Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ
График движения поездов
График движения поездов является основой организации движения поездов. Он представляет собой графическое изображение следования поездов на масштабной сетке, на которой движение поездов изображаются прямыми наклонными линиями (линиями хода поездов). Горизонтальными линиями на графике обозначены оси раздельных пунктов. Весь суточный период разделен жирными вертикальными линиями на часовые периоды (от 0 до 24 ч), штриховыми — на получасовые и тонкими — на десятиминутные интервалы. На графике указывают время прибытия, отправления и проследования поезда через каждый раздельный пункт. Его проставляют всегда в тупом углу, образуемом линией хода поезда и осью раздельного пункта. Если поезд следует через раздельный пункт безостановочно, то время проследования ставится в тупом углу по отправлению. Графики движения поездов различают:
— в зависимости от соотношения скоростей движения разных поездов по одному и тому же перегону — параллельные и непараллельные. В параллельных графиках поезда имеют одинаковую скорость и линии их хода на данном перегоне параллельны, а в непараллельных графиках линии хода поездов — с разными скоростями;
— по числу главных путей на перегонах участка — однопутные, двухпутные и многопутные. При однопутных графиках скрещение поездов между собой и обгоны одних поездов другими производятся на раздельных пунктах с путевым развитием. Характерной особенностью двухпутных графиков является специализация каждого главного пути на движение только в одном направлении, в связи с чем скрещения поездов могут производиться не только на раздельных пунктах, но и на перегонах, а обгоны производятся на раздельных пунктах, имеющих обгонные пункты. На многопутных участках, как правило, сочетаются двухпутный и однопутный графики при трех главных путях или двухпутные графики при четырех главных путях;
— в зависимости от соотношения размеров движения в четном и нечетном направлениях — парные и непарные. В парных графиках — число поездов в обоих направлениях одинаково, в непарных — число поездов по направлениям различно;
— в зависимости от расположения попутных поездов — пачечные и пакетные или частично пакетные. Пачечным называется график, на котором попутные поезда отправляются с разграничением их межстанционными перегонами. Пакетным называется график, на котором попутные поезда разграничены сигналами автоблокировки или блокпостами (на межстанционном перегоне одновременно может находиться несколько поездов). Отношение числа поездов, прокладываемых на графике пакетами, к общему числу поездов называется коэффициентом пакетности;
— по времени занятия перегона участка парой поездов противоположного направления на однопутных и поездом данного направления на двухпутных линиях — идентичные и неидентичные. При одинаковых на всех перегонах времени график называется идентичным, при разном — неидентичным, характеризующийся, так называемым, коэффициентом неидентичности;
— по заполнению пропускной способности участка — максимальные, на которых число поездов соответствует пропускной способности участка, и немаксимальные — при невыполнении этого условия.
При составлении графика могут включаться одновременно несколько признаков, что для примера показано на рис. 11.1.
Обеспечение безопасности движения поездов, безопасности пассажиров и обслуживающего персонала достигается соблюдением элементов графика, регламентирующих скорости движения поездов по перегонам и станциям, порядок и продолжительность выполнения операций по приему, отправлению и проследованию поездов по станциям. К элементам графика относятся: перегонные времена хода поездов; станционные интервалы; интервалы между поездами в пакете; технологические нормы стоянок поездов на станциях; нормы нахождения локомотивов на станциях основного и оборотного депо.
Графики движения поездов строятся на основе прогрессивных норм эксплуатационной работы железных дорог, наиболее производительного использования новых технических средств, обобщения опыта работы. Графики движения поездов составляют ежегодно с зимним и летним вариантами одновременно для всей сети железных дорог. Исходными данными для составления графика служат размеры движения, нормы массы и длины составов по каждому участку и категориям поездов, элементы графика, принятая система организации развоза местного груза, «окна» в движении для выполнения ремонтно-строительных работ. Каждой дороге задаются основные качественные нормативы графика: техническая, участковая и маршрутная скорости и среднесуточный пробег локомотивов, которые должны быть обеспечены при составлении графика. Линии хода поездов на графике прокладывают по категориям в определенной последовательности. Согласно предварительно разработанной схеме прокладывают линии хода пассажирских поездов, затем ускоренных и грузовых. Для местных поездов (сборных и вывозных) линии хода прокладывают на основе предварительно составленной схемы их обращения. Размеры грузового движения в графиках предусматривают на уровне 1,25—1,3 среднесуточных за год.
Фрагмент графика движения поездов приведен на рис. 11.2.
На основе графика движения поездов организуется поездная работа, которая включает оперативное планирование и диспетчерское руководство. По диспетчерским графикам исполненного движения ведется учет и анализ выполнения графика движения поездов. Реализация графика позволяет полностью освоить грузовые и пассажирские перевозки и наиболее эффективно использовать пропускную и провозную способности участков железных дорог.
Движение поездов строго по графику обеспечивается правильной организацией эксплуатационной деятельности и точным выполнением технологического процесса работы станций, вагонных и локомотивных депо, тяговых подстанций, пунктов технического обслуживания вагонов и локомотивов и других подразделений железных дорог. Наивыгоднейшее использование подвижного состава обеспечивается в графике высокими скоростями движения поездов и минимальными стоянками их для технического и коммерческого обслуживания, а также реализацией повышенных норм массы и длины составов при наилучшем использовании мощностей локомотивов. Существенный эффект достигается за счет формирования поездов из большегрузных восьмиосных вагонов, а также из вагонов при максимальном использовании грузоподъемности и вместимости.
Виды ремонта
Капитальный ремонт пути на новых материалах — предназначен для комплексного обновления верхнего строения пути на путях 1-го и 2-го классов (стрелочных переводов — на путях 1—3-го классов) с повышением несущей способности балластной призмы и земляного полотна. При выполнении ремонта производится полная замена путевой решётки на собранную из новых материалов, очистка щебёночного балласта на глубину более 400 мм или замена асбестового балласта на щебёночный, выправка и подбивка пути с постановкой на проектные отметки в профиле и плане, ремонт водоотводов и другие предусмотренные проектом работы. По отдельному проекту производится ликвидация пучинистых мест в земляном полотне и повышение его несущей способности.
Капитальный ремонт пути на старогодних материалах — предназначен для замены путевой решетки на путях 3–5-го классов (стрелочных переводов — на путях 4—5-го классов) на более мощную или на менее изношенную, смонтированную полностью из старогодных материалов, либо из старогодных материалов в сочетании с новыми. Сопровождается очисткой щебёночного балласта на глубину 250—400 мм.
Усиленный средний ремонт пути — предназначен для восстановления несущей способности балластной призмы путём очистки щебёночного балласта или замены асбестового балласта на щебёночный и понижения отметки пути. Понижение отметки пути необходимо на участках, где балластная призма превышает допустимые размеры или где дальнейшая подъёмка пути ограничена предельными габаритными расстояниями до контактной подвески либо других сооружений.
Средний ремонт пути — предназначен для оздоровления балластной призмы, замены дефектных шпал и скреплений. Производится сплошная очистка щебня на глубину 250—400 мм или замена других видов балласта на глубину не менее 150 мм, а также очистка водоотводов.
Подъёмочный ремонт пути — предназначен для восстановления равноупругости подшпального основания за счёт его сплошной подъёмки и выправки пути с подбивкой шпал, а также для замены негодных шпал и частичного восстановления дренирующих свойств балласта. При выполнении ремонта производится подъёмка пути на 50—60 мм добавлением балласта со сплошной выправкой пути и подбивкой шпал, локальная очистка щебня в шпальных ящиках и за торцами шпал в местах появившихся выплесков на глубину не менее 100 мм ниже подошвы шпал, а при других видах балласта — частичная замена его на чистый, замена негодных шпал и скреплений, очистка водоотводов и другие работы.
Сплошная замена рельсов и металлических частей стрелочных переводов — выполняется с целью обновления или усиления рельсов и стрелочных переводов между капитальными ремонтами пути.
Шлифовка рельсов — предназначена для устранения волнообразного износа и коротких неровностей на поверхности катания рельса с целью уменьшения вибрационного воздействия подвижного состава на путь. Профильная шлифовка рельсов предназначена для придания головкам рельсов ремонтного профиля.
Планово-предупредительная выправка пути — предназначена для восстановления равноупругости подшпального основания и уменьшения неравномерности отступления по уровню и в плане, а также просадок пути. При выполнении ремонта производится сплошная выправка пути с подбивкой шпал, рихтовка, удаление регулировочных прокладок из-под подошвы рельса, замена негодных шпал и скреплений, регулировка стыковых зазоров
Общие сведения.
На железных дорогах нашей страны две системы электрической тяги: постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Система тяги определяется родом тока и значением напряжения в тяговой сети. Для обеих названных систем тяги создан и эксплуатируется разнообразный электроподвижной состав (ЭПС).
Одно и то же напряжение в тяговой сети при заданном роде тока можно получить несколькими способами, поэтому различают системы тяги и системы тягового электроснабжения, реализующие их. Под системой тягового электроснабжения понимают комплекс электротехнических устройств, предназначенных для получения напряжения, подаваемого в тяговую сеть.
В нашей стране используют три вида систем тягового электроснабжения: систему постоянного тока 3,3 кВ, систему однофазного переменного тока 25 кВ и систему однофазного переменного тока 2×25 кВ. Система тяги переменного тока 25 кВ реализуется при применении двух последних систем тягового электроснабжения. За рубежом (Канада, США, ЮАР) в последнее время нашла применение новая система тяги переменного тока 50 кВ промышленной частоты 50 Гц, действующая в системе тягового электроснабжения того же названия. В то же время в странах центральной и северной Европы (Германия, Швейцария, Швеция, Австрия, Норвегия) продолжается использование давно введённой системы тяги переменного тока напряжением 15 кВ пониженной частоты 162/3 Гц. Эта система тяги реализуется в двух системах тягового электроснабжения пониженной частоты 162/3 Гц: с вращающимися генераторами и преобразователями и со статическими преобразователями.
Основным потребителем энергии в любой системе тягового электроснабжения является ЭПС, который может получить энергию, лишь подключившись к тяговой сети при условии, что в тяговую сеть уже подано напряжение. Поэтому следует прежде всего обращать внимание на то, каким образом в тяговую сеть подаётся напряжение и как оно формируется в системе тягового электроснабжения.
Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ
Рисунок 1. Принципиальная схема участка железной дороги, электрифицированной по системе постоянного тока 3 кВ (а), разрезы по ЛЭП 110 кВ (б) и двухпутному участку дороги (в)
На схеме приведён участок электрифицированной железной дороги длиной 20—25 км с двумя соседними тяговыми подстанциями I и II, расположенными вблизи станций А и В (Рисунок 1, а).
К линии электропередачи (ЛЭП) трёхфазного переменного тока 110 кВ 12 подключён понижающий трансформатор тяговой подстанции 11. Этим трансформатором первичное напряжение 110 кВ понижается до 10 кВ и подаётся на шины 10 распределительного устройства тяговой подстанции. К этим шинам подключён преобразовательный агрегат, состоящий из преобразовательного трансформатора 9 и выпрямителя 8. Пониженное до 3 кВ напряжение на выходе преобразовательного трансформатора 9 выпрямляется и подаётся на шины «плюс» 6 и «минус» 7 тяговой подстанции.
Тяговая сеть перегона между подстанциями образована контактной сетью 22 и рельсами 26. Контактная сеть 22 питающей линией (фидером контактной сети) 4 через выключатель 5 соединена с шиной «плюс» 6, а рельсы 26 питающей линией (рельсовым фидером) 1 с шиной минус" 7 тяговой подстанции. Таким образом, если будет включён выключатель 5 фидера контактной сети (на схемах, согласно ГОСТ 2.755-87 все выключатели показаны в начальном отключённом положении), то в тяговую сеть перегона, то есть между контактной сетью 22 и рельсами 26, будет подано выпрямленное напряжение 3,3 кВ постоянного тока. Подняв на ЭПС токоприёмник 23 и включив выключатель 24,машинист соберёт цепь тока через тяговые двигатели 25, и ЭПС, потребляя энергию, начнёт двигаться. Через другие фидеры и выключатели тяговой сети с шиной «плюс» 3,3 кВ соединены: контактная сеть 2 станции А и контактная сеть перегона слева от станции. Участки контактной сети перегона 22 и станции 2 отделены друг от друга изолирующим сопряжением — воздушным промежутком 3, который, однако, обеспечивает непрерывный токосъём с контактной сети при проходе по нему токоприёмника ЭПС.
Аналогичным образом на этот же участок тяговой сети 22, 26 подаётся напряжение 3,3 кВ постоянного тока с подстанции //. Тем самым обеспечивается двусторонний подвод электрической энергии к ЭПС или, как говорят, его двустороннее питание. Существуют также другие, вспомогательные, линии электроснабжения участка. Чтобы обеспечить электрической энергией собственные нужды тяговой подстанции, а именно питать цепи управления, сигнализации, освещения, отопления и моторную нагрузку самой тяговой подстанции, на ней устанавливают трансформатор собственных нужд (ТСН) 13. Он понижает напряжение до 380/220 В переменного тока. Этими напряжениями и питаются цепи собственных нужд 14 (на схеме стрелки, отходящие от шин 380/220 В).
Вдоль трассы железной дороги расположено много нетяговых железнодорожных потребителей электрической энергии. К ним относятся установки, ринадлежащие всем службам дороги, механизмы и инструменты, для работы которых необходима электроэнергия, а также освещение станций, переездов и других объектов. Кроме того, электрической энергией снабжаются некоторые промышленные предприятия, колхозы, совхозы и т. д., расположенные по обе стороны железной дороги. Для питания всех перечисленных потребителей вдоль трассы железной дороги проложена трёхфазная воздушная линия (ВЛ) 10 кВ 17, подключённая к шинам 10 кВ 10 двух соседних подстанций I и II. В середине межподстанционной зоны ВЛ секционирована разъединителем 18, который нормально отключён. Благодаря этому каждая из подстанций питает только часть нетяговых потребителей, находящихся в межподстанционной зоне. При отключении любой из подстанций разъединитель 18 включают, и тогда все нетяговые потребители питаются от одной, неотключённой подстанции.
Ответственнейшие потребители электроэнергии — устройства СЦБ (сигнализации, централизации, блокировки) и связи, которые расположены вдоль трассы железной дороги. К таким устройствам относятся светофоры. Они получают питание от путевых ящиков СЦБ 21 через отдельный понижающий трансформатор 20, который в свою очередь получает питание от трёхфазной ВЛ СЦБ 10 кВ, трасса которой проходит вдоль железной дороги. Напряжение в эту линию подаётся от повышающего трансформатора 15, подключённого к шинам 380/220 В собственных нужд 14 тяговой подстанции. ВЛ СЦБ также подключена к обеим подстанциям / и // и в середине межподстанционной зоны секционирована разъединителем 19. Благодаря этому устройства СЦБ могут получать питание сразу от двух подстанций (при разомкнутом разъединителе 19) или от одной из них, когда другая отключена и включён разъединитель 19.
Устройство трёхфазной ЛЭП 110 кВ 12 таково: на опоре 27 (Рисунок 1, б) располагаются две трёхфазные линии (цепи) 110 кВ, одна слева, другая справа. На металлических траверсах 28 укрепляются гирлянды изоляторов 29, к которым подвешиваются провода линии 12.
На рисунке 1, в изображён разрез по двухпутному участку дороги. В нижней части видны четыре рельсовые нити 26 железнодорожного пути двухпутного участка (см. также рис. 1, а). На опорах контактной сети 33 подвешены провода различного назначения: усиливающие провода — алюминиевые тросы 30 — через изоляторы 31 к траверсе 32 с полевой стороны опоры 33; наконсоли 34 через изолятор 31 несущий трос 35; фиксатор 36, укреплённый через изолятор 31, удерживает два контактных провода 37, не позволяя им перемещаться поперёк пути. Соединённые между собой во многих точках усиливающий провод 30, несущий трос 35 и контактные провода 37 и образуют собственно контактную сеть перегона 22 (см. рис. 1, а).
С полевой стороны другой опоры 33 контактной сети на специальных кронштейнах и штыревых изоляторах 38 крепится продольная трёхфазная ВЛ 17 напряжением 10 кВ, о назначении которой сказано выше. Все светофоры 39 получают питание через путевой шкаф СЦБ 21 и кабель 42 от однофазного понижающего трансформатора 20, присоединённого к линии передачи СЦБ 10 кВ 16, проходящей вдоль железной дороги на собственных опорах 40. Провода ЛЭП СЦБ укреплены на штыревых изоляторах 41.
По системе постоянного тока напряжением 3 кВ в границах РФ электрифицировано свыше 19 тыс. км железных дорог, и среди них самые грузонапряжённые. В последние годы при электрификации железных дорог предпочтение отдавалось более совершенным системам 25 кВ или 2×25 кВ переменного тока промышленной частоты.