум, инфразвук, ультразвук, вибрация, радиация и др.); химические вещества и соединения (кислоты, щелочи, соли металлов, альдегиды, ароматические углеводороды, краски и растворители, органические кислоты и соединения и др.), которые подразделяются не чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные и малоопасные; биологические (макро- и микроорганизмы, бактерии, вирусы).

Эти факторы могут действовать на природную среду долговременно, сравнительно недолго, кратковременно и мгновенно.

Время действия факторов не всегда определяет размер вреда, наносимого природе. По масштабам действия вредные факторы подразделяются на действующие  на небольших площадях, действующие на отдельные участки местности, глобальные.

Химические вещества и соединения могут мигрировать и рассеиваться в воздухе, в воде, почвах, нанося обратимый, частично обратимый и необратимый ущерб природе. В миграции химических веществ и заразных микроорганизмов важное место занимает транспорт.

Основными направлениями снижения величины загрязнения окружающей среды являются: рациональный выбор технологических процессов для производства готовой продукции и ее транспортирования; использование средств защиты окружающей среды и поддержание их в исправном состоянии.

Интегральным критерием экологической эффективности производственной деятельности объектов железнодорожного транспорта служит степень нарушения природного баланса в регионе. Опасность нарушения природного баланса количественно связана с антропогенными факторами производственной и хозяйственной деятельности людей в регионе. В случае, если природная среда не способна справиться с воздействием железнодорожного транспорта, необходимо предусматривать очистные сооружения или проводить восстановительные работы. Равновесие в природной среде обеспечивается поддержанием энергетического, водного, биологического, биогеохимического балансов и их изменением в определенный промежуток времени. Количественные характеристики перечисленных балансов зависят от географического положения регионов, климатических условий, величины использования ресурсов, природных явлений и степени загрязнения окружающей среды.

Обеспечить равновесие в природе можно с помощью правовых, социально-экономических, организационных, технических, санитарно-гигиенических, биологических и других методов.

Правовые методы регламентируют нормы и порядок природопользования исходя из условия сохранения относительного равновесия в окружающей среде.

Социальные методы основаны на ответственности всех слоев общества за состояние охраны окружающей среды.

Экономические методы предусматривают определенные виды затрат на сохранение равновесия окружающей среды, рациональную плату за ресурсы, возмещение ущерба.

Организационные методы основаны на научной организации природопользования и выполнении административных и правоохранных мер по предотвращению вредного воздействия на окружающую среду.

Технические методы основаны на создании новых технологий и производственного оборудования, уменьшающих вредное воздействие на природную среду, внедрение эффективных средств очистки выбросов в атмосферу и сбросов в водоемы.

Санитарно-гигиенические методы предусматривают обязательный контроль за состоянием окружающей среды с целью своевременного принятия мер по предотвращению вредного влияния загрязнений на людей и природу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5176. Концепции клеточного строения и функционирования живой материи 699 KB
  Концепции клеточного строения и функционирования живой материи I. История открытия клеточного строения живых организмов Все живые организмы построены из клеток. Одноклеточные организмы (бактерии, простейшие, многие водоросли и грибы) состоят из одно...
5177. Закон гомологических рядов 37.5 KB
  Закон гомологических рядов Обработка обширного материала наблюдений и опытов, детальное исследование изменчивости многочисленных линнеевских видов (линнеонов), огромное количество новых фактов, полученных главным образом при изучении культурных раст...
5178. Генетика бактерий. Особенности морфологической организации ядерного аппарата бактерий 67 KB
  Генетика бактерий На модели бактерий и вирусов были открыты все основные закономерности генетики. 1.Особенности морфологической организации ядерного аппарата бактерий: - не имеет ядерной мембраны, ядрышка, носит название нуклеоид - носителем ...
5179. Основы генетики 92.5 KB
  Основы генетики. Генетика - наука о наследственности и изменчивости. Наследственность - это свойство дочерних организмов быть похожими на своих родителей морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками и особенностями...
5180. Характеристика генетического аппарата бактерий 4.97 MB
  Характеристика генетического аппарата бактерий Организация генома. Генетический аппарат бактерий представлен бактериальной хромосомой, внехромосомными факторами наследственности - плазмидами, а также входящими в их состав мобильными генетическ...
5181. Генетика и биополитический конфликт в 20 веке. Евгеника 50.5 KB
  Евгеника В 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон – кузен Чарльза Дарвина - заложил основы евгеники. Он считал, что большинство признаков у человека являются наследственными, и их можно улучшить путём контролируемых браков. В позитивной гене...
5182. Генетика и человек 241.5 KB
  Почему люди интересуются генетикой? Люди интересуются генетикой давно, правда, не всегда они называли вопросы наследования определенных признаков генетикой. Проще говоря, издревле человека интересовало, почему дети, как правило, похожи на своих роди...
5183. Генетика и эволюция. строение митотической хромосомы. Типы хромосом... 228.5 KB
  Строение митотической хромосомы. Типы хромосом, их число, размер. Кариотип и гиограмма. Хромосомы человека. Денверская классификация хромосом человека. В области первичной перетяжки располагается центромера – это пластинчатая структура, имею...