3.3 Мощность железных дорог и факторы ее определяющие

Мощность железной дороги определяется ее пропускной и провозной способностью. Пропускная способность — число п пар поездов (для двух­путных линий число поездов каждого направления), которое дорога может пропустить в сутки. Провозная способность определяет мощность дороги по грузовым перевозкам. Это число тонн груза Г, которое дорога может пере­везти за единицу времени (обычно за год) в каждом направлении

(3.4)

Где Qн_ср^—средняя масса нетто состава грузового поезда, т;

n_гр — число грузовых

поездов в сутки; к_н — коэффициент внутригодичной неравномерности перевозок, зависящий от структуры грузопотока (к„> 1).

Провозную способность железных дорог можно повысить, увеличивая пропускную способность «ф при сохранении массы со­става, массу состава при неизменной пропускной способности, либо одно­временно пропускную способность и массу состава.

Увеличение массы и количества поездов на железной дороге можно осуществить при максимальном использовании существующего техниче­ского оснащения дороги (т.е. внедряя организационно-технические меро­приятия) и реконструктивными мероприятиями.

Организационно-технические мероприятия включают: увеличение массы поездов за счет более полного использования кинетической энергии поез­да; увеличение скорости движения на перегонах, ограничивающих пропу­скную способность; введение кратной тяги на отдельных перегонах; уплот­нение графика движения поездов; введение соединенных поездов, а также формирование поездов повышенной массы с локомотивами, рассредото­ченными в составе.

Реконструктивные мероприятия предусматривают: применение более со­вершенных устройств СЦБ; удлинение приемо-отправочных путей и уве­личение числа путей на раздельных пунктах; введение более мощных ло­комотивов при данном виде тяги или замену тепловозной тяги электриче­ской; смягчение продольного профиля пути или изменение трассы на от­дельных участках; укладку вторых путей на части или на всем протяжении реконструируемой линии.

Организационно-технические мероприятия, требующие меньших капи­таловложений, обычно предшествуют реконструкции эксплуатируемой до­роги. В ряде случаев организационно-технические мероприятия сочетаются с реконструктивными. Так, при увеличении массы поезда за счет тех или иных организационных мероприятий может потребоваться удлинение приемо-отправочных путей на раздельных пунктах.

Рассмотрим основные из организационно-технических мероприятий по увеличению мощности существующих железных дорог.

К числу мероприятий, обеспечивающих более полное использование кинетической энергии поезда, относятся отмена остановки на раздельном пункте, предшествующем перегону с профилем, ограничивающим массу состава, и отмена ограничения скорости на тех участках, где это обеспечи­вает увеличение массы поезда.

Пример 1. По условиям преодоления расчетного подъема 11,7 %с после останов­ки поезда на предшествующем разъезде наибольшая масса состава равна 4100 т [кривая скорости v(5) в виде штриховой линии на рис. 3.1]. При отмене остановки [кривая v(5) в виде сплошной линии] масса поезда благодаря использованию кине­тической энергии может быть увеличена до 4700 т. Штрих-пунктирная линия под­тверждает, что без отмены остановки поезд массой 4700 т не может преодолеть рас­четный подъем.

Пример 2. Отмена ограничения скорости на участке, предшествующем расчет­ному подъему (сплошная линия на рис. 3.2), позволяет увеличить массу состава до 4900 т, в то время как ограничение скорости (штриховая линия) уменьшает массу состава до 4400 т.

Рисунок 3.1 -Кривые v(-S) с учетом остановки поезда на разъезде и при отмене

Рисунок 3.2. Кривые v(S) с учетом ограни­чения скорости поезда и при отмене ограничения

Рассмотренный пример 2 иллюстрирует важную роль путейцев в обес­печении вождения грузовых поездов большой массы. При решении вопро­сов увеличения мощности существующих железных дорог необходим тща­тельный анализ всех участков ограничения скорости поездов по состоянию пути, искусственных сооружений, плану линии (малые радиусы кривых). На многих из этих участков даже значительные затраты по реконструкции плана, замене или усилению искусственных сооружений с целью отмены ограничения скорости могут быстро окупиться за счет увеличения массы грузовых поездов.

Указанные мероприятия позволяют одновременно с увеличением массы поезда несколько повысить скорость и уменьшить время хода поезда по перегону. Если данный перегон ограничивал пропускную способность ли­нии, то уменьшение времени хода поезда по перегону одновременно уве­личит пропускную способность n_гр/

Рисунок 3.3-Различные типы графиков движения поездов на однопутной железной дороге:

а — непакетный; б — частично пакетный

В тех случаях, когда масса поезда в пределах между участковыми стан­циями ограничивается профилем небольшого числа перегонов, может ока­заться эффективной кратная тяга на этих перегонах, что позволит увели­чить массу состава на всем участке.

Непакетный график движения поездов (рис. 3.3, а) может быть уплотнен введением частично пакетного графика, который обеспечивает повышение пропускной способности линии за счет относительно небольших интерва­лов / между поездами в пакете (рис. 3.3,6). Частично пакетный график можно ввести на линиях, оборудованных автоблокировкой, при достаточ­ном числе путей хотя бы на части раздельных пунктов (на разъездеА, рис. 3.3,б) для скрещения пакетов поездов.

Введение соединенных поездов (с постановкой локомотивов в голове и середине состава) существенно увеличивает провозную способность желез­ной дороги. Такие поезда можно формировать массой до 12 тыс. т с чис­лом осей вагонов до 540 (с объединенной тормозной магистралью). Такой же массы и длины поезда могут формироваться при постановке локомоти­вов в голове и хвосте состава, а при постановке локомотивов в голове и последней трети состава (что уменьшает продольные силы, возникающие при движении поезда) масса поездов может достигать 16 тыс. т, а количе­ство осей вагонов — 780. Беспрепятственная и эффективная эксплуатация длинносоставных поездов повышенной массы будет обеспечена, если хотя бы на части раздельных пунктов имеются приемо-отправочные пути достаточной длины.

Рассмотрим реконструктивные мероприятия по усилению мощности дороги.

Введение совершенных устройств СЦБ (автоблокировки и диспетчер­ской централизации) позволяет не только уменьшить станционные интер­валы т_А и т_Б (см. рис. 3.3), но и создает условия для введения частично па­кетного графика.

Более мощные локомотивы при том же виде тяги дают возможность увеличить массу состава. Так, электровозы постоянного тока ВЛ11 и пере­менного тока BЛ80^C могут работать не только в двухсекционном виде (8 осей), но и в составе трех и четырех секций (12 и 16 осей) при управле­нии ими по системе многих единиц.

Частичное смягчение уклонов на участках, где относительно небольшое число крутых подъемов ограничивают норму массы поездов, может обес­печить увеличение массы состава на целом железнодорожном направле­нии. Если участки с ограничивающими подъемами имеют значительнуюдлину, то для смягчения уклона может потребоваться изменение трассы на некотором протяжении.

Для повышения массы грузовых поездов может быть необходимым удлинение приемо-отправочных путей раздельных пунктов, если существую­щая длина станционных путей ограничивает длину и соответственно массу состава.

Электрификация железной дороги - одно из важных реконструктивных мероприятий. Она не только существенно повышает пропускную и провозную способность линии, но одновременно увеличивает производительность труда и дает большую экономию энергетических ресурсов.

Эффективность электрической тяги иллюстрируется следующими эксплуатационными показателями железных дорог России (данные 2002 г.):

Техническая скорость движения грузовых поездов, км/ч 45,8/47,0

Участковая скорость движения грузовых поездов, км/ч 38,2/40,0

Средняя масса брутто грузового поезда, т 3554/3682

(в числителе - среднесетевые данные, в знаменателе — на электрифицирован­ном полигоне сети железных дорог)

Одним из наиболее капиталоемких реконструктивных мероприятий яв­ляется строительство дополнительных главных путей, значительно увели­чивающих пропускную способность линии и улучшающих ее эксплуатаци­онные показатели.