МОГИЛА_УП

Особенность методики построения этой диаграммы заключается в том, что в соответствии с формулами (5.3) и (5.5) уровни массы поездов установлены не только с учетом полного использования силы тяги локомотива на расчетном подъеме, но и полного использования длины станционных путей в диапазоне погонных нагрузок от минимальной до ограничительной.

Площадь вертикального столбца, определяемая величиной QS, пред-

ставляет собой возможную максимальную производительность локомотива на каждом из перегонов. Чем больше уровень массы поезда, который будет установлен на основе тонно-километровой диаграммы, тем выше производительность локомотива, измеряемая в тонно-километрах брутто, тем меньше потребуется локомотивов, локомотивных бригад, топлива или электроэнергии на реализацию заданного объема перевозок.

131

Пунктирной линией на диаграмме показан максимальный уровень массы поезда, определяемый длиной станционных путей и наибольшей

наибольшая погонная нагрузка 6,9 т/м.

Согласно рис. 5.5 в первом варианте участковой нормой может быть принята масса поезда 3550 т, соответствующая наибольшему расчетному подъему, расположенному на перегоне е–ж. Однако в этом случае только на этом перегоне производительность локомотива будет максимальной, а на всех остальных перегонах участка мощность локомотива будет недоиспользована. За счет применения подталкивания на перегоне е–ж возможно поднять норму массы поезда на участке до 4250 т (II вариант), увеличив при этом производительность локомотива на всех перегонах, кроме перегона е–ж. На этом перегоне она снизится, так как используются два локомотива – поездной и подталкивающий локомотивы.

Если организовать подталкивание на двух перегонах д–е и е–ж, то норма массы может быть увеличена до 4600 т (III вариант). Последний (IV вариант) обеспечивает увеличение нормы массы до максимально возможной величины 5550 т за счет подталкивания поездов на трех перегонах.

Поскольку эта норма определяется длиной станционных путей и максимальной погонной нагрузкой, то другие варианты с более высокими нормами массы в данном случае невозможны, хотя локомотивы на многих перегонах могут иметь достаточные резервы силы тяги.

Таким образом, нанесенная на диаграмму пунктирная линия, ограничивающая наибольшую норму массы, одновременно ограничивает и количество вариантов использования подталкивающих локомотивов, а следовательно, позволяет значительно упростить решение задачи по выбору количества альтернативных вариантов норм массы поезда не только на конкретном участке, но и на железнодорожном направлении.

Иначе говоря, перегоны с легким профилем, на которых масса поезда, определенная по силе тяги локомотива и расчетному подъему, превышает максимально возможную массу по длине путей и наибольшей погонной нагрузке, в тонно-километровую диаграмму могут не включаться. Такие перегоны до построения диаграммы определяются по величине расчетного подъема из следующего неравенства:

отсюда

132

При выборе унифицированной нормы массы поездов для железнодорожных направлений и полигонов строится аналогичная тонно-кило- метровая диаграмма по всем участкам, но на каждом из них показываются только перегоны, на которых расчетная масса меньше массы поезда, ограниченной наибольшей погонной нагрузкой и длиной станционных путей. Так, если приведенный на рис. 5.5 участок входил бы в состав направления, для которого строится тонно-километровая диаграмма, то на ней следовало бы указать только три наиболее трудных перегона, а именно в–г, д–е, е–ж.

После построения тонно-километровой диаграммы по всем участкам производится ее анализ и намечаются альтернативные варианты унифицированной массы поезда. Первый вариант – без применения подталкивающих локомотивов (по перегону с наибольшей величиной расчетного подъема), остальные – с применением подталкивания на одном, двух, трех и т. д. перегонах железнодорожного направления.

Последним может быть вариант унифицированной нормы массы, ограниченной наибольшей погонной нагрузкой и длиной станционных путей. Исследования, проведенные ранее профессором К.К. Тихоновым, показали, что подталкивание поездов, как правило, становится невыгодным, если число перегонов, на которых оно используется, превышает одну треть общего их количества. В противном случае целесообразно увеличить число секций ведущего локомотива или использовать кратную тягу по всему направлению. Аналогично устанавливаются варианты унифицированной нормы массы в противоположном направлении движения.

Принимаемые унифицированные нормы массы поездов в четном и нечетном направлениях экономически взаимосвязаны через резервный пробег локомотивов. Резервный пробег локомотивов является следствием ярко выраженных груженого и порожнего направлений движения вагонопотоков. Количество вагонов в поездах груженого направления всегда меньше, чем в поездах порожнего.

Поэтому при равенстве вагонопотоков четного и нечетного направлений количество поездов в порожнем направлении меньше, чем в груженом. Разность размеров движения компенсируется резервным пробегом локомотивов. Резервный непроизводительный пробег будет отсутствовать, если принятые нормы массы и длины поездов обеспечат одинаковые размеры движения в прямом и обратном направлениях движения.

Выравнивание размеров движения поездов обоих направлений экономически выгодно на линиях с достаточными уровнями пропускных способностей. На двухпутных линиях некоторое увеличение размеров движения поездов в порожнем направлении, устраняя резервный пробег локомотивов, сохраняет общий их пробег и пробеги вагонов на прежнем

133

уровне, т. е. тонно-километровая работа, связанная с пробегами локомотивов и вагонов, в обоих вариантах остается одинаковой. Однако в то же время в результате уменьшения длины составов и, следовательно, массы поездов порожнего направления сокращаются расходы, связанные с вагоно-часами накопления поездов, снижается простой поездов при обслуживании работниками ПТО на попутных технических станциях, повышаются ходовые скорости движения, а следовательно, сокращается время оборота вагонов, локомотивов и локомотивных бригад. На однопутных линиях в результате увеличения количества скрещений эффект от выравнивания размеров движения может быть потерян, особенно на линиях с достаточно высоким уровнем заполнения пропускной способности.

Следовательно, в общем виде задача заключается в том, чтобы выбрать такой вариант взаимосвязанных унифицированных норм массы в четном и нечетном направлениях, который бы обеспечил наименьшие приведенные расходы на перемещение поездов. Она решается на основе технико-экономической оценки отобранных конкурентоспособных вариантов поездов обоих направлений. Перечень возможных альтернативных сочетаний унифицированных норм массы поездов в прямом и обратном направлениях может быть представлен в форме табл. 5.3.

Таблица 5.3

Альтернативные варианты сочетаний унифицированных норм массы поездов в прямом и обратном направлениях

В табл. 5.3 цифрами от 1 до 20 указаны номера возможных альтернативных вариантов сочетаний норм массы поездов для четного и нечетного направлений. Из табл. 5.3 следует, что при пяти вариантах нормы массы

поездов в нечетном направлении (от Q1' до Q5' ) и четырех в четном на-

правлении (от Q1" до Q"4 ) возможно 20 вариантов их сочетаний. Разли-

чаются эти варианты размерами и скоростями движения поездов в обоих направлениях, простоями вагонов под накоплением, величиной резервного пробега локомотивов, числом пунктов подталкивания поездов и необходимым для этих целей количеством локомотивов и локомотивных бригад.

134

Результаты расчета приведенных расходов по каждому из намеченных альтернативных вариантов вносятся в соответствующие клетки таблицы под номером варианта. Вариант с минимальными приведенными расходами и несколько вариантов, близких к нему, участвуют в процедуре окончательного выбора оптимальных норм массы с учетом ряда ограничений и других критериев оптимальности.

5.4. Организация подталкивания поездов

5.4.1. Общие принципы организации подталкивания

Важнейшей мерой обеспечения высокого уровня унифицированных норм массы грузовых поездов является организация их подталкивания на расчетных и трудных подъемах. История развития железных дорог России свидетельствует, что во все периоды роста объемов перевозок подталкивание поездов использовалось как эффективный способ повышения массы поездов, способствующий снижению уровня эксплуатационных расходов и увеличению провозной способности железнодорожных линий. В этих же целях подталкивание поездов применяется в странах Европы, Азии и Америки.

Подталкивание позволяет изменять величину мощности локомотивов, приходящуюся на одну тонну массы поезда (т. е. удельную мощность), в зависимости от сложности профиля пути. В результате этого удается избежать не только переломов массы поезда по техническим станциям, но также повысить эффективность использования силы тяги головного локомотива на всем протяжении железнодорожного направления. Некоторое недоиспользование мощности локомотивов происходит только на длине пути подталкивания, которая составляет незначительную часть по сравнению с длиной железнодорожного направления, где установлена унифицированная норма массы.

Технико-экономический эффект от применения подталкивания на конкретном трудном подъеме зависит от того, насколько правильно решены задачи:

выбора типа и серии подталкивающего локомотива; выбора пунктов начала подталкивания, мест технического обслу-

живания и экипировки локомотивов-толкачей, а также места жительства локомотивных бригад;

установления эффективной схемы работы толкачей, обеспечивающей безопасность движения, необходимый уровень пропускной способности, минимальные пробеги и, следовательно, наименьшее их количество в пункте подталкивания.

В зависимости от места расположения трудного подъема (в первой или второй половине перегона) возможны два принципиально различных способа организации работы толкачей:

135

подталкивание поезда только на части перегона с отцепкой локомотива, как правило, на ходу и с возвращением его в пункт подталкивания по тому же пути;

подталкивание поезда с проходом толкача до соседней станции, а затем его возвращение в пункт подталкивания. В ряде случаев возможно проследование толкача с поездом двух и более перегонов.

От массы и длины поезда, а также от условий профиля пути зависит решение вопроса о необходимости подключения воздушной тормозной магистрали толкача к тормозной магистрали хвостового вагона, что существенно сказывается на времени задержки поездов.

Работа подталкивающих локомотивов оказывает влияние на условия пропуска поездов и пропускную способность перегона, на котором осуществляется подталкивание, что требует дифференцированного подхода к решению этой задачи на однопутных и двухпутных линиях.

Особо следует подчеркнуть, что подталкивания требуют не все поезда, а только та их часть, которая сформирована из вагонопотока, имеющего погонную нагрузку, равную или большую ограничительной, т. е. поезда с тяжелыми массовыми грузами. На многих железнодорожных направлениях их может быть меньше половины от общего суточного поездопотока. Остальные же поезда будут полносоставными, но имеющими массу меньше установленной нормы. В технической литературе этот фактор зачастую не принимается во внимание, хотя он оказывает исключительно большое влияние на принимаемые решения.

5.4.2. Выбор типа и серии подталкивающего локомотива

Использование локомотива определенной серии в качестве подталкивающего должно обеспечивать:

увеличение нормы массы на рассматриваемом тяговом участке до уровня унифицированной нормы, установленной на железнодорожном направлении;

наименьшие приведенные расходы (по сравнению с другими сериями локомотивов) на оборудование пункта подталкивания и его содержание, приобретение и эксплуатацию подталкивающих локомотивов, а также расходы, связанные с задержками поездов при подталкивании;

необходимый уровень пропускной способности; безопасность движения на участке подталкивания.

На выбор серии подталкивающего локомотива оказывают влияние вид тяги на рассматриваемом участке; разница между уровнями унифицированной и участковой норм массы; профиль пути; уровень пропускной способности участка; наличие материальной базы технического обслуживания, ремонта толкачей в ближайшем локомотивном депо и другие местные условия.

136

На электрифицированных линиях в качестве подталкивающих локомотивов целесообразно использовать преимущественно электровозы, поскольку расходы на их содержание меньше, чем у тепловозов (при близких значениях их мощности). Исключением являются случаи, когда в качестве толкача может быть использован маневровый тепловоз станции, недостаточно загруженный в течение суток основной работой.

На линиях с тепловозной тягой для подталкивания поездов могут быть использованы как поездные тепловозы, так и маневровые.

В качестве подталкивающих локомотивов может использоваться одна из секций двухсекционного локомотива. Это позволяет сократить приведенные расходы на их содержание, но создает определенные неудобства при возвращении такого локомотива, так как он будет иметь только одну кабину управления.

С позиции обеспечения безопасности движения лучшим для подталкивания является локомотив с двумя кабинами управления, особенно при больших пробегах одиночного локомотива в пункт подталкивания.

Вопрос о целесообразности управления подталкивающим локомотивом одним лицом или в составе бригады из двух человек в каждом конкретном случае решается с учетом местных условий и в частности – с учетом необходимости соединения тормозной магистрали подталкивающего локомотива и поезда, сложности профиля пути, интенсивности движения поездов на участке и др.

Локомотивы-толкачи оборудуются пневматическим приводом рассоединения автосцепки из кабины управления и радиостанциями (локомотивной и переносной) для связи с поездным диспетчером, дежурными по станциям и машинистом головного локомотива.

Сила тяги толкача должна быть достаточной для перемещения дополнительной массы поезда на расчетном или трудном подъеме с расчетной скоростью, установленной для головного локомотива. Под дополнительной здесь понимается масса, равная разности унифицирован-

ной и участковой норм массы: Q Qн Qу .

Исходя из этого условия потребная сила тяги толкача, Н, может быть найдена из неравенства

сопротивление вагонов и локомотива-толкача, определенные для расчетной скорости головного локомотива; iр – расчетный или трудный

подъем, на котором производится подталкивание; Mт – расчетная масса толкача; g – ускорение свободного падения.

137

Первое слагаемое этого неравенства представляет собой полное сопротивление движению дополнительной массы вагонов, а второе – полное сопротивление движению локомотива-толкача.

Расчетная масса толкача для использования в формуле (5.13) определяется из условия, что масса толкача, приходящаяся на одну тонну дополнительной массы поезда, должна быть не менее отношения массы головного локомотива к участковой норме массы поезда, т. е.

На основе полученного значения расчетной массы толкача выбирается локомотив, имеющий массу, равную или несколько большую, чем полученная по формуле (5.14). Фактическая масса этого локомотива подставляется в выражение (5.13) для расчета потребной силы тяги толкача.

Потребную силу тяги толкача с достаточной для практических целей точностью можно найти также из предпосылки, что удельная сила тяги толкача должна быть не меньше удельной силы тяги головного локомотива на расчетном подъеме с поездом, соответствующим участковой норме массы, т. е.

где Fкр – сила тяги головного локомотива при расчетной скорости, кН.

На основе тяговых характеристик этих локомотивов, представленных в ПТР в виде графиков зависимости Fк f (V) и полученных по форму-

лам (5.13) или (5.15) значений потребной силы тяги толкача, намечается несколько конкурентных серий локомотивов.

Локомотив может быть использован в качестве толкача:

1) если его сила тяги при скорости, равной расчетной скорости го-

ловного локомотива, будет равна или несколько больше найденной по формулам (5.13) или (5.15);

138

2) по другим эксплуатационным параметрам он отвечает требованиям, предъявляемым к толкачу (наличие в депо ремонтной базы для этой серии локомотивов, оснащение пневмоприводом для рассоединения автосцепки из кабины машиниста, наличие радиостанций и т. д.).

Если этим условиям удовлетворяют два или более локомотива, то окончательное решение по выбору одного из них принимается после их технико-экономического сравнения с учетом наличия ремонтной базы, квалифицированных специалистов и др.

5.4.3. Выбор пунктов подталкивания, технического обслуживания, экипировки и смены бригад локомотивов-толкачей

Под пунктами подталкивания понимаются станция, разъезд, обгонный пункт или специально построенный вспомогательный путевой пост, на которых производится прицепка локомотивов-толкачей к поездам. На этих пунктах выполняются операции прицепки толкачей к поездам; опробования тормозов, если тормозная магистраль толкача подсоединяется к тормозной магистрали поезда; отправление поезда с толкачом; прием толкача на станцию после завершения операции подталкивания с очередным поездом; пропуск его на специально выделенный путь, возможно, тупик для отстоя толкача до очередного поезда. Здесь могут также выполняться операции экипировки локомотивов-толкачей, их технического обслуживания и смены локомотивных бригад.

Пункт подталкивания следует располагать как можно ближе к расчетному или трудному подъему. Это позволяет сократить до минимума как непроизводительный пробег толкачей, так и их количество. В этом случае также значительно снижается степень влияния работы толкачей на уровень пропускной способности перегона, так как довольно часто перегон с расчетным подъемом является одновременно ограничивающим. Поэтому в качестве пункта подталкивания чаще всего избирается раздельный пункт, непосредственно за которым расположен трудный подъем. В этом случае непроизводительный пробег толкача (возвращение его обратно в пункт подталкивания) в зависимости от места расположения трудного подъема на перегоне может измеряться расстоянием в пределах от одно- го-двух километров до величины, равной длине перегона.

Иногда по условиям профиля пути, особенностей конструкции станций или недостаточной пропускной способности перегона может оказаться невозможной остановка поездов для прицепки толкача на ближайшем к трудному подъему раздельном пункте. Тогда пунктом прицепки толкачей избирается предшествующий по отношению к ближайшему раздельный пункт. В практике работы железных дорог имеют место случаи, когда толкач следует с подталкиваемым поездом по двум и даже трем подряд рас-

139

положенным перегонам. При недостаточной пропускной способности перегона для возвращения толкача в пункт подталкивания производится его прицепка к попутному поезду, что, в свою очередь, вызывает необходимость остановки не только подталкиваемых, но и встречных поездов. При этом непроизводительные пробеги толкачей могут составлять несколько десятков километров, что увеличивает потребное количество локомотивов, локомотивных бригад, дизельного топлива или электроэнергии.

Если перегон, на котором необходимо подталкивание, имеет значительную протяженность, а трудный или расчетный подъем располагается на второй его половине, то в качестве пункта подталкивания может быть построен вспомогательный пост, оборудованный тупиком, примыкающим к главному пути на расстоянии полутора-двух длин поезда до начала трудного подъема. Такой вариант размещения вспомогательного поста подталкивания позволяет значительно сократить пробег толкача как с поездом, так и обратно.

При одном толкаче длина тупика, считая от предельного столбика, составляет 40–50 м. Для предупреждения случайного выхода толкача на главный путь должен быть предусмотрен также предохранительный тупик или сбрасывающий остряк. Вспомогательный путевой пост размещения толкачей функционирует как раздельный пункт, включенный в действующую на перегоне систему сигнализации, централизации и блокировки.

В целях сокращения затрат на содержание штата дежурных по посту управление стрелками и сигналами поста может быть передано на станцию, предшествующую трудному подъему (при автоблокировке на перегоне и электрической централизации стрелок и сигналов), а на участках, оборудованных диспетчерской централизацией, – поездному диспетчеру. Во всех случаях должна быть обеспечена надежная поездная радиосвязь дежурных по станциям, ограничивающих перегон, и поездного диспетчера с машинистом толкача. Надежная и безопасная работа толкачей обеспечивается своевременным проведением технического обслуживания, экипировки и смены локомотивных бригад.

Техническое обслуживание ТО-1 предусматривает проведение определенных видов профилактики и ремонта и выполняется локомотивными бригадами во время передачи локомотива новой смене. Часть работ, предусмотренных ТО-1, выполняется локомотивной бригадой в периоды стоянки локомотива в ожидании очередного поезда.

Техническое обслуживание толкачей ТО-2 производится постоянно прикрепленными локомотивными бригадами с участием высококвалифицированных слесарей под руководством мастера в порядке и местах, определяемых начальником дороги. Для этих целей в основных и оборотных депо, а иногда на некоторых промежуточных станциях, организуются пункты технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ). На промежуточной станции ПТОЛ обслуживает, как правило, маневровые

140