Пояснительная записка (1224835), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Особенности содержания пути на линиях с высокой грузонапряженностью в основном связаны с величиной интервала между поездами, который не превышает в отдельных случаях 5–10 мин. Производство работ по текущему содержанию пути, особенно требующих интервала между поездами более 10 мин, сильно осложняется.
Повышенная грузонапряженность, с одной стороны, вызывает более интенсивные расстройства пути, а с другой, – снижает возможности путейцев нормально их устранять. Это приводит к усиленному износу элементов верхнего строения пути и значительному сокращению межремонтных периодов. Исправить это положение можно проведением необходимых мер по уменьшению расстройства пути, а значит и объемов работ; по повышению эффективности затрат труда на текущее содержание, а также выделением в графиках движения необходимого времени для этих работ.
Снижение объемов работ и повышение эффективности затрат труда прежде всего достигается при укладке более мощного типа верхнего строения, строгом соблюдении видов и сроков его ремонта и высоком качестве выполнения ремонта, широком применении машин, механизмов и транспортных средств, а также при внедрении рациональных форм организации механизированного текущего содержания.
Работы по текущему содержанию пути на грузонапряженных линиях, как правило, должны выполняться в период специальных разрядок или "окон" в графике движения поездов, так как при этом, во-первых, исключаются потери рабочего времени на пропуск поездов, во-вторых, появляется возможность использовать рельсовую колею для работы механизмов, выполняющих работы. Кроме того, решается вопрос транспортировки рабочих, материалов и механизмов транспортными средствами, занимающими путь, например, дрезинами ТД-5 с прицепами; исключаются также дополнительные работы, связанные с пропуском поездов по рабочему месту; появляется возможность повысить качество ремонта, добиться лучшей стабилизации пути.
За время "окон" могут быть выполнены все работы, требующие снижения скорости движения поездов, поэтому после "окон" скорость может быть установлена нормальной. При работе в "окно" значительно повышается личная безопасность работающих и безопасность движения поездов.
Вывод: Опыт эксплуатации безбалластных конструкций верхнего строения пути железных дорог Германии оказался положительным [1,2]. Путь хорошо сохраняет геометрические характеристики, в том числе в вертикальной плоскости, и не претерпевает никаких изменений под действием нормальных эксплуатационных нагрузок.
На данный момент на российских экспериментальных участках в бетоне верхней несущей плиты на обеих безбалластных конструкциях наблюдается активное трещинообразование.
В настоящее время перед отечественными отраслевыми научно-исследовательскими институтами стоит задача оценить работу безбалластных конструкций верхнего строения железнодорожного пути в российских условиях, определить их достоинства и недостатки, а также целесообразность и сферы рационального применения в нашей стране.
3 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ДВИЖЕНИЯ
3.1 Понятие высокоскоростной магистрали
Высокоскоростным называется железнодорожный транспорт, который обеспечивает движение поездов со скоростью свыше 200 км/ч. Такие поезда ходят, как правило, по специально выделенным железнодорожным путям, которые называются высокоскоростные магистрали (ВСМ), или на магнитном подвесе (Маглев).
Гонка за скоростью началась в Японии, где первый проект ВСМ был разработан в 1930-х годах. Предполагалось построить высокоскоростную линию шириной колеи 1435 мм (общая сеть железных дорог страны имеет колею 1067 мм) между городами Токио и Осака для поездов "Данган Рэсся" ("Поезд-пуля") со скоростью до 200 км/ч. Строительство, начатое в конце 1939 года, было прервано войной. К проекту вернулись в середине 20 века, когда резко обострилась транспортная ситуация в регионе Токио и вдоль восточного побережья острова Хонсю. Впервые регулярное движение высокоскоростных поездов в Японии началось в 1964 году. В 1981 году высокоскоростные поезда стали ходить и во Франции, а вскоре большая часть западной Европы, включая Великобританию, объединилась в единую высокоскоростную железнодорожную сеть. Современные высокоскоростные поезда в эксплуатации развивают скорости около 350–400 км/ч, а в испытаниях и вовсе могут разгоняться до 560–580 км/ч.
В России же регулярная эксплуатация высокоскоростных поездов началась в конце 2009 года. В настоящий момент общая протяженность ВСМ в мире составляет 11509 км, в том числе 4250 км в Европе, причем высокоскоростные поезда обслуживают также полигон протяженностью около 20 тыс. км обычных железнодорожных линий, которые реконструированы под скоростное движение, в стадии строительства – 13349 км.
Хронология рекордов скорости:
- в 1829 году паровоз «Ракета» достиг скорости около 40 км/ч, что на то время являлось мировым рекордом скорости;
- в сентябре 1839 года паровозом «Ураган» на дороге «Грейт Вестерн» (Великобритания) был преодолен скоростной рубеж 160 км/ч;
- 6 октября 1903 года была преодолена скорость в 200 км/ч (экспериментальный электровагон, Siemens & Halske);
- из обычных поездов рекордсменом является французский TGV, разогнавшийся в 2007 году до скорости 574,8 км/ч;
- из поездов на магнитной подушке рекорд принадлежит японскому MLX01, который на линии JR-Maglev установил рекорд скорости 581 км/ч.
Поезда обычной эксплуатации, на китайской линии Ухань – Гуанчжоу, развивают среднюю скорость до 313 км/ч. Средняя скорость высокоскоростных
поездов в Японии сейчас составляет 243 км/ч, в Германии – 232 км/ч, а во Франции – 277 км/ч.
3.2 Особенности ВСМ
Для улучшения аэродинамических показателей, поезда имеют обтекаемую форму передней части, и минимальное число выступающих частей, а выступающие (например, токоприёмники) оборудуются специальными обтекаемыми кожухами. Дополнительно, подвагонное оборудование закрывается специальными щитами. За счёт применения таких конструктивных мероприятий, снижается заодно и аэродинамический шум, то есть поезд становится менее шумным.
Механическое сопротивление в основном заключается во взаимодействии колесо-рельс, то есть для снижения сопротивления требуется снизить прогиб рельсов. Для этого прежде всего усиливают железнодорожный путь, для чего применяются рельсы тяжёлых типов, железобетонные шпалы, щебёночный балласт. Также снижают нагрузки от колёс на рельсы, для чего в материалах кузовов вагонов применяют алюминиевые сплавы и пластик. Наконец можно вообще избавиться от колёс, то есть заставить поезд висеть над путями, что достигается использованием линейных тяговых двигателей и суперпроводников. По этому принципу и были созданы поезда на магнитной левитации – Маглев.
Для обеспечения высокой выходной мощности, поезд должен иметь очень мощный первичный источник энергии. Этим и объясняется, что практически все высокоскоростные поезда относятся к электроподвижному составу (электровозы, электропоезда). Тяговые электродвигатели на поездах первого поколения были коллекторными постоянного тока. Мощность такого двигателя ограничена прежде всего коллекторно-щёточным узлом (который к тому же ненадёжен), поэтому уже на поездах последующих поколений стали применяться бесколлекторные тяговые электродвигатели: синхронные (вентильные) и асинхронные. Такие двигатели имеют гораздо более высокую мощность, так для сравнения: мощность ТЭД постоянного тока электропоезда TGV-PSE (1-е поколение) составляет 538 кВт, а синхронного ТЭД электропоезда T6V-A (2-е поколение) – 1100 кВт. Для торможения высокоскоростных поездов прежде всего используется электрическое торможение, особенно реостатное, так как его (в отличие от, например, рекуперативного) можно применять и в зоне высоких скоростей (порядка нескольких сотен километров в час). Однако современные статические преобразователи позволяют применять на подвижном составе с бесколлекторными ТЭД и рекуперативное торможение практически во всём диапазоне скоростей.
На расстояниях до 300 км бесспорное преимущество имеет автомобильный транспорт. На расстояниях превышающих 1500 км наиболее быстрым и комфортным является авиационный транспорт. ВСМ имеет свою нишу в диапазоне 300–1100 км. Пассажиры начинают предпочитать высокоскоростные
поезда самолетам, когда они могут преодолевать расстояние до 700 км за три часа.
ВСМ являются самым экологически чистым и ресурсосберегающим видом транспорта. Расход энергии на один пассажиро-километр более чем в 3 раза ниже, чем на авиационном транспорте, не говоря уже об удобствах поездки. Одна линия ВСМ втрое привлекательней высокоскоростной автомобильной магистрали (хайвея). Начало европейской сети ВСМ было положено в 1981 году строительством высокоскоростной линии TGV (train a grande vitesse – "высокоскоростной поезд") Париж – Лион протяженностью 470 км, рассчитанной первоначально на максимальную скорость движения 260 км/ч. К настоящему моменту сеть охватила почти всю территорию страны – около 1200 км.
Первый маршрут ВСМ в Германии был открыт в 1991 году, в Испании – в 1992 году (Мадрид – Севилья). В 1994 году французские поезда TGV соединили Францию, Бельгию и Великобританию (до Лондона поезда пошли в 2007 году). К настоящему моменту ВСМ в Европе имеют протяженность свыше 4 тыс. км.
3.3 Высокоскоростные магистрали Японии
Первая высокоскоростная железная дорога появилась в Японии. Предпосылкой явилось то, что 1950-х годах резко обострилась транспортная ситуация между Токио и Осака.
1 октября 1964 года была запущена в эксплуатацию первая в мире ВСМ. Ей присвоили название «Токайдо», протяжённость трассы составляла 515,4 км, а максимальная допустимая скорость поездов 210 км/ч. Уже в 1967 году дорога стала приносить прибыль, а к 1971 полностью окупила затраты на строительство. 14 марта 1992 года был введён в эксплуатацию Нодзоми – это самый быстрый маршрут высокоскоростных поездов на линиях синкансэна Токайдо и Санъё.
Путь от станции Токио до станции Син-Осака (515,4 км) занимает 2 часа 25 минут.
В настоящее время на линии Санъё-синкансэн на поездах 700-й серии маршрутная скорость составляет 285 км/ч, а на поездах 500-й и N700-й серий – 300 км/ч.
Поезда маршрута Нодзоми занимают ведущее место по скорости среди коммерчески эксплуатируемых в мире поездов (после шанхайского маглева и высокоскоростных поездов на линии Ухань – Гуанчжоу в Китае).
В итоге за 40 лет эксплуатации суммарный объем перевезенных пассажиров по ВСМ Японии приблизился к 7 млрд. человек, доля авиасообщения на линии "Токайдо" снизилась до 20 % от общего пассажиропотока, а сама система высокоскоростных железных дорог стала предметом национальной гордости японцев.
3.4 ВСМ Франции
Производством поездов для TGV занялся Alstom. Французы, в отличие от японцев, использующих принцип распределенной тяги (каждый вагон – моторный), начали выпуск поездов постоянного формирования с локомотивной тягой. Два электровоза размещаются по концам поезда, между ними располагаются сочлененные прицепные вагоны на промежуточных тележках. Возможность двигаться как на постоянном, так и на переменном токе расширила полигон курсирования TGV на всю сеть национальных железных дорог, а также в сопредельные страны. За 30 лет во Франции было создано более десяти модификаций высокоскоростных поездов. Скорости выросли с 270 до 574,7 км/ч. Последний рекорд был поставлен с помощью новой технологии AGV (automotrice a grande vitesse – "высокоскоростной самодвижущийся вагон"), которая заключается в использовании распределенной тяги с расположением моторных тележек под полом между пассажирскими вагонами. Это стало возможным с появлением современных синхронных двигателей с постоянными магнитами. Эксплуатационная скорость таких поездов будет составлять 360 км/ч, а за счет снижения массы состава экономия составит до 30 % по сравнению с классическими TGV.
Впервые идея создания TGV возникла в 1960-е годы в ответ на строительство Японией скоростной сети Синкансэн (1959 год). Поезд был сделан сочленённым, то есть соседние вагоны имели общую тележку, которая позволяла вагонам двигаться свободно друг от друга. В1976 году Французское правительство выделило деньги на крупномасштабную реализацию проекта TGV, и вскоре началось строительство первой скоростной линии LGV Sud-Est (фр. ligne a grande vitesse — скоростная линия Юго-восток).
27 сентября 1981 г было открыто пассажирское сообщение TGV между Парижем и Лионом. TGV был значительно быстрее обычных поездов, автомобилей и даже самолётов. Вскоре была открыта линия LGV Атлантика до Тура и Ле Мана (строительство началось в 1985, движение открыто в 1989); LGV Северная Европа в сторону Кале и бельгийской границы (строительство началось в 1989, движение открыто в 1993); LGV Рона-Альпы стало продолжением линии LGV Юго-Восток, продлив её до Баланса (строительство началось в 1990, движение открыто в 1992). В 2001 году открылось движение по LGV Средиземноморье до Марселя. В 2006 построена линия LGV Восток, которая связала Париж и Страсбург. Скоростные линии, основанные на технологии TGV, были построены в Бельгии, Нидерландах и Великобритании – все они соединены с французской сетью. Сообщение Eurostar открылось в 1994 году, соединив континентальную Европу с Лондоном через Евротоннель. Эта линия частично использует LGV Северная Европа во Франции. Первый этап строительства скоростной линии в Великобритании (CTRL) был завершён в 2003 году. Второй этап был закончен 14 ноября 2007 года. Теперь самые быстрые поезда проходят маршрут от Лондона до Парижа всего за 2 часа 15 минут, а маршрут Лондон – Брюссель – за 1 час 51 мин.
28 ноября 2003 года TGV перевёз своего миллиардного пассажира с начала движения в 1981 году. На первом месте по числу перевезённых пассажиров среди скоростных линий находится Синкансэн (5 миллиардов пассажиров в 2000 году).
3.4.1 Сигнальная система
Поскольку поезда TGV развивают слишком большую скорость, чтобы машинист успел заметить и среагировать на сигнал обычного светофора, для сигнализации на LGV используется система АЛС/АРС под названием TVM (фр. Transmission Voie-Machine – связь путь-поезд). Информация к поездам передаётся по рельсам и содержит сведения о требуемом скоростном режиме, сигналах и другие данные, которые машинист видит на приборной доске. Высокая степень автоматизации не отбирает управления поезда из рук машиниста, однако в случае ошибки человека имеется гарантия, что поезд вовремя успеет затормозить.
Линия поделена на сигнальные блоки длиной, примерно, в 1500 м, границы которых отмечены голубыми знаками со вписанным жёлтым треугольником. Панель приборов показывает максимально допустимую скорость на данном блоке, а также целевую скорость на следующих. Максимальная скорость зависит от многочисленных факторов: близости впереди идущего поезда (скорость должна выбираться так, чтобы тормозной путь при экстренном торможении не превышал расстояния до препятствия), положения стрелок, базовых ограничений на трассе, максимальной скорости самого поезда, а также дистанции до конца линии LGV. Так как тормозной путь поезда слишком велик, и он не сможет остановиться в пределах одного сигнального блока, машиниста предупреждают о приближающемся красном сигнале заранее, за несколько блоков. На LGV действует разрешительная сигнальная система; машинист имеет право въезжать в занятый сигнальный блок без разрешения диспетчера. Скорость в таких случаях ограничена 30 км/ч и в случае, если скорость превышает 35 км/ч, срабатывает экстренное торможение, и поезд останавливается. Если табличка границы сигнального блока сопровождается знаком NF, сигнальный блок не является разрешительным, и машинист должен сперва получить разрешение у диспетчера для того, чтобы продолжать движение. Если диспетчер установил маршрут и дал разрешение, на приборной панели загорается белая лампа. Машинист подтверждает то, что принял разрешение нажатием кнопки на панели. Эта кнопка отключает экстренное торможение, которое бы сработало, если бы поезд без разрешения въехал в сигнальный блок.
Когда поезд въезжает на скоростную линию с обычной французской линии, или покидает её, он проезжает контур, который автоматически переключает индикаторы приборной доски машиниста на соответствующую сигнальную систему. К примеру, если поезд покидает TGV и въезжает на обычную французскую линию (ligne classique), система TVM будет отключена, и включится обычная система.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
