Занятие 6

Силы, действующие на поезд. Определение массы (веса) и длины поезда

На поезд при движении действуют силы: тяги F _к, сопротивления W, тормозная B_т. В расчетах пользуются либо полной величиной этих сил, либо удельной величиной, т. е. отнесенной к 1 т веса поезда, и обозначают соответствующими малыми буквами: f _к, w, b_т.

Сила тяги F_к – создается тяговыми двигателями локомотива во взаимодействии с рельсами, приложена к движущим колесам и направлена в сторону движения поезда. Наибольшая сила тяги локомотива по условиям сцепления колес с рельсами составляет

F_к  1000  _к  P_сц, кгс, (15)

где  – коэффициент сцепления колес с рельсами;

Р_сц – сцепной вес локомотива.

Сила сопротивления W возникает при движении поезда и направлена в сторону, противоположную ему. Силы сопротивления, вызываемые трением осей в подшипниках между колесами и рельсами, ударами в рельсовых стыках, называются основным сопротивлением движению.

Другие силы сопротивления, которые возникают при определенных условиях движения, называются дополнительными сопротивлениями. Сюда относятся сопротивления движению от уклонов и кривизны пути.

Тормозными силами В_т называются искусственно создаваемые силы, возникающие в процессе торможения подвижного состава. Тормозные силы направлены против движения. Они управляемы и зависят в определенных пределах от реакции машиниста.

В зависимости от того, какие управляемые силы использует машинист в данный момент, различают следующие режимы движения:

1. Режим тяги, когда двигатели локомотива включены. На поезд действуют силы тяги и сопротивления

F_к , W, B_т= 0.

2. Режим холостого хода, когда двигатели отключены, поезд движется по инерции. На поезд действуют силы сопротивления

W, F_к = 0, В_т = 0.

3. Режим торможения, когда для быстрого снижения скорости или остановки поезда вводятся тормозные силы В_т. При этом на поезд действуют силы

W, B_т , F_к = 0.

Масса (вес) поезда определяется из условия равномерного движения на расчетном подъеме, когда силы тяги локомотива и полное сопротивление поезда равны, т. е. F_к = W:

F = P (w₀’ + i_p ) + Q (w₀’’ + i_P ), (16)

откуда:

, (17)

где w_o’, w_o” – основное удельное сопротивление локомотива и вагонов при

расчетной скорости, кгс/тс;

F_к – сила тяги локомотива при той же скорости, кгс;

P_сц – вес локомотива, т;

i_р – величина расчетного подъема, ‰.

Длина поезда определяется по формуле:

, (18)

где q₄ , q₈ – вес соответственно четырех-, восьмиосных вагонов в составе

поезда;

l_лок – длина локомотива, м;

₄, ₈ – доля соответственно четырех-, восьмиосных вагонов в составе

поезда;

l₄, l₈ – длины вагонов (l₄ = 15 м, l₈ = 20 м);

10 – запас длины пути на неточную остановку поезда, м.

Таблица 7

Исходные данные для решения задачи

Наименование характеристик	Номера вариантов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Доля вагонов: 4-осных 8-осных 2 Вес вагона: 4-осного 8-осного 3 Основное удельное сопротивление ва- гонов при расчет- ной скорости 4 Руководящий ук- лон участка 5 Наибольший уклон путей раздельного пункта 6 Серия локомотива 7 Вес локомотива, т 8 Расчетная сила тя- ги, тс 9 Длина локомотива, м 10 Основное удельное сопротивление ло- комотива, кгс/тс	0,96 0,04 70 140 1,6 9 2,5 2ТЭ 10Л 258 50,6 34 2,29	0,91 0,09 69 141 1,7 7 0 ВЛ 23 138 34,9 28 2,89	0,93 0,07 58 125 1,6 15 2 ВЛ8 184 46,5 28 2,89	0,95 0,05 61 132 1,7 12 1 ВЛ 10 184 46,0 33 3,02	0,90 0,10 65 129 1,5 8 1,5 ВЛ 60к 138 36,8 21 2,90	0,92 0,08 60 181 1,7 10 0 ВЛ 80к 184 49,0 33 2,92	0,91 0,09 71 130 1,7 10 0 2М 62 240 40,0 36 2,22	0,94 0,06 73 145 1,5 12 2,5 ТЭ3 254 40,4 34 2,23	0,89 0,11 61 150 1,5 11 1,5 2ТЭ 10В 276 50,6 34 2,29	0,96 0,04 59 139 1,7 13 1 3ТЭ 10М 414 75,9 51 2,29

Задача. Пользуясь данными таблицы 7, определить:

1 Массу (вес) поезда.

2 Длину поезда.

3 Выбрать стандартную длину приемоотправочных путей.

На основе изложенного и других данных о взаимодействии сил тяги, сопротивления и торможения найдите правильные ответы из приведенных ниже:

1 На затяжном подъеме стрелка скоростемера локомотива перестала колебаться лишь после того, как машинист уравновесил силу тяги локомотива с сопротивлением поезда от уклона.

2 При движении поезда под уклон без изменения силы тяги локомотива скорость поезда начала снижаться лишь после того, как машинист включил тормоза.

3 На разъезд с двух сторон однопутного участка прибыли два тяжеловесных поезда. Через 5 мин. были отправлены с разъезда в разные стороны в своих направлениях. Длина первого поезда на 2 вагона превышала длину второго и на 5 вагонов – полезную длину приемоотправочных путей на разъезде.

4 Перед подходом поезда к уклону машинист включил тяговые двигатели, и поезд стал снижать скорость. Затем без вмешательства машиниста скорость движения поезда начала увеличиваться.

5 При движении поезда под уклон, величина которого соответствует удельному сопротивлению поезда, достигнутая максимальная скорость движения поезда не уменьшилась при включенных двигателях на всем протяжении участка с указанным профилем пути.

Занятие 7

Раздельные пункты, элементы станций

и основы их проектирования

Для пропуска необходимого числа поездов по участку и обеспечения безопас­ности движения поездов железнодорожные линии делятся на перегоны или блок-участки раздельными пунктами.

Различают раздельные пункты с путевым развитием и без него.

К раздельным пунктам с путевым развитием относятся: разъезды, обгонные пункты и станции, на которых предусматривается скрещение или обгон поездов и производство грузовых или технических операций.

К раздельным пунктам без путевого развития относятся: путевые посты (блок­посты при полуавтоматической блокировке, посты примыкания на однопутном перегоне с двухпутной вставкой и т. п.) и проходные светофоры автоблокировки, которые служат для разграничения движущихся поездов.

Станции, разъезды и обгонные пункты должны располагаться на горизонтальной площадке. В отдельных случаях их располагают на уклоне не более 1,5 ‰, в трудных условиях – не более 2,5 ‰. Основным конструктивным элементом всех станций является их путевое развитие.

На всех схемах железнодорожные пути и стрелочные переводы изображают в осях. При проектировании и строительстве станций необходимо знать координаты центров стрелочных переводов, предельных столбиков, светофоров и других элементов относительно оси станции и оси главного пути.

Известны три случая установки выходных и маневровых сигналов (рис. 11).

Рис. 11. Схемы установки сигналов

Случай 1 – когда предельный столбик, ограничивающий длину данного пути в этом конце, находится в одном междупутье с выходным сигналом с этого пути. Расстояние от центра перевода до сигнала определяется по таблице 8.

Случай 2 – сигнал, находящийся в разных междупутьях с предельным столбиком для данного пути, устанавливают в створе с изолирующим стыком, т. е. на расстоянии 3,5 м за предельным столбиком.

Случай 3 – выходной сигнал, за которым уложен противошерстный стрелочный перевод, может быть установлен в створе со стыком рамного рельса.

Входные сигналы при тепловозной тяге устанавливаются на расстоянии не менее 50 м от остряка первой по ходу встречной стрелки или от предельного столбика, если первый стрелочный перевод пошерстный. На электрифицированных линиях входные сигналы удаляются от первой стрелки на 300 м.

Пути раздельного пункта нужно пронумеровать. Главные пути нумеруют римскими цифрами (I, II, III), а приемоотправочные пути и другие станционные пути – арабскими цифрами, порядковыми номерами вслед за номерами главных путей от пассажирского здания в полевую сторону.

Стрелочные переводы обычно нумеруются нечетными цифрами со стороны прибытия нечетных поездов (до оси станции) и четными – со стороны прибытия четных поездов. Нумерация начинается с входных стрелок станции.

Пассажирские платформы устраиваются длиной 500 м. Ширина основной пассажирской платформы в пределах расположения пассажирского здания 6 м, а на остальном протяжении – не менее 3–4 м. Ширина промежуточных платформ – 4 м. Для прохода пассажиров из пассажирского здания на низкие промежуточные платформы устраивают переходы на уровне головки рельсов. Число переходов должно быть не менее двух, а ширина – не менее трех метров. Размеры вокзала могут быть следующими: 6,0×18,0; 12,0×18,0; 12,0×42,0 м.

Задача. Произвести необходимые расчеты для определения расстояний от оси раздельного пункта до центров стрелочных переводов, предельных столбиков и выходных светофоров. Исходные данные принять по таблицам 8 и 9.

Таблица 8

Расстояния между ЦСП, до предельных столбиков и светофоров

Марка крестовины	Тип рельсов	Расстояние между центрами стрелочных переводов (l) 3-я схема взаимной укладки		Расстояние от центров стрелочных переводов до предельных столбиков (К) и светофоров (С) при R = 300 м, е = 5,3 м
		d=12,5 м	d=6,25 м	К	С
1/9 1/9 1/11 1/11	Р-50 Р-50 Р-65 Р-65	43,56 43,54 46,03 45,86	37,31 37,29 39,78 39,61	40 40 47 47	64 64 72 72

Таблица 9

Исходные данные для решения задачи

Номер варианта	Полезная длина путей	Схема разъезда	Тип рельсов	Марка кресто-вины	Ширина между-путий
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	850 850 1050 1050 1250 1250 1550 1550 1700 1700		Р-50 Р-50 Р-65 Р-65 Р-50 Р-65 Р-50 Р-50 Р-65 Р-65	1/9 1/11 1/9 1/11 1/9 1/11 1/9 1/11 1/9 1/11	5,3 6,5 6,5 5,3 6,5 5,3 6,5 5,3 6,5 5,3

Вопрос: Какие из технических мероприятий вы считаете более эффективными для увеличения пропускной способности на однопутном участке, оборудованном автоблокировкой?

Выберите правильный ответ из числа приведенных.

Ответы

1 Удлинение путей на станциях, разъездах, обгонных пунктах.

2 Увеличение количества приемоотправочных путей на разъездах.

3 Строительство новых вокзалов, введение дополнительных касс для продажи билетов пассажирам.

4 Строительство дополнительного разъезда на ограничивающем перегоне, а на других перегонах – установка дополнительных проходных светофоров.

Занятие 8

График движения поездов

На железнодорожном транспорте движение поездов осуществляется по графику – основному нормативно-технологическому документу, регламентирующему работу всех подразделений по организации движения поездов.

Он устанавливает вес и длину поездов, время их движения по перегонам и в целом по участку, техническую и участковую скорости движения поездов, а также продолжительность стоянок, потребность в локомотивах и другие показатели.

График движения поездов составляется один раз в год и корректируется в зимний период в связи со значительным изменением размеров пассажирских перевозок. Его составляют на специальном бланке, на котором по горизонтали показана сетка времени с разбивкой на часовые, получасовые и десятиминутные интервалы; по вертикали откладывают расстояние между станциями.

Движение поездов на графике изображается наклонной линией, соединяющей точку времени отправления поезда с одной станции с точкой прибытия этого же поезда на соседнюю станцию.

В зависимости от числа главных путей на перегонах графики подразделяют на однопутные и двухпутные, которые также делятся на парные и непарные. Графики могут быть параллельные и непараллельные в зависимости от скорости движения поездов различных категорий.

Для составления графика движения поездов необходимо иметь станционные интервалы, знать время следования поездов по каждому перегону в обоих направлениях, нормы времени на обслуживание поездов и локомотивов на станциях.

Станционные и межпоездные интервалы являются основными элементами графика движения поездов.

Станционный интервал – минимально необходимое время для выполнения операций по приему, отправлению или пропуску поездов через раздельный пункт с путевым развитием.

Межпоездной интервал – минимальное время, которым разграничивают попутные поезда при следовании по перегонам на участках, оборудованных автоматической блокировкой. Эти интервалы устанавливаются исходя из обеспечения требований безопасности движения, недопущения остановок поездов у входных сигналов раздельных пунктов или замедления их хода, полного и рационального использования имеющихся технических средств, применения прогрессивной технологии и передового опыта работы.

Интервал неодновременного прибытия – минимальное время от момента прибытия поезда одного направления до момента пропуска через станцию или прибытия поезда встречного направления.

Схема расположения поездов при расчете интервалов τ_нп

Интервалом скрещения поездов называется минимальное время от момента прибытия либо проследования раздельного пункта пассажирским или грузовым поездом до момента отправления на тот же перегон встречного пассажирского или грузового поезда.

Схема расположения поездов при расчете интервалов скрещения

Рис. 12. Интервалы неодновременного прибытия и скрещения

Интервалом попутного прибытия называется наименьшее время от момента прибытия (проследования) на раздельный пункт одного поезда до прибытия (проследования через раздельный пункт) другого поезда того же направления.

Схемы интервалов попутного прибытия

Рис. 13. Интервал попутного следования

Интервалом попутного отправления (I_от) называют минимальное время от момента отправления с раздельного пункта (проследования через раздельный пункт) другого поезда того же направления движения (рис. 14).

Интервалом между поездами на перегоне (I) называется минимальное время, которым разграничивают поезда при следовании по перегонам, чтобы поезд, идущий вторым в расчетной паре, не снижал скорость движения из-за несвоевременного освобождения блок-участков первым поездом, идущим впереди. Для этого необходимо, чтобы машинист второго поезда при подходе к сигналу, разрешающему вход на блок-участок, видел его на расстоянии не менее тормозного пути в положении, не требующем снижения скорости. Нормальным является разграничение двух попутно следующих в пакете поездов расчетной пары тремя смежными блок-участками с ездой под зеленый на зеленый огни проходных светофоров (рис. 15).

Схемы интервалов попутного отправления

Рис. 14. Интервалы попутного отправления

Схема размещения поездов на перегоне

Рис. 15. Интервал в пакете

Прокладку линий на графиках однопутных участков начинают с ограничивающего перегона. Ограничивающим называется перегон, время занятия которого парой поездов или поездом является максимальным. Ограничивающим чаще всего бывает перегон, имеющий наибольшую длину и тяжелый профиль.

При построении графика движения поездов следует также учитывать дополнительное время на разгон и торможение поездов, если они имеют остановку на раздельных пунктах. Время на разгон и замедление пассажирских поездов принимается равным t_р = t_з = 1 мин.

Время на разгон грузового поезда принимается равным t_р = 2 мин, на замедление t_з = 1 мин.

На рисунке 16 видно, что это время, называемое периодом графика Т, для рассматриваемого случая составит:

T = t + t + 2_cк,

где t и t – время хода нечетного и четного поездов по ограничивающему перегону (с учетом их разгона после отправления);

_ск – интервал скрещения.

Рис. 16. Период графика

Задача. Построить график движения поездов на участке А–Е по временам хода поездов по перегонам (табл. 10).

Для всех станций станционные интервалы принять:

_ск – 1 мин, _нп – 3 мин, I_п – 8 мин.

Требуется:

1. Составить фрагмент графика движения поездов согласно варианту на

временной сетке, приведенной на рисунке 17.

2 Подсчитать техническую и участковую скорости движения грузовых поездов по формулам:

, км/ч; (19) , км/ч, (20)

где ΣL_пкм – сумма поездо-километров всех грузовых поездов;

ΣT_пчу – сумма поездо-часов в пути следования с учетом стоянок на всех промежуточных станциях;

ΣT_пчст – поездо-часы всех стоянок на промежуточных станциях.

Время отправления поездов со станций А и Е принять по таблице 11.

Рис. 17. Сетка для графика движения поездов

Таблица 10

Основные исходные данные для построения графика движения поездов

Наименование раздельных пунктов	Расстояния между раздельными пунктами, км	Грузовые поезда		Пассажирские поезда
		Нечет.	Четные	Нечет.	Четные
А Б В Г Д Е	10 12 13 10 9	12 13 15 11 10	10 12 13 12 11	9 10 12 8 7	8 9 10 9 8

Таблица 11

Исходные данные для построения графика движения поездов по вариантам

Номер вар-та	Начальное время графика	Время отправления поездов, часы-минуты
		Со станции А		Со станции Е
		Грузовые	Пассажир.	Грузовые	Пассажир.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0 0 4 6 4 6 14 18 21 13	0-35, 0-50 0-40, 1-40 4-20 6-25, 6-45 4-45 6-45, 7-10 14-05,14-20 18-15 21-10, 21-40 13-15, 13-10	1-25 1-15 4-35, 5-10 6-35 4-05, 5-25 7-25 15-10 18-30 22-40 14-05	0-55 0-25 4-25 6-30, 7-10 4-28 6-40, 6-55 15-30 18-10,18-40 22-15 13-40, 14-10	1-20 1-40 4-37 7-28 4-53 7-20 15-25 18-25 22-30, 23-15 14-35