Техника

Библиотека

наука

Современные технологии и производство

Детская энциклопедия
оглавление

Железнодорожный транспорт

Наша страна - крупнейшая железнодорожная держава. На железных дорогах трудится 2 млн. человек, а если считать вместе с работниками промышленных и других предприятий, имеющихся на железнодорожном транспорте, то больше 3 млн. От железнодорожников требуется величайшая организованность и дисциплина в работе. Для того чтобы поезда ходили точно по графику и расписанию, нужно заботливо содержать в исправности локомотивы и вагоны, пути и связь, нужно вовремя и тщательно их ремонтировать, нужно соблюдать правила эксплуатации.

Железная дорога - это сложное техническое сооружение.

Давайте познакомимся с основными элементами железнодорожного транспорта.

Путь должен быть по возможности пологим и прямым

Подойдем к железнодорожной линии. Перед нами расстилается полотно железной дороги. Не случайно оно так называется - мы видим широкую, ровную полосу земли, по которой уложены рельсы, далеко убегающие в обе стороны.

Железнодорожный путь проходит не только по ровной местности, но и в горах. Однако он должен быть обязательно ровным и пологим, иначе локомотив не сможет вести за собой тяжелый поезд. Поэтому главные железные дороги - магистрали - на обширных равнинах нашей страны строят так, чтобы крутизна подъемов и спусков на протяжении всего пути была небольшой. На многих наших магистралях она не превышает 9%о (промилле), т. е. 9 м на каждые 1000 м пути. Но немало железных дорог построено еще более пологими, с подъемами и спусками, не превышающими 6, а то и 4%о. Какое это имеет значение? На подъем в 4%о локомотив может вести почти вдвое более тяжелый поезд, чем на подъем 9%о! А чем тяжелее поезд, тем дешевле обходится перевозка 1 т груза.

Железную дорогу стремятся сделать не только пологой, но и по возможности прямой. Например, магистраль Москва - Ленинград построена с очень небольшими подъемами и уклонами и почти целиком по прямой.

Однако таких дорог немного. Поверхность земли неровна, пересечена горами и холмами, реками и озерами, болотами и оврагами. Железная дорога должна "заходить" в расположенные на пути города и поселки.

Со всем этим приходится считаться, когда трассу железной дороги наносят на карту, а затем проходят по местности с землемерными инструментами, чтобы проложить ее "в натуре", посмотреть, как она "ложится" в естественных условиях.

Трассу дороги выбирают так, чтобы по возможности снизить затраты на ее строительство и содержание, "вписать" ее в рельеф поверхности. Чем более пологим и прямым хотят построить железнодорожный путь и чем менее ровна поверхность земли, тем больше нужно земляных и строительных работ, тем выше насыпи в низинах и глубже выемки, прорезающие возвышенности, тем длиннее мосты. Все это сильно удорожает постройку железной дороги, но зато удешевляет эксплуатацию. А в горах железную дорогу часто приходится прокладывать по очень извилистой трассе, строить виадуки в ущельях, пробивать тоннели.

В настоящее время полотно для железной дороги прокладывают с помощью землеройных машин -экскаваторов, скреперов, участвуют в этом также самосвалы и другие средства транспорта. Насыпи нужно строить так, чтобы они не оседали. Их уплотняют и укрепляют откосы камнем и дерном, а для отвода воды у подошвы насыпи прорывают канавы. Там, где железнодорожный путь проходит в выемке, надо также укреплять откосы, рыть кюветы - канавы для отвода воды.

Мосты и тоннели

Трудно и сложно строить мосты, особенно большие, и обходятся они дорого, во много миллионов рублей. Мосты строят из металла, железобетона, камня, дерева. В настоящее время чаще всего возводят металлические и железобетонные мосты. Если речка узкая, то строят береговые опоры и устанавливают на них пролетное строение - стальное или железобетонное перекрытие между опорами. Если же река широкая, то кроме береговых приходится возводить промежуточные опоры - быки, фундамент которых уходит в русло реки, и устанавливать несколько пролетных строений. На современных больших мостах пролетные строения часто делают в виде металлических или железобетонных арок, которые несут нагрузки от проезжей части моста. Арки в мостах применяются с древнейших времен. Они воздействуют на опоры не только вертикальным, но и горизонтальным давлением, создавая распор. Если концы арки стянуты брусом - затяжкой, то арка воздействует на опоры только вертикальным давлением.

Металлические пролетные строения легче железобетонных, но на них идет много стали, их делают на заводе металлоконструкций, а на месте только устанавливают. Металл ржавеет, и мост приходится часто красить, чтобы защитить от ржавчины, а это стоит дорого.

Железобетонный мост тяжелее, но его можно делать на месте и красить не надо.

В последнее время строят много железобетонных мостов.

В горной местности для проведения железной дороги, как уже говорилось, часто приходится пробивать тоннели. Для сооружения тоннеля в мягких породах применяют специальные проходческие щиты. Они медленно передвигаются по трассе будущего тоннеля, по мере того как выбирают грунт впереди. С помощью проходческого щита стены тоннеля облицовываются каменными, чугунными или железобетонными плитами (см. рис. на стр. 325).

Проходческие щиты применяются и при сооружении в крупных городах подземной железной дороги - метрополитена.

Когда тоннель сооружается в каменных породах, приходится применять взрывные работы.

Земляное полотно и мосты называются нижним строением пути. Оно служит основой верхнего строения пути - рельсов, шпал и балласта. Рельсы прокатываются из стали на металлургических заводах.

Посмотрим на рельс с его торца (конца). Поперечный профиль рельса состоит из головки, по которой катятся колеса локомотивов и вагонов, высокой и узкой шейки и широкой подошвы. Такой профиль рельса не дает рельсу изгибаться вниз и в стороны при прохождении тяжелого поезда.

Почему поезда не сходят с рельсов

Колеса вагонов или локомотивов наглухо насажены на оси и вращаются вместе с ними (их называют колесными парами). На обод каждого колеса насажено плотно схватывающее его стальное кольцо -бандаж. С внутренней стороны бандажа по всей его окружности есть выступ - гребень. Он не дает колесу сойти с рельса наружу. Сойти с рельса внутрь рельсового пути колесу мешает гребень другого колеса той же колесной пары.

Вес локомотива или вагона создает нагрузку на ко'лесо, а через нее на рельс. Поэтому при движении между колесом и рельсом возникает сила трения (сцепления), и колесо не скользит, а катится по рельсу. От силы, прижимающей колесо к рельсу, зависит и сила тяги локомотива. Чем тяжелее локомотив и чем сильнее его колеса прижимаются к рельсу, тем более тяжелый поезд может он вести. Конечно, двигатели локомотива должны быть достаточно мощными, чтобы вести поезд с необходимой скоростью. Но если локомотив будет слишком легким, то он не сможет вести за собой тяжелый поезд, какими бы мощными ни были его двигатели. Колеса такого локомотива не будут достаточно сильно прижиматься к рельсам и начнут скользить.

Железнодорожный путь

Рельсовый путь стал применяться задолго до появления железных дорог для перевозки массовых грузов - каменного угля, руды, строительных материалов. Опыт и расчеты показали, что лошадь по рельсам может везти груз в несколько раз более тяжелый, чем по обычной дороге, потому что сопротивление движению на рельсовом пути в несколько раз меньше. Значит, и перевозка по такому пути обходится дешевле.

Железнодорожный мост, проложенный в горах через глубокий овраг,- виадук.

0840-1.jpg

Гребни колеса не позволяют колесу соскочить с рельсового пути.

0840-2.jpg

Рельсы, уложенные в путь, скреплены друг с другом болтами и накладками в сплошную рельсовую нить. При укладке рельсов между ними оставляют небольшие зазоры в стыках, рассчитанные на удлинение рельсов в летнее время, когда они сильно нагреваются солнцем. Если бы рельсы укладывали плотно, то их при нагревании могло бы выгнуть в разные стороны, а это грозит крушением.

Каждому хорошо знаком равномерный стук от перекатывания колес вагона через стыки рельсов. По стуку колес пассажир, глядя на часы с секундной стрелкой, может высчитать скорость движения поезда. На тех линиях, которые уложены рельсами длиной 12,5 м (а таких линий пока большинство), 80 равномерно повторяющихся стуков отсчитают нам 1 км. Проследив, за сколько секунд мы проехали 1 км, мы узнаем скорость поезда. Стыки - слабые места железнодорожного пути. Поэтому стараются уменьшить их число. Для этого укладывают рельсы удвоенной длины - 25 м. На многих участках рельсы сейчас сваривают в длинные плети, по 800 м,- создают "бархатный" путь.

На участках пути, где железнодорожная линия закругляется, колею чуть расширяют, а наружный рельс укладывают немного выше внутреннего, чтобы облегчить прохождение локомотивов и вагонов по кривой. Поэтому при прохождении по кривой локомотивы и вагоны наклоняются в ту сторону, куда ведет кривая пути.

Путеукладчик укладывает пути на линии Тюмень -Сургут.

0840-3.jpg

Рельсы прикреплены к шпалам костылями, которые забивают в шпалу так, чтобы головка костыля прихватывала край подошвы рельса. Между подошвой рельса и шпалой кладут широкую металлическую подкладку, чтобы давление рельса распределялось на большую площадь и шпала под рельсом меньше изнашивалась. Более совершенный способ прикрепления рельсов к шпалам - раздельный, при котором рельс прижимается к подкладке болтами, а подкладка крепится к шпалам шурупами.

Шпалы у нас в основном сосновые, пропитанные масляным раствором, который предохраняет их от гниения.

На шпалы расходуется очень много леса. Достаточно сказать, что из большой сосны возрастом 80-100 лет можно вырезать только две полномерные шпалы.

Таких шпал на 1 км пути надо уложить 1600-1800 штук,- значит, для этого придется срубить 800-900 больших сосен, целую рощу. Да и лежит пропитанная маслом шпала в пути в среднем лет 12-15. Поэтому в настоящее время шпалы начали делать из железобетона. Эти шпалы дороже, чем деревянные, но зато служат в несколько раз дольше.

Шпалы нельзя укладывать прямо на земляное полотно, так как под тяжестью проходящих поездов они были бы вдавлены в грунт. Поэтому между шпалой и земляным полотном кладут слой балласта: щебень, гравий, песок. Пространство между шпалами также заполняют балластом, чтобы сделать путь устойчивее. Лучший вид балласта - щебень. Он не размывается дождем, легко пропускает воду, долговечен.

Локомотив и вагоны переходят с одного пути на другой с помощью стрелочных переводов. Обыкновенный стрелочный перевод состоит из стрелки и крестовины. Важнейшие части стрелки - 2 остряка. Острый конец каждого остряка с помощью переводного механизма можно прижать к тому или другому рельсу и направить подвижной состав прямо или на боковой путь. Пройдя стрелку, подвижной состав вступает на место пересечения двух рельсов, называемое крестовиной. Чтобы колеса не сошли с пути на крестовине, против нее укладывают контррельсы.

Как укладывают шпалы и рельсы

Для укладки верхнего строения пути на советских железных дорогах широко применяют механизмы.

Интересен путеукладчик системы Платова. Он укладывает путь готовыми звеньями - рельсами с прикрепленными к ним шпалами. Звенья заготовляются заранее на базах и нагружаются целыми "пакетами" на платформы, впереди которых прицеплен путеукладчик. Локомотив ставится сзади и толкает весь этот поезд. Подъемный кран путеукладчика поднимает звено, выносит его вперед и опускает на подготовленное земляное полотно. Звено соединяется с уже уложенным путем, и путеукладчик продвигается по этому звену дальше.

Укладка одного звена занимает всего 1,5 мин. После укладки пути производят балластировку. Вал-ласт подвозится в саморазгружающихся вагонах или на обычных платформах и выгружается на путь. Затем специальная машина - электробалластер - разравнивает балласт и, идя по уложенному пути, поднимает его на ходу мощными магнитами. Балласт, лежащий на пути, при этом проваливается между шпалами и заправляется под них специальными струнками. Электробалластер идет во время работы со скоростью 6-10 км/ч и заменяет более 200 рабочих. Затем балласт уплотняют под шпалами и между ними с помощью шпалоподбоек и трамбовок. Механизированная укладка пути требует меньше времени, рабочей силы и затрат, чем укладка пути вручную.

Электрическая и тепловозная тяга

Па наших железных дорогах применяются электрическая и тепловозная виды тяги. Они вытеснили прежнюю паровую тягу почти со всех многочисленных магистралей нашей необъятной страны.

Пантограф. Это устройство монтируют на крыше электровоза или моторного вагона для съема тока с контактного провода.

0840-4.jpg

Электрифицированы магистрали огромной протяженности, соединяющие Москву через Урал с Сибирью, вплоть до станции Карымской (к востоку от Иркутска), Ленинград через Москву, Харьков и Ростов с Закавказьем, вплоть до Еревана.

На электрической тяге в настоящее время работают и другие железные дороги - на Севере, на Урале, в Приднепровье, на Кавказе. Полностью электрифицирован Московский железнодорожный узел.

Электрическая тяга позволяет повысить скорость, увеличить количество поездов и массу перевозимых грузов, значительно удешевить перевозки. Благодаря этому большие затраты, которые требуются, чтобы электрифицировать железные дороги, окупаются в короткие сроки - за 5-8 лет, а то и меньше.

Электрифицированная железная дорога получает электроэнергию с крупных электростанций. Трехфазный ток высокого напряжения с этих электростанций поступает на тяговые подстанции железных дорог, расположенные через каждые 20-30 км железнодорожной линии. Па этих подстанциях трехфазный ток высокого напряжения преобразуется в постоянный ток напряжением 3 кВ, нужный для тяги.

С тяговых подстанций постоянный ток направляется в контактный провод, подвешенный над рельсовым путем.

В последние 15-20 лет стали применять на вновь электрифицируемых железных дорогах СССР однофазный ток частотой 50 Гц повышенного напряжения (25 кВ). Это дает возможность строить тяговые подстанции не через 20-30, а через 60-70 км, т. е. уменьшить вдвое-втрое их число, а подстанции делать более простыми и дешевыми. Повышенное напряжение позволяет уменьшить сечение контактного провода, требующего много меди. Это облегчает и удешевляет контактную сеть. Па переменном токе электрифицирована, например, часть Сибирской магистрали и многие другие железнодорожные линии.

Электровозы
На крыше электровоза укреплены токоприемники -пантографы, которые прижимаются к контактному проводу и передают электрический ток к тяговым двигателям электровоза.

Двигатели расположены под кузовом электровоза на каждой его оси. Большинство наших электровозов имеет 6 осей, размещенных в 2 трехосных тележках, значит, и 6 двигателей. Часть электровозов, более мощных, имеет по 8 осей в 4 двуосных тележках, т. е. 8 двигателей. Каждый двигатель с помощью системы зубчатых передач вращает свою колесную пару и тем самым приводит электровоз в движение. Электрический ток, пройдя через пантограф к тяговым двигателям и совершив в них работу, уходит затем в рельсы, служащие вторым проводом, и через отсасывающие провода возвращается на тяговую подстанцию.

Кузов электровоза похож на вагон. Па обоих его концах находятся кабины управления. Это позволяет электровозу двигаться в любом направлении -машинист должен лишь перейти из одной кабины в другую. Восьмиосные электровозы очень длинные (до 33 м). У них 2 кузова, соединенные друг с другом закрытым переходом. В кузове электровоза размещена электрическая аппаратура - ящики сопротивлений, контакторы, переключатели, а также всякого рода вспомогательные машины - мотор-генераторы, компрессоры, вентиляторы и т. п.

Электровозы, питаемые однофазным током через контактный провод, оборудованы также выпрямителями-игнитронами, а последних выпусков - полупроводниковыми выпрямителями, преобразующими переменный ток в постоянный, нужный для тяговых двигателей. Восьмиосные электровозы постоянного тока серии ВЛ-10 развивают мощность на ободе колес 5200 кВт (вспомните, какова мощность грузовика), их конструкционная скорость -100 км/ч. А восьмиосные электровозы однофазного .тока ВЛ-80к развивают мощность 6520 кВт, при конструкционной скорости 110 км/ч. Конструкционная скорость современных наших пассажирских электровозов выше 160 км/ч. Это далеко не предел.

Схема устройства тепловоза : 1 - двухмашинный агрегат (он состоит из возбудителя, питающего обмотку полюсов главного трансформатора, и генератора - источника низкого напряжения для цепей управления и освещения); 2 и в - вентиляторы для охлаждения тяговых электродвигателей ; 3 и 7 - редукторы ; 4 - главный генератор ; 5 - дизель; 8 -тормозной компрессор; 9 - вентилятор холодильника; 10 - тяговые электродвигатели; 11 - бак для топлива; 12 - трехосная тележка; 13 - кабина машиниста; 14 - высоковольтная камера (здесь электрические аппараты); 15 - секции холодильника.

0840-5.jpg

На некоторых железных дорогах, например на линии Москва - Ленинград, по которым поезда ходят особенно часто, намечено в недалеком будущем довести максимальные скорости экспрессов до 200 км/ч и более.

На пригородных электрифицированных линиях пассажиры ездят в электропоездах (электричках), состоящих из моторных и прицепных вагонов. Под кузовом моторных вагонов на осях находятся тяговые двигатели. На концах крайних вагонов расположены кабины машиниста.

Пригородный электропоезд может развивать скорость до 130 км/ч.

Тепловозы
Тепловозы появились на советских железных дорогах более полувека назад по инициативе В. И. Ленина. Тепловоз - близкий родственник электровоза. Электровоз получает энергию по проводам, а тепловоз вырабатывает ее на собственной электростанции. Сердце тепловоза - двигатель внутреннего сгорания, дизель. На магистральных тепловозах применяют дизели в 740, 1470, 2200 и 3000 кВт. Эти тепловозы выпускаются обычно двухсекционными, с дизелем в каждой секции. Тепловоз 2ТЭ-10 (в двухсекционном варианте) имеет 2 дизеля по 2200 кВт. Б го общая мощность на ободе колес 3500 кВт. Новый тепловоз ТЭП-70 имеет двигатель в 3000 кВт (в одной секции) и развивает скорость до 160 км/ч. Дизели приводят в движение тепловоз не непосредственно, а с помощью электрической передачи - генераторов электрического тока и электродвигателей (подробнее о передачах см. ст. "Узлы и детали машин"). На одном валу с каждым дизелем тепловоза находится генератор постоянного электрического тока. Вырабатываемый генератором электрический ток поступает в тяговые электродвигатели, находящиеся на осях тепловоза.

Таким образом, наш серийный магистральный тепловоз правильнее было бы называть теплоэлектровозом.

Тепловоз сложнее электровоза и стоит дороже, зато он не требует контактной сети, тяговых подстанций. Тепловоз можно использовать везде, где только уложены железнодорожные пути. Дизель -экономичный двигатель, запаса нефтетоплива на тепловозе хватает на долгий путь. Мощные пассажирские тепловозы могут развивать скорости до 140-160 км/ч и выше. Тепловозы сравнительно небольшой мощности, с дизелями 300-500 кВт, применяются для маневров в пределах железнодорожных станций.

Типы советских серийных электровозов и пригородных электропоездов. Внизу: типы советских серийных тепловозов.

0840-6.jpg

Газотурбовоз.
Внизу: маневровый тепловоз и его пульт управления.

0840-7.jpg

Скоростной поезд. В недалеком будущем он будет курсировать между Москвой и Ленинградом со скоростью 200 км/ч.

0840-8.jpg

Тепловоз можно сделать значительно дешевле, отказавшись от дорогой электрической части - генератора и электродвигателей - и применив механический привод от дизеля на ведущие колеса. Эта задача вполне разрешима, и у нас имеются тепловозы и маневровые, и опытные магистральные с гидромеханической передачей. Однако пока они еще не показали значительных преимуществ в постройке и эксплуатации перед тепловозами с электрической передачей.

Газотурбовозы
Другая интересная задача - заменить дизель газовой турбиной. Газовая турбина требует гораздо меньше места, чем дизель той же мощности, и локомотив с газовой турбиной - газотурбовоз можно сделать гораздо более мощным, чем тепловоз таких же размеров. Кроме того, для газовой турбины можно использовать дешевые и грубые виды нефтетопли-ва - мазуты.

Первые советские газотурбовозы уже поступили на железнодорожный транспорт.

Новая тележка для пассажирских вагонов с гидравлической амортизацией, рассчитанной на скорости до 160 км/ч.

0840-9.jpg

Пассажирский вагон на 68 пассажиров.

0840-10.jpg

Автотормоз: 1 - тормозная колодка; 2 - соединительный рукав; 3 -тормозная магистраль; 4 - компрессор; 5 - воздухораспределитель.

0840-11.jpg

Грузовой цельнометаллический вагон с увеличенным проемом дверей - до 4 м.

0840-12.jpg

Восьмиосный полувагон грузоподъемностью 125 т.

0840-13.jpg

Вагоны

Пассажирские поезда составляются у нас из 15-16 цельнометаллических вагонов, грузовые поезда -из 40-50 и более вагонов.

Пассажирские вагоны
Пассажирские вагоны раньше строились с деревянным кузовом. Такой кузов непрочен и, бывало, во время крушения поезда разбивался в щепы. Теперь пассажирские вагоны строятся только с цельнометаллическим кузовом. В таком вагоне ехать безопасно. Основа кузова - прочная стальная рама с укрепленной на ней обрешеткой, состоящей из стоек, продольных балок и потолочных дуг. Обрешетка обшита снаружи стальными листами, а внутри - многослойной фанерой.

Четырехосная платформа грузоподъемностью 63 т.

0840-14.jpg

Четырехосная цистерна грузоподъемностью 61,5 т.

0840-15.jpg

Хоппер-дозатор для перевозки сыпучих грузов.

0840-16.jpg

Вагон для перевозки живой рыбы грузоподъемностью 39 т.

0840-17.jpg

Наши вагоны очень удобны для пассажиров. Все вагоны дальнего следования имеют спальные места, водяное центральное отопление, электрическое освещение от собственного генератора, приводимого в движение от оси вагона (на стоянках - от аккумулятора), вентиляцию.

Кузов пассажирского вагона опирается на 2 двуосные тележки с гибкими рессорами и пружинами для плавности хода. Тележки могут поворачиваться вокруг вертикального штыря, который входит в отверстие рамы вагона. Это дает возможность вагону проходить по кривым частям пути. Если надо сменить тележки, например при ремонте вагона или когда вагон переходит на более узкую заграничную колею, кузов вагона приподнимают на домкратах, выкатывают тележки и заменяют их другими.

Вагоны сцепляются друг с другом массивной автоматической сцепкой, прикрепленной к раме вагонов и локомотивов. Головка автосцепки имеет 2 так называемых зуба и зев с замком. При нажатии вагонов друг на друга малый зуб одной головки входит в зев другой, замки сжимаются и запирают автосцепки. Расцепку производят поворотом рычага, укрепленного сбоку кузова вагона.

Тормозятся вагоны автоматическими тормозами с помощью сжатого воздуха. Под всеми вагонами поезда проходит труба - воздушная магистраль. Между вагонами она соединена гибкими шлангами. В магистраль накачан сжатый воздух из главного резервуара на локомотиве. С ней соединены запасные резервуары сжатого воздуха и тормозные цилиндры, находящиеся под каждым вагоном. Когда машинист на локомотиве поворачивает рукоятку крана, сжатый воздух выходит из магистрали наружу. Тогда через воздухораспределители запасные резервуары под вагонами соединяются с тормозными цилиндрами, сжатый воздух из резервуаров поступает в эти цилиндры и через рычажные передачи прижимает колодки тормозов к колесам, и состав тормозится. В том случае, если часть вагонов отцепится от состава, воздух также выйдет из магистрали. Поезд автоматически затормозится.

Грузовые вагоны
Грузовые вагоны бывают различных типов, в зависимости от рода перевозимых грузов. Для перевозки промышленных изделий, зерна и других грузов, которые надо прикрыть от снега и дождя, используют крытые вагоны. Уголь, руду, лесоматериалы, машины перевозят в открытых вагонах - в полувагонах и на платформах. Для нефти, бензина, керосина требуются цистерны. Мясо, рыба, фрукты перевозятся в вагонах-холодильниках. Есть и специальные вагоны с опрокидывающимся кузовом - для строительных грузов, для перевозки длинномерных грузов, цистерны для перевозки молока и др.

Теперь грузовые вагоны строят почти исключительно четырехосными. Такой вагон может поднять 60 т груза и более - столько, сколько перевезут 15-20 больших грузовых автомобилей. За последние годы стали строить еще более крупные вагоны -шестиосные полувагоны, поднимающие 95 т груза, и восьмиосные, грузоподъемностью 125 т. Перевозки в больших вагонах обходятся дешевле.

Четырехосные грузовые вагоны, как и пассажирские, установлены на 2 двуосных тележках, но более упрощенной конструкции и с менее гибкими рессорами. Автоматические сцепка и тормоза по принципу действия сходны с теми, которые применяются и на пассажирских вагонах, но конструкция автотормозов грузовых вагонов более проста.

Станции и перегоны

На железнодорожной линии в среднем через каждые 7-10 км расположены станции. На крупных узловых станциях имеется много всякого рода сооружений и устройств. Здесь расположено большое количество путей для вагонов. Группы таких путей для приема и отправления грузовых поездов, для погрузки и выгрузки, для сортировки вагонов называются парками. На крупных станциях имеются локомотивные и вагонные депо, мастерские, электростанция, склады топлива, грузовые склады, пассажирские вокзалы. Обычно к станциям примыкает много подъездных путей, ведущих к фабрикам и заводам, шахтам и рудникам.

С этих путей груженые вагоны подаются на станцию, и из них в сортировочном парке составляют поезда. Многие прибывающие на станцию грузовые составы после короткой стоянки отправляются дальше. Но есть немало поездов, которые состоят из вагонов разного назначения. Эти вагоны надо включить в другие составы или направить на выгрузку. Такие поезда после прибытия на станцию подаются на сортировочную горку и распускаются.

Пути сортировочной горки проходят через возвышение - горб, с которого вагоны скатываются под действием собственного веса на пути сортировочного парка. Локомотив надвигает - толкает сзади - заранее расцепленный состав на горку. Диспетчер переводит стрелки на тот или другой путь, в зависимости от того, куда дальше пойдет данный вагон. Вагоны, скатывающиеся с горки, группируются на сортировочных путях. Чтобы они не разбились при скатывании, их тормозят вагонными замедлителями, расположенными на горках и подгорочных путях, а также подкладывая под колеса вагонов стальные "башмаки". На станциях с большим количеством сортируемых вагонов перевод стрелок на горке и торможение вагонными замедлителями производятся автоматически, с помощью специального устройства - горочной автоматической централизации.

Помимо крупных станций, обычно расположенных на железнодорожных узлах, где скрещиваются железнодорожные линии разных направлений, имеется много мелких, станций, называемых промежуточными, с малым количеством путей.

На однопутных линиях (они проложены там, где движение сравнительно небольшое) устраиваются разъезды, на которых поезда одного направления ожидают прибытия встречных поездов.

Станции отделяются друг от друга перегонами. На перегоне однопутной линии может находиться только один поезд, а на перегоне двухпутной линии - два. Поезд можно выпустить с данной станции на перегон только тогда, когда предыдущий поезд придет на следующую станцию. После того как получено извещение о прибытии, можно поднять на данной станции крыло выходного семафора - путь свободен, поезд можно отправлять.

Чтобы пропустить больше поездов и обеспечить безопасность движения, на железнодорожной линии применяют автоматическую блокировку.

Схема узловой железнодорожной станции: слева -здание вокзала и пассажирская платформа; в середине - сортировочная горка; справа - вагонное депо; внизу на переднем плане - сортировочный парк.

0840-18.jpg

Схема автоблокировки.

0840-19.jpg

Схема автостопа. Огонь светофора, расположенного на пути, повторяется на светофорчике в кабине машиниста. И если машинист при красном свете почему-либо не затормозит, в действие вступит автостоп: 1 - релейный шкаф; 2 - рельс; 3 -приемная катушка; 4 -тормоз; 5 - усилитель и дешифратор; 6 - электропневматический клапан автостопа.

0840-20.jpg

Автоматика помогает машинисту и диспетчеру

При автоматической блокировке перегон между станциями разделяют светофорами на несколько блок-участков. Рельсы соседних блок-участков изолированы друг от друга прокладками. По рельсам каждого участка пропускается слабый ток. Поезд, вступив на участок, замыкает цепь, в результате чего на светофоре зеленый свет переключается на красный. После освобождения поездом этого участка рельсовая цепь размыкается, первый светофор переключается с красного света на желтый, а второй - с зеленого на красный. После того как поезд освобождает второй блок-участок, желтый свет на первом светофоре заменяется зеленым, а на втором красный заменяется желтым.

Еще более совершенное устройство - автоматическая локомотивная сигнализация, при которой в будке машиниста устанавливается светофорчик, повторяющий показания путевых сигналов. Обычно при этом локомотив оборудуется и автостопом, включающим автотормоз и останавливающим поезд перед закрытым светофором, если машинист почему-либо не смог сам этого сделать. При автоматической блокировке по железной дороге можно пропустить значительно большее количество поездов. А это позволяет увеличить перевозки, снизить их себестоимость.

Все шире применяется диспетчерская централизация, помогающая диспетчеру руководить движением поездов на участке длиной 200-250 км. Перед диспетчером - световое табло, на котором нанесены схемы всех перегонов и станций участка. Диспетчер видит по этому табло, где находятся поезда, следующие по участку, видит, как лучше использовать свободные пути на станциях, свободные перегоны, чтобы быстрее пропустить поезда. Передвигая рукоятки на табло и нажимая кнопки, диспетчер переводит стрелки на станциях, дает сигналы отправления поезда, принимает и отправляет поезда. Подобные же табло с нанесенными путями применяются и для управления стрелками и сигналами на станциях. Чтобы пропустить поезд через станцию, достаточно нажать на табло две кнопки в начале и конце схемы маршрута (в пределах станции), и все стрелки, входящие в маршрут, автоматически переводятся. При этом занятые вагонами пути автоматически исключаются из маршрута и стрелки переводятся только на свободные пути,

Все шире используется радио для связи диспетчера с машинистом локомотива на перегоне, маневрового диспетчера с маневровым локомотивом. Все в больших масштабах применяется на станциях телевидение, позволяющее ускорить и упростить руководство сортировочной и грузовой работой.

Большой интерес представляет электронное управляющее устройство - автомашинист. Он может управлять локомотивом по заданному графику, причем машинисту остается только наблюдать за работой этого устройства. Автомашинист уже был испытан на одной из пригородных линий и на метрополитене и при дальнейшем его усовершенствовании может дать значительный эффект, в особенности на линиях с частым движением поездов.

Автоматизация применяется также в разработке и решении различных задач планирования и оперативного регулирования работы железных дорог.

График работы железных дорог

Железная дорога работает непрерывно, круглые сутки. Днем и ночью идут поезда, уезжают и приезжают пассажиры, нагружают и выгружают вагоны.

Движение поездов на железных дорогах совершается по графику и расписанию. График движения поездов определяет порядок работы всех отраслей железнодорожного хозяйства. С ним согласован график оборота локомотивов, от него зависит и работа станций по погрузке, выгрузке, формированию и расформированию поездов. За время между двумя поездами рабочие ремонтируют путь.

График движения поездов по одной дороге нельзя составлять оторванно от графика движения поездов по другой дороге. Они должны быть согласованы, так как поезда переходят с дороги на дорогу.

Если мы посмотрим на график движения поездов по какому-нибудь участку железной дороги, то увидим, что это большой лист бумаги, на котором нанесена сетка горизонтальных и вертикальных линий. Горизонтальные линии обозначают станции, а вертикальные - часы суток (жирные) и десятиминутки (тонкие). Движение поездов обозначается в виде наклонных линий. Линии, проведенные наискось сверху вниз и вправо, показывают движение поездов от станций, отмеченных вверху графика, до станций, указанных внизу. Линии, проведенные наискось снизу вверх и вправо, показывают движение поездов в обратном направлении. Чем круче наклон линий, тем выше скорость.

Одновременно с графиком движения поездов составляют расписание движения, содержащее время отправления и прибытия поездов ко всем станциям, на которых они делают остановки.

За выполнением графика движения поездов следят диспетчеры. Они имеют телефонную связь со всеми станциями своего участка по селектору, с помощью которого диспетчер может непосредственно связаться с любой станцией и депо своего участка. Диспетчеру сообщают о времени прохождения поездов через станции. На основе этих сведений на сетку графика наносят линии, изображающие движение фактически проследовавших поездов.

Диспетчер не просто регистрирует, он командир движения. Видя по графику, где находятся и как продвигаются поезда по его участку, диспетчер дает по телефону станциям приказ пропустить поезд быстрее, если он опаздывает; указывает, какой поезд, быть может, должен уступить место следующему за ним; как лучше использовать пути на станциях. И все это для того, чтобы выполнялось расписание, чтобы все отклонения от него были наименьшими, чтобы график движения в целом выполнялся как можно точнее.

Для составления графика движения поездов и расписания применяют электронные вычислительные машины, с помощью которых быстро вычисляется наилучший, оптимальный вариант.



Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-