окончательное определение потребного количества маневровых локомотивов;

нормирование оборота вагонов на станции.

Для составления суточного плана-графика используются следующие данные:

схема станции с примыкающими подъездными путями;

график прибытия передаточных поездов и маршрутов;

план формирования передаточных поездов и маршрутов;

нормы времени на выполнение маневровых операций;

договоры на эксплуатацию путей необщего пользования и подачу и уборку вагонов;

таблица разложения прибывших поездов;

нормы времени на выполнение грузовых операций.

Сверху сетки графика стрелкой указывается время прибытия или отправления поездов в часах и мин, а также номер каждого поезда. Далее на сетку накладывается линия, изображающая последовательный ход выполнения операций по обработке как самого поезда так и отдельных вагонов на технических путях станции, на всех грузовых фронтах грузового двора и путях необщего пользования.

Сначала показывается обработка поезда на путях прибытия, затем расформирование его на группы в соответствии с разложением. Далее отдельные группы вагонов подаются под выгрузку или погрузку. После погрузки партия вагонов выводится на пути накопления и формируется в поезда, которые отправляются со станции. Если окажется избыток порожних вагонов, не используемых под погрузку, то они выводятся на путь накопления порожних вагонов по отправлению и затем отправляются со станции.

При построении суточного плана-графика используются условные обозначения, которые приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Условные обозначения суточного плана-графика

Условное обозначение	Что обозначает
	Прибытие и обработка поездов
	Уборка вагонов
	Подача вагонов
	Расформирование составов
	Формирование составов
	Перестановка вагонов
	Расстановка - сборка вагонов
	Обработка поездов и отправление
	Погрузка вагонов
	Выгрузка вагонов
	Накопление вагонов

4.3 Перевозки массовых навалочных грузов

К массовым навалочным грузам относятся каменный уголь, торф, руда, кокс, строительные материалы, шлаки и другие, перевозимые повагонными или маршрутными отправками без счета мест. При этом в графе накладной «Количество мест» пишут слово «Навалом». Навалочные грузы в отдельных случаях отправители предъявляют к доставке счетом мест, например, если количество их в повагонной отправке не превышает 1500, а лесные грузы, погруженные на открытом подвижном составе в один штабель, -- 100 шт. и в два штабеля --.200 шт. По условиям перевозки навалочные грузы делят на две основные группы: не требующие защиты от атмосферных осадков и распыления, а также крытых помещений для хранения яри приеме и выдаче (каменный уголь, кокс, руда, флюсы, торф, дрова, кирпич, строительные материалы минерального происхождения, лес, черные металлы, металлолом и др.). В основной массе эти грузы доставляют на открытом подвижном составе; подверженные порче от атмосферных осадков, распылению и загрязнению (цемент, известь, алебастр, минеральные удобрения, соль и др.). Их доставляют в крытых вагонах, для хранения необходимы крытые помещения.

Перед погрузкой навалочных грузов без упаковки в крытых вагонах устанавливают заграждения дверных проемов: щиты, доски, горбыли, затаренные грузы и др. Заграждения могут быть и из крафтбумаги. Они обеспечивают сохранность грузов и не допускают их навала на двери. При погрузке пылящих и сыпучих грузов в неупакованном виде для защиты букс (кроме вагонов с роликовыми подшипниками) требуется установка на них специальных фартуков. Это имеет важное значение для обеспечения безопасности движения поездов. Устанавливает фартуки грузоотправитель под наблюдением работника железной дороги. После выгрузки некоторых грузов обязательна промывка вагонов, если она предусмотрена правилами перевозок. Промывку вагонов выполняет грузополучатель или железная дорога за его счет.

Руды и рудные концентраты.

Основную долю в общих перевозках руды занимает железная руда, являющаяся основным сырьем для производства черного металла. Качество ее повышается посредством обогащения -- механического или химического удаления примесей на специальных обогатительных фабриках, продукция которых -- рудные концентраты. Кроме железных руд, в больших размерах добывается марганцевая руда и руды цветных металлов. На организацию перевозок, погрузки, выгрузки и хранения руды влияют в первую очередь такие ее свойства, как кусковатость, содержание мелочи, влажность, объемный вес и прочность отдельных кусков. Условия перевозок в основном такие же, как и угля. Так как руды и их концентраты отправляют из ограниченного числа пунктов и выгружают в пунктах; массового потребления, то доставляют их преимущественно отправительскими, маршрутами, а на отдельных направлениях -- кольцевыми маршрутами, сформированными из специального подвижного состава (с глухим полом). Основную массу руды доставляют в саморазгружающихся большегрузных вагонах, на короткие расстояния -- в думпкарах, на более дальние -- в полувагонах и незначительную часть -- на платформах, Грузоподъемность вагона используется полностью.

4.3.1 Характеристика перевозимого груза

Железные руды -- железо, входит в большем или меньшем количестве в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием Ж. руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодою в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Ж. руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу Ж. руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислый соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых, главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разность красные железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железняк и его разность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную с другими минералами, не содержащими железа, как напр. с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно; хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически. Способ и время происхождения Ж. руд чрезвычайно разнообразны. Одни из рудных минералов, как напр. магнитный железняк и, может быть, отчасти железный блеск, в особенном изобилии залегающие в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, представляют, по всей вероятности, первичные продукты -- результат первоначального отвердевания земной коры. К первичным же минералам, непосредственно выкристаллизовавшимся из расплавленной массы, относится магнитный железняк, зерна и кристаллы которого встречаются во всех без исключения изверженных горных породах от самых древних гранитов до современных базальтовых лав. Как непосредственные продукты первоначальных слоев земной коры -- гнейсы и кристаллические сланцы, так и изверженные горные породы, заключающие, помимо рудных, много других минералов, в более или менее значительном количестве содержащих железо, послужили материалом, из которого, при дальнейшей химической и механической переработке в природы, произошли вторичные скопления Ж. руд, то выполняющих трещины и пустоты в горных породах, то образующих обширные и мощные пласты среди осадочных образований, то неправильные гнёзда и залежи метаморфического происхождения, каковы в особенности месторождения бурых железняков и сферосидеритов. Образование таких вторичных месторождений -- результат изменения и разрушения более древних пород деятельностью атмосферных агентов, а главным образом деятельностью наземных и подземных вод и водных растворов, совершалось во все периоды жизни земли, происходит весьма энергично и в настоящее время. Тем не менее, большинство Ж. руд залегает среди наиболее древних геологических образований палеозойской и особенно архейской группы, в которых метаморфическая деятельность проявлялась особенно энергично, вследствие особых условий их образования. Многоразличны и формы залегания Ж. руд. Они являются как в осадочных, так и в изверженных породах то в виде жил, вкрапленников, гнезд или штоков, пластов, залежей, поверхностных масс, то даже в виде россыпей и рыхлых механических осадков. Все руды тесно связаны с известняками, доломитами и рухляками девонской, каменноугольной и пермской систем и образуют различных размеров гнезда и пластообразные залежи, образовавшиеся гидрохимическим путем -- действием железосодержащих растворов на известковые породы. Первичною рудою должны считаться сферосидериты, из которых путем выветривания произошли бурые железняки.

4.3.2 Механизированная доставка руды

Механизированная доставка включает в себя погрузку (совмещаемую с выпуском после самотечной доставки), собственно доставку и разгрузку. Возможны случаи, когда доставка заключается только в погрузке в транспортные средства. При механизированной доставке применяют либо только погрузочные машины (погрузка в транспорт), либо комплексы погрузочных и саморазгружающихся доставочных машин, либо, комбинированное погрузочно-доставочное оборудование. Доставка руды вибропитателями. На рудниках, разрабатывающих металлические руды, погрузку руды непосредственно в транспортные средства применяют при очистной выемке довольно широко. Основным видом погрузочного оборудования при этом являются установки непрерывного действия - питатели (главным образом, вибрационные), выпускающие руду из воронок или траншей и грузящие ее в вагоны электровозного транспорта.

Питатели применяют при взрывной отбойке руды для следующих целей:

* для донного выпуска руды в вагон, автосамосвал, рудоспуск, на конвейер или в скреперный штрек;

* для торцевого выпуска руды на конвейер;

* вместо люка для погрузки руды из рудоспусков в вагон.



Так ведут работы на большинстве рудников, добывающих железную руду, и многих рудниках цветной металлургии. Основные типы вибрационных питателей - ВДПУ ("Сибирячка") и ВВДР. Часовая производительность питателей достигает 150 т, сменная изменяется от 300 до 2500 т. Под действием вибрации насыпные материалы приобретают свойство текучести, так как в них уменьшается внутреннее сопротивление. Колебания лотка бывают направленные, подбрасывающие материал в направлении перемещения, и ненаправленные. При донном выпуске вибропитатели работают непосредственно под выпускной выработкой. Один питатель устанавливают на одну или две выпускные выработки в первом случае питатель работает под завалом, во втором руда на питатель поступает с боков. Погрузка питателями из очистного пространства в длинные рудоспуски и в автосамосвалы впервые применена на Тырныаузском руднике. Широко используют виброкомплексы. Комплексы, состоящие из оборудования непрерывного действия - вибропитателей и виброконвейеров, применяют на некоторых рудниках цветной металлургии Казахстана (Зыряновский ГОК). Питатель, посредством которого осуществляют выпуск из торца выработки, работает под завалом руды. Перед подвиганием забоя виброконвейер, расположенный после питателя, укорачивают на одну - две секции, а сам вибропитатель вытягивают гидродомкратами из-под завала и "надвигают" на укороченный конвейер. Вследствие значительной трудоемкости монтажно-демонтажных работ и большого расхода металла комплекс вибропитатель - виброконвейер выгодно применять, если запасы руды, приходящиеся на него, превышают 35 - 40 тыс. т.

На многих рудниках также применяется конвейерная доставка. Широкое распространение конвейерная доставка получила первоначально в СССР на калийных рудниках за счет вытеснения самоходных вагонов. В США на калийных рудниках применяют передвижные телескопические конвейеры, доставляющие руду от комбайна до магистрального конвейера. Достоинства: высокая производительность; независимость производительности от расстояния доставки, что дает возможность сократить число рудоспусков и пунктов перегрузки; относительно небольшое (4 - 6 м2) сечение конвейерных выработок; непрерывная работа; благоприятные условия для автоматизации работ. Однако конвейеры нуждаются в дополнительных машинах или устройствах для загрузки; конвейеры надежно работают лишь при малой и средней крепости руды; требуются повышенные монтажные расходы; конвейер загромождает выработку, что затрудняет механизацию вспомогательных работ. В зависимости от способа разработки и различных условий на месторождениях применяют несколько типов конвейеров. При взрывной отбойке конвейеры применяют главным образом вибрационные, реже скребковые и ленточные, внедряются ленточно-тележные конвейеры. Вибрационные конвейеры загружаются вибропитателями - одним питателем с торца при торцевом выпуске или несколькими с боков при донном выпуске - и доставляют руду в рудоспуск. Скребковые конвейеры могут работать под завалом. Используют их преимущественно при малой и средней крепости руды для доставки к рудоспуску непосредственно из - под выпускных отверстий, а также для перемещения по аккумулирующим выработкам. При большой длине аккумулирующей выработки (от 50 м и более) устанавливают последовательно 2 - 3 конвейера. Скребковыми конвейерами доставляют руду также по очистному пространству вдоль забоя в маломощных пологих залежах. Ленточные конвейеры загружаются вибропитателями. Конвейеры обычного типа удовлетворительно (т. е. без интенсивного износа) работают при крупности руды не более 200 мм. Поэтому ими доставляют лишь сравнительно мягкие руды, отбитые механическим способом, а при крепкой руде используют только с предварительным дроблением руды до 100 - 200 мм. На доставке руды ленточные конвейеры обычного типа применяют, главным образом, в аккумулирующих выработках при крупности руды до 200 - 300 мм. Для доставки крупнокусковой руды и ее транспортирования создан ленточно-тележный конвейер (рис. 9.23.).



Тяговым органом служит сама лента, а опорами - тележки, которые перемещаются по рельсам и соединены между собой бесконечной цепью, фиксирующей их взаимное расположение. Такой конвейер с лентой шириной 1200 мм испытан в подземных условиях на руднике комбината «Апатит» при доставке руды с коэффициентом крепости 6 - 8 (кондиционный размер кусков 1000 - 1200 мм). Загружали конвейер в одном из нескольких имеющихся пунктов двумя вибропитателями с двух противоположных сторон. Скребковые и обычной конструкции ленточные конвейеры наиболее эффективно используются при механической отбойке руды. Скребковые конвейеры применяют также в аккумулирующих выработках и в маломощных пологих залежах. Конвейеры вибрационные целесообразно применять в комплексе с вибропитателями в условиях, благоприятных для применения этих питателей.

Широкое распространение получили на рудниках цветной металлургии комплексы из самоходных погрузочных и доставочных машин. Например, на рудниках Жезказганского и Ачисайского комбинатов в Казахстане применяют комплексы экскаватор - автосамосвал, погрузочная машина с нагребающими лапами типа ПНБ - автосамосвал. На Тырныаузском вольфрамо - молибденовом комбинате успешно используют комплекс вибропитатель - автосамосвал. Производительность этих комплексов в зависимости от длины доставки достигает до 800 - 1200 т/смену. На рудниках Жезказганского ГМК при доставке в очистном пространстве хорошо зарекомендовали себя комплексы, состоящие из ковшового погрузчика с ковшом вместимостью 3 - 4 м3 и автосамосвала. Комплексы погрузочная машина - автосамосвал применяют для доставки руды по очистному пространству высотой не менее 3 м - при погрузке руды погрузочными машинами типа ПНБ и высотой не менее 5 м при погрузке экскаваторами и ковшовыми погрузчиками. Длина доставки автосамосвалами - 400 - 1000м.

К погрузо-доставочному оборудованию относят скреперные установки, самоходные погрузо-доставочные (ПД) и погрузочно-транспортные (ПТ) машины.

Скреперные установки вследствие конструктивной простоты и невысокой стоимости являются на многих, особенно небольших рудниках, наиболее распространенным оборудованием для доставки руды (рис. 9.24.).



Длительному применению скреперной доставки способствовали совмещение ее с погрузкой, простота устройства, расположение скреперной лебедки на значительном расстоянии от мест взрывных работ, меньшие затраты на перенос и монтаж по сравнению с конвейером.

Руду доставляют скрепером, как по очистному пространству, так и по подготовительным выработкам, скреперным штрекам или ортам, в которые из очистного пространства она поступает под собственным весом.

Руду скреперуют в рудоспуски или в вагоны через погрузочный полок, в последнем случае погрузку вагонов называют безлюковой.

Их успешно применяют на железорудных рудниках Кривбасса, Урала, на рудниках цветной металлургии. Скреперные установки используют для доставки руды по почве залежи в открытом очистном пространстве при углах падения до 30 - 40°, по специальным выработкам при донном выпуске, а также по почве заходок или по настилам в узких забоях маломощных рудных тел крутого падения. Производительность скреперных установок составляет от 20 до 350 т/смену. Маломощные скреперные установки применяют в узких забоях, небольшой мощности залежах и при ограниченном поперечном сечении доставочных выработок. Мощные установки обычно используют при донном выпуске в рудных телах значительной мощности. Руду скреперуют на расстояние 10 - 30 м в рудоспуск или через полок (настил с грохотом) непосредственно в вагоны (рис. 9.24.). Иногда руду под уклон скреперуют мощными установками на расстояние до 150 м и более. В целом использование скреперных установок наиболее эффективно при разработке маломощных рудных тел, залежей с малыми запасами, расположенными на некотором расстоянии от основных запасов шахтного поля, а также на рудниках с невысокой годовой производительностью и при разработке неустойчивых руд, когда необходимо проведение выработок минимального поперечного сечения, в которых не может работать другое (например, самоходное) оборудование.

Скреперы применяют гребковые, ящичные и совковые. Гребковые бывают жесткие и шарнирно складывающиеся (при обратном ходе). Каждый из этих типов скреперов может быть односекционным и многосекционным. При крепкой руде хорошо работают шарнирно складывающиеся скреперы, в частности, литые из марганцовистой стали. Они захватывают больше руды (при работе в скреперных выработках перемещают руду по всей ширине выработки); при обратном (холостом) ходе ковш, благодаря тому, что задняя стенка складывается, испытывает значительно меньшее сопротивление, реже опрокидывается и может пройти через небольшой просвет под кровлей выработки над навалом руды.

Существуют различные схемы скреперования. При скреперовании по прямой используют двухбарабанные лебедки, при скреперовании под углом двух и трехбарабанные, а в широких камерах - трехбарабанные. При доставке руды под углом, т. е. последовательно по двум выработкам, из которых одна расположена под углом (обычно прямым) к другой, применяют либо две двухбарабанные лебедки (по одной в каждой выработке), работающие последовательно, либо одну двух или трехбарабанную (рис. 9.25.).

При двухбарабанной лебедке сначала скреперуют «из-за угла» при двух концевых блочках с разъемными крюками, затем с дальнего концевого блочка снимают канат, оставляют его на одном, ближнем, концевом блочке и скреперуют руду к лебедке.

При использовании трехбарабанной лебедки перемещают наполненный скрепер с помощью одного головного каната по первой выработке, а с помощью другого -- по второй. Наиболее универсальные виды самоходного оборудования для доставки руды - погрузо-доставочные (ПД) и погрузочно-транспортные (ПТ) машины. В настоящее время выпускают несколько типоразмеров такого оборудования. Например, машины типа ПД имеют грузоподъемность от 2 до 12 т (5 типоразмеров), а машины типа ПТ - от 2,5 до 20 т (5 типоразмеров). Скорость движения машин ПД и ПТ составляет в среднем 6 - 10 км/ч из-за сложности трассы и неровности почвы доставочных выработок, которые к тому же нередко имеют уклон до 10 - 12°.

Производительность ПДМ и ПТМ снижается при увеличении длины доставки (рис. 9.26.). В зависимости от грузоподъемности (вместимости ковша) машин типа ПД оптимальная длина доставки изменяется от 50 - 80 до 250 - 300 м. При этом их производительность может достигать 600 - 1200 т/смену. Машины типа ПТМ при одинаковой грузоподъемности с ПДМ имеют меньшие размеры и могут проходить по выработкам меньшего поперечного сечения. Их выгоднее применять при длине доставки от 100 до 500 м и более мелком дроблении руды, так как вместимость их ковша в несколько раз меньше, чем у ПДМ. Область применения погрузо-доставочных машин довольно обширна. Их используют при доставке руды по очистному пространству в маломощных пологих и наклонных залежах с углами падения до 20 - 25° (при наличии уклонов для движения машин с углом до 10 - 15°). Их применяют при разработке наклонных и крутых залежей различной мощности (от 4 до 60 м и более) при скважинной отбойке и донном выпуске руды, а также для доставки непосредственно в забоях при шпуровой отбойке, однако их использование возможно, как правило, в устойчивых рудах и породах, так как для движения этих машин нужны выработки с площадью поперечного сечения от 7 до 14 м2.



В производственном процессе доставки можно выделить несколько рабочих процессов. Первоначально происходит загрузка ковша. При загрузке машина опущенным ковшом зачерпывает руду из навала на уровне почвы выработки. Затем ковш приподнимается, и машина перемещает рудную массу к месту погрузки в транспортное средство или разгрузки в рудоспуск. На ряде рудников на доставке используют только ковшовые погрузо-доставочные машины. Иногда необходимо применение автосамосвалов на доставке, что обусловлено увеличением её длины; это ведёт к снижению себестоимости данного производственного процесса.

Машины типа ПТ применяют в стесненных забоях (типа проходческих) при шпуровой отбойке руды. Использование погрузо-доставочных и погрузо-транспортных машин, в которых один оператор, выгоднее комплексов из погрузочных и доставочных машин при оптимальных длинах доставки.
Ширину выработок для движения самоходных машин принимают на 1 м шире самой машины, если в этой выработке не присутствуют постоянно люди. При наличии в выработке людей ее ширину принимают на 1,5 - 1,7 м шире самой машины, оставляя с одной стороны проход в 1 - 1,2 м.

4.4 Улучшение взаимодействия подвижного состава и пути

Первостепенными задачами железных дорог являются наращивание объема перевозок, и получение адекватной прибыли. Проблема состоит в том, что развитие бизнеса невозможно без улучшения обслуживания клиентуры, а это требует капитальных вложений, которые, в свою очередь, необходимо быстро окупать. Для этого необходимо увеличить провозную способность магистральных линий, на которых концентрируется большая часть грузопотоков. Одним из способов достижения этих целей является повышение осевых нагрузок, что связано с ужесточением требований к состоянию пути и искусственных сооружений, совершенствованием их текущего содержания и, соответственно, с увеличением затрат. С точки зрения выживаемости железных дорог как отрасли экономики это означает, что, несмотря на принимаемые меры по повышению производительности и снижению издержек с целью улучшения финансового положения, в настоящее время большинство железнодорожных компаний не в состоянии обеспечить своевременную окупаемость капитальных вложений. Для изменения ситуации в отрасли в лучшую сторону путем повышения осевых нагрузок и тем самым увеличения грузооборота на основных магистральных линиях железные дороги могут выбрать два решения: применить технологии, позволяющие ослабить напряженное состояние в зоне контакта колесо -- рельс и повысить сопротивляемость инфраструктуры увеличивающимся нагрузкам с одновременным управлением ее характеристиками по несущей способности. Исторически обеспечивали возможность эксплуатации подвижного состава с более высокими осевыми нагрузками путем повышения прочности путевой структуры, что требует больших капитальных вложений и не всегда эффективно в разных условиях эксплуатации. В настоящее время приоритетным представляется путь ослабления напряженного состояния во взаимодействии колеса и рельса. Рассматриваются четыре основных аспекта достижения поставленной цели:

· снижение уровня поперечных сил;

· снижение статических и динамических (в том числе ударных) вертикальных нагрузок;

· снижение контактных напряжений в колесах и рельсах;

· улучшение динамических характеристик подвижного состава.

Использование имеющихся в распоряжении железных дорог технических новшеств или их сочетаний в любом из этих аспектов в разной степени изменяет энергетическую картину контакта и, соответственно, износ контактирующих тел. В таблице показано, как использование того или иного новшества положительно сказывается в одном или нескольких аспектах рассматриваемой проблемы, что объясняет больший или меньший интерес, проявляемый к этим новшествам.

Значимость разных технических решений для улучшения взаимодействия подвижного состава и пути.

Техническое решение	Аспект проблемы
	Снижение поперечных нагрузок	Снижение вертикальных нагрузок	Снижение контактных напряжений	Улучшение динамики подвижного состава
Совершенствование рессорного подвешивания	+		+
Смазывание рельсов и колес	+		+	+
Смазывание шкворневого узла	+		+
Оптимизация профиля рельсов	+		+	+
Оптимизация профиля колес	+	+	+	+
Мониторинг взаимодействия подвижного состава и пути	+	+	+	+
Улучшение геометрии пути		+
Улучшение состояния тележек	+		+

Ниже рассмотрено влияние некоторых технических решений на взаимодействие подвижного состава и пути.

Совершенствование рессорного подвешивания

Тележки грузовых вагонов со стандартным рессорным подвешиванием не оснащены направляющими устройствами, вследствие чего при движении в кривых могут возникать большие поперечные силы, приводящие к быстрому износу рельсов, колес и иных конструктивных элементов тележек. Усовершенствование компонентов рессорного подвешивания, работающих в вертикальном и поперечном направлениях, и их связей между собой улучшает динамические характеристики подвижного состава и снижает поперечные силы, что способствует лучшему вписыванию в кривые. Согласно сведениям, полученным в ходе реализации стратегической исследовательской программы AAR, испытания на полигоне ускоренных эксплуатационных испытаний (FAST) Центра транспортных технологий (TTC) в Пуэбло, штат Колорадо, а также в условиях регулярного движения на действующих линиях подтвердили достоинства вагонов с усовершенствованными тележками в перевозках массовых грузов и смешанных.

Лубрикация рельсов

Cмазывание поверхности катания головки рельсов снижает уровень поперечных нагрузок, но не износ рабочей грани головки. И наоборот, смазывание рабочей грани уменьшает ее износ, но не влияет на величину поперечных нагрузок. Для всестороннего использования преимуществ лубрикации железные дороги должны дополнить напольные лубрикаторы, наносящие смазочный материал на рабочую грань головки рельсов, бортовыми и напольными устройствами регулирования трения на поверхности катания. На основе практического опыта и результатов исследований TTC разработал рекомендации по оптимизации смазывания рельсов и колес. Отмечено, что для контроля и управления эффективностью лубрикации необходимо использовать высокоскоростные трибометры. В настоящее время продолжаются исследования и эксперименты по решению оставшихся проблем, касающихся методологии лубрикации, надежности применяемых систем и распределения смазки, финансируемые AAR и Федеральной железнодорожной администрацией (FRA).

Смазывание шкворневого узла

Когда подвижной состав входит в переходную кривую, тележка должна поворачиваться относительно кузова вагона, чтобы следовать очертаниям кривой. Этот поворот обеспечивается системой сил, возникающих в зоне контакта колес и рельсов. Сопротивление сухого трения между шкворнем рамы кузова и подпятником шкворневой балки тележки увеличивает момент поворота тележки, для преодоления которого, в свою очередь, необходимо наличие более высоких поперечных и продольных сил во взаимодействии колеса и рельса. Трехэлементные тележки без первой (надбуксовой) ступени рессорного подвешивания и с низким сопротивлением межосевому сдвигу при движении в кривых могут перекашиваться с возникновением повышенных поперечных сил как у передней, так и у задней по направлению движения колесной пары. Суммарные силы распора колеи могут привести к повышению напряжений в рельсовых скреплениях. Смазывание шкворневого узла снижает сопротивление повороту тележки и улучшает вписывание в кривые при одновременном уменьшении распирающих сил. Эксплуатационные преимущества смазывания шкворневого узла широко используются на железных дорогах, и для повышения его эффективности TTC в настоящее время испытывает более долговечные смазочные материалы, а также изыскивает оптимальную периодичность смазывания.

Оптимизация профиля рельсов

Образование оптимального профиля рельсов и его сохранение способствуют снижению поперечных сил и напряжений во взаимодействии колеса и рельса и ослабляют динамическое воздействие подвижного состава на путь. Вместе с тем выполненные TTC расчеты на математической модели и натурные эксперименты показали, что шлифование рабочей выкружки головки наружного рельса кривых создает условия для возникновения жесткого двухточечного контакта колесо -- рельс, снижает способность вагонных тележек к самоустановке и ведет к перекашиванию тележки. Однако недавнее обследование показало, что некоторые железные дороги продолжают шлифовать рабочую выкружку наружного рельса. По этой причине TTC на основе изучения опыта и результатов исследований выработал рекомендации железным дорогам по оптимизации и сохранению профиля рельсов. В рекомендациях отражены следующие аспекты:

· профилактическое местное и специальное шлифование рельсов;

· шлифование внутренних рельсов кривых, изготовленных из улучшенной стали методом непрерывного литья, для образования и поддержания радиуса поверхности катания головки рельсов в пределах 178 - 254 мм и сглаживания наружной выкружки головки во избежание повреждения колесами с большим износом по прокату;

· шлифование наружных рельсов кривых для сглаживания рабочей выкружки головки в целях обеспечения ее естественного износа;

· легкое шлифование внутренней выкружки стандартных рельсов и исключение какого-либо другого шлифования, которое приводит к жесткому двухточечному контакту между колесами и рельсами в кривых;

· шлифование после пропуска 25 млн. т брутто поездной нагрузки (как минимум) в случае отсутствия каких-либо иных факторов.

TTC проводил дополнительные исследования по автоматизации расчетов контактных напряжений в рельсе и определению их пороговых значений, ниже которых интенсивность нарастания усталости и износа резко снижается. Первые результаты показывают, что с помощью разработанного программного обеспечения можно определить очертания профиля рельса, которые чреваты повышением риска возникновения повреждений контактно-усталостного происхождения.

Оптимизация профиля колес

Колеса, имеющие значительный износ по прокату, препятствуют ориентированию тележек в колее, вызывают распор колеи, повреждения внутреннего рельса кривых и элементов стрелочных переводов. Такие колеса, а также колеса с утоненным гребнем в кривых с изношенными рельсами могут вызвать высокие контактные напряжения вследствие несогласованности профилей колеса и рельса. Колеса с дефектами на поверхности катания являются причиной возникновения ударных нагрузок, также вызывающих повреждения компонентов пути и подвижного состава. Математическое моделирование и натурные испытания выявили и позволили количественно оценить отрицательное влияние колес с прокатом на установку тележек в кривых. Поэтому было предложено ужесточить требования по изъятию из эксплуатации сильно изношенных и дефектных колес. Однако соглашения о таком ужесточении достичь не удалось, потому что для данного случая не узаконен порядок распределения доходов и расходов между компаниями -- владельцами вагонов и операторами. Следующей задачей стал пересмотр руководящих документов по содержанию колеи в связи с обращением подвижного состава с изношенными и поврежденными колесами и по оптимизации схемы изъятия таких колес из эксплуатации. AAR и TTC вели исследования с целью определения выгод экономических и с точки зрения безопасности движения, получаемых от своевременного изъятия дефектных колес, и достижения консенсуса по данному вопросу между причастными сторонами в железнодорожной отрасли.

Проблемой также является ударное воздействие колес на путь. Оно сокращает срок службы шпал (особенно железобетонных) и самих колес, увеличивает затраты на текущее содержание и замену рельсовых скреплений, вызывает изломы рельсов в холодное время, расстраивает элементы ходовой части подвижного состава, в частности рычажных тормозных передач, и повышает сопротивление движению поездов. Исследования AAR и TTC, проведенные в 1989 - 1993 гг., показали, что при использовании датчиков ударных нагрузок можно измерять обусловленные неровностями поверхности катания ударные воздействия колес на рельсы и на основе результатов этих измерений вырабатывать критерии изъятия дефектных колес из эксплуатации. С опорой на результаты многочисленных испытаний, касающихся взаимодействия пути и подвижного состава, и на статистическую информацию, полученную при использовании датчиков динамических нагрузок в условиях реальной эксплуатации, был выполнен скрупулезный экономический анализ с целью выявления потенциальных преимуществ и недостатков изъятия колес с высоким ударным воздействием на рельсы. Результаты анализа подтвердили, что экономически оптимальная пороговая динамическая нагрузка для изъятия таких колес составляет 38,25 т при статической нагрузке от колеса, равной 15 т. В январе 1993 г. механический комитет AAR рекомендовал изымать из эксплуатации колеса, оказывающие на рельсы динамическую нагрузку, превышающую 45 т. В 2001 г. этот же комитет понизил пороговое значение динамической нагрузки до 40,5 т и рекомендовал изымать все колеса с более высокими динамическими нагрузками, обусловленными любыми дефектами на поверхности катания.

Развертывание сетевых систем

Системы мониторинга состояния подвижного состава и пути, такие, например, как с применением датчиков состояния тележек, выявляют вагоны, оказывающие на путь высокие поперечные нагрузки. Положительный эффект применения этих датчиков документально подтвержден. В TTC с участием представителей многих железных дорог разработаны критерии оценки ходовых характеристик вагонных тележек. В настоящее время продолжаются работы по уточнению этих критериев с установкой датчиков на большое число находящихся в регулярной эксплуатации вагонов и последующим сбором и анализом информации об износе компонентов тележек. Как отмечалось, датчики динамического воздействия колес на путь выявляют вагоны, которые необходимо срочно осмотреть и при необходимости вывести из эксплуатации. Такие датчики, которые в настоящее время стали коммерчески доступными, широко используются на грузовых железных дорогах Северной Америки в соответствии с действующим с 1994 г. руководящим документом AAR 41as о критериях изъятия колес на основе показаний детекторов. Железные дороги получают существенную экономию за счет увеличения срока службы колес и рельсов. Системы мониторинга состояния профиля колес обеспечивают автоматизированное выявление колес с износом по прокату и утоненным гребнем. Своевременное изъятие из эксплуатации колес с большим прокатом позволяет снизить контактные напряжения во внутреннем рельсе кривых и в элементах стрелочных переводов. Предварительные результаты испытаний трех коммерчески доступных систем мониторинга профиля колес показали, что многокамерная лазерная система мониторинга имеет благоприятные перспективы внедрения благодаря высокой точности измерений толщины и высоты гребня, толщины обода колес и глубины проката. Железные дороги постоянно ищут возможности использования передовых технологий для повышения безопасности движения поездов. Они вкладывают средства в приобретение датчиков и измерительных систем разных конструкций, позволяющих решить некоторые частные проблемы, но пока что ощущается недостаток в таких технических средствах, которые могли бы решить проблему в комплексе с получением от этого всех потенциальных выгод. Предусмотрено также использовать разработанную TTC интегрированную систему дистанционного сбора информации InteRRIS, основанную на использовании Интернета, для накопления, обобщения и анализа данных, получаемых с развернутой сети напольных датчиков.

Инспектирование по поведению

Высокие вертикальные и поперечные силы могут возникать в результате реакции подвижного состава на множественные искажения геометрии пути в плане и профиле. Эта реакция на такие неровности пути, как отклонения от прямолинейности и перекосы рельсовых нитей, достаточно хорошо исследована. Ведутся дальнейшие разработки технологии проверки геометрии пути на основе изучения изменений динамического поведения подвижного состава при движении по пути с разными по виду и размерам нарушениями геометрии. Специалисты TTC разрабатывают методы инспектирования пути исходя из поведения подвижного состава на основе технологии нейронного сетевого моделирования для прогнозирования чрезмерных реакций подвижного состава, чувствительного к отклонениям в геометрии пути. Используя бортовую компьютеризированную экспертную систему на вагоне-путеизмерителе, железные дороги получат возможность оперативно узнавать, как ведет себя подвижной состав на данном участке пути. Обладая такой возможностью, можно концентрировать усилия на выработке оптимальной системы текущего содержания и ремонта пути для обеспечения безопасности движения поездов во всех местах, где с наибольшей вероятностью могут возникнуть реальные угрозы безопасности, а не только в тех, где имеют место нарушения геометрии пути, выходящие за допустимые пределы. Предварительная модель, пригодная для определения реакции вагонов на неровности пути, разработана и осенью 2001 г. представлена на рассмотрение причастным комитетам AAR. Эта система подлежит дальнейшему усовершенствованию по результатам испытаний на кольцевом пути TTC для исследования тяжеловесного движения. Планировали к концу 2002 г. подготовить ее оборудование для эксплуатационных испытаний на вагонах-путеизмерителях железных дорог.

Улучшение состояния тележек

Избыточный износ колес и компонентов рессорного подвешивания тележек вагонов может снизить их способность к самоустановке в рельсовой колее, привести к перекашиванию и повышению сил распора колеи в кривых, а также к повышенному вилянию в прямых. Была доказана возможность использования напольных датчиков, отслеживающих ходовые характеристики подвижного состава, для выявления тележек с неудовлетворительными характеристиками, вызывающих большие поперечные силы. В настоящее время TTC и другие организации готовят правила замены тележек с неудовлетворительными ходовыми характеристиками на основе информации от таких датчиков. Уже разработаны предварительные критерии оценки для своевременного направления тележек в депо для осмотра и ремонта. TTC совместно с железными дорогами продолжает работу по уточнению этих критериев на основе информации о поперечных силах и износе тележек и по установлению связи состояния тележек с характеристиками их вписывания в кривые. Еще одним направлением является установка на грузовых вагонах боковых опор с постоянным контактом для смягчения проблемы виляния -- одного из основных факторов износа конструктивных элементов тележек. В настоящее время комитет технического обслуживания AAR вырабатывает требования по совершенствованию конструкции, содержания и установки таких боковых опор на вагонах. Выгоды от снижения виляния в принципе доказаны для всех тележек. Однако плохо содержащиеся или неправильно установленные боковые опоры с постоянным контактом оказывают негативное влияние на вписываемость тележек в кривые. С учетом этой проблемы TTC составил план исследований для определения того, на вагонах каких типов наиболее целесообразно использовать боковые опоры с постоянным контактом.

4.5 Оперативное планирование и руководство работой станции

4.5.1 Структура оперативного управления

Оперативное планирование предназначено для того, чтобы с учетом конкретных условий работы в каждые сутки, смену наиболее рационально использовать технические средства и штат станции для выполнения и перевыполнения плана перевозок, строгого соблюдения графика движения, плана формирования поездов и сокращения простоя вагонов и локомотивов. Чем меньше период планирования, тем точнее можно в плане отразить реальные условия работы, но при этом на более короткий период создается план дальнейшей работы. Оперативное планирование работы сортировочных, участковых, грузовых и др. станций приобретается в условиях непрерывного роста объемов перевозок исключительно важное значение. Основное препятствие для движения периода планирования трудности в получении точной информации о подходе поездов к станции. С увеличением периода планирования достоверность этой информации сочетается. Период оперативного планирования определяется глубиной достоверной информации. Чтобы в оперативном плане учесть данные о поступающих поездах, они должны быть переданы на станцию заблаговременно. Чем больше период планирования, тем раньше должна поступать информация, тем раньше должна поступать в виде телеграммы - натурного листа или телеграммы-сводки. Оперативные планы в зависимости от продолжительности периода действия делятся на суточные, сменные по 4-х - 6-ти часовым периодам.

Суточный план работы станции разрабатывает отделение дороги на основе участка фактического наличия вагонов и локомотивов на ней к началу периода планирования, а так же информацию о подходе поездов в течении этого периода. Цель суточного планирования - обеспечение приема и отправления поездов, сдача порожних вагонов по регулированному выполнению графика движения поездов и плана формирования заданный на погрузку и выгрузку, а так же основных показателей работы. Суточный план разрабатывают и передают на станцию за 4 часа до начала суток диспетчерским приказом. Смешанный план составляет начальник станции или его заместитель.

Задача его - обеспечение выполнения суточного плана и заданий полученных на период смены. Основанием для разработки плана на смену служит суточный план, наличие вагонов, локомотивов, информация о подходе поездов и грузов, задания отделения дороги, а так же технологические нормы выполнения операций с вагонами и поездами. Для составления сменного плана необходимо знать положение на станции к началу периода планирования. Эти данные берут из графика маневрового диспетчера и ведомостей непрерывного номерного учета, наличие и расположение вагонов на станции. При разработке плана работы на новую смену учитывают итоги предыдущего. На вторую половину дня (суток) план рассчитывают так, чтобы задание отделения дороги на текущие сутки было выполнено. Выполнение суточного и сменного планов обеспечивается текущим оперативным планированием работы станции по 4-6 часовым периодам. Его составляет маневровый диспетчер. Основанием для него служат план поездообразования, точная информация локомотивов для вывоза поездов со станции. Оперативный план показывает очередность расформирования и обработки по прибытию прибывающих составов, формирования, вывода на пути отправления, обработки по отправлению, а так же определяет время, по которому должны быть выведены вагоны с грузовых фронтов, для включения их в формирующие составы.

4.5.2 Оперативное планирование работы станции

Планирование работы станции должно осуществляется на основе диспетчерского руководства маневровой и грузовой работой станции:

подвода местного груза с сортировочной станции и движения грузовых поездов в узлах по графику;

поступление информации о подходе поездов и вагонов с грузами;

внутристанционного графика развоза и подачи вагонов к фронтам погрузки - выгрузки;

полного использования технической оснащенности и вместимости грузовых фронтов.

Целью оперативного планирования работы станции должно являться выполнение суточного и сменного задания по погрузке и выгрузке, сортировки вагонов, а также регулировочных заданий и основных качественных измерителей работы станции.

Маневровый диспетчер и диспетчер-вагонораспределитель должны после ознакомления с положением на станции и планом работы объявить вступившей на дежурство смене план предстоящей работы, а также оперативное задание на ближайшие 2-3 часа.

Оперативным называется планирование, цель которого - обеспечить нормальную эксплуатационную работу станции в условиях конкретной обстановки на сутки и смену.

Система оперативного планирования способствует:

· беспрепятственному приему, своевременному формированию и отправлению поездов;

· сокращению времени нахождения вагонов на станции;

· повышению производительности маневровых средств;

· выполнению планов погрузки.

Суточный план работы станции в отделении дороги старшим диспетчером (ДНЦС) или заместителем начальника отдела движения (зам. НОДН). Не позднее, чем за 3 часа до начала планируемых суток план передается на станцию приказом начальника отдела движения.

Суточный план содержит:

· задания по приему и отправлению поездов на каждый прилегающий к станции участок с подразделением на транзитные, разборочные и своего формирования;

· задания по расформированию и формированию поездов;

· регулировочное задание по отправлению порожних вагонов по роду подвижного состава на каждое направление;

· задание по погрузке и выгрузке вагонов;

· специальные задания (по промывке вагонов, пропарке, подготовке порожних вагонов для перевозок и др.).

В суточном плане выделяется объем работы станции на первую смену, для второй смены план содержит сменное задание, которое включает те же показатели, что и суточный план, а также другие задания, вытекающие из оперативной обстановки. Сменный план является основой построения оперативной работы станции. Он составляется начальником станции или его заместителем на основании:

· суточного плана и сменного задания, полученных из отделения дороги;

· положения станции к началу планируемой смены;

· информации о предстоящем прибытии поездов;

· норм технологического процесса работ станции.

План работы смены вступающий на дежурного во второй половине суток, оставляют с учетом итогов работы первой смены и обеспечения выполнения всего суточного плана. На двухсторонних станциях сменный план составляют для каждой системы отдельно.

Сменный план составляется не позднее, чем за полчаса до начала смены и доводится до работников смены маневровым диспетчером (не планерке), он же организует выполнение сменного плана.

Выполнение сменного плана базируется на планировании поездообразования по 4-6 часовым периодам. Расчет поездообразования ведёт оператор СТЦ.

Исходными данными для этого являются:

· точная информация в виде телеграмм-натурок и телеграмм-сводок;

· информация о плане подвода поездов из отделения дороги;

· сведения о наличии составов и вагонов на путях станции по назначениям плана формирования к моменту начала планируемого периода;

· технологические нормы времени нахождения составов в парках приёма и отправления, на расформирование и формирование составов

Расчет заключается в том, чтобы заблаговременно (за 4-6 часов) установить момент окончания накопления составов и их готовность к отправлению. Маневровый диспетчер (или ДШС) намечает план отправления поездов и согласовывает с дежурным по отделению и локомотивным диспетчером номера поездов и поездных локомотивов. Он же разрабатывает и передает исполнителям оперативные задания на ближайшие 1-2 часа.

4.5.3 Автоматизация текущего планирования работы станции

На схеме - через прямоугольники сплошной линией - постоянная информация, штрихом - переменная, в окружности показаны выполняемые операции, в трапеции - результаты расчетов ЭВМ. Составление текущих планов очень трудоемко! Нужно учитывать большое число данных, поэтому используется ЭВМ. Достоверность тем выше, чем короче период планирования. Основой оперативного планирования работы станции является информация о подходе поездов и назначении в них вагонов. Станция получает два вида информации - предварительную и точную. Предварительную передают из отделения дороги вместе с заданием на смену. Она содержит сведения о предстоящем общем прибытии поездов с каждого направления с подразделением на транзитные и разборочные, а также количество вагонов, следующих на данную станцию под выгрузки. Эти данные отделение корректирует по 4-6 часовым периодам. Указываются номера поездов и предполагаемое время их прибытия, состав и масса каждого, назначение, а для разборочных - количество вагонов по назначениям плана формирования, а также поступающих под выгрузку. Точная информация поступает непрерывно в виде телеграмм-натурок и телеграмм-сводок. ТГНЛ передаются со станции формирования по мере отправления поездов (не позднее чем через 10 минут после отправления) или со станции передачи информации.

На поезда, время хода которых от станции формирования до станции расформирования мало (вывозные, передаточные) передают телеграммы-сводки, где указывают номер, индекс поезда, намечаемое время отправления, количество, условную длину и массу групп вагонов по назначениям станции расформирования. Телеграмма-сводка должна быть передана не позднее, чем через 10 минут после окончания формирования состава. Информацию о сборных поездах в объеме телеграммы-сводки передает отделение дороги. Для многих сортировочных станций расчеты текущих планов поездной и маневровой работы выполняют в дорожных или станционных вычислительных центрах на ЭВМ. ЭВМ позволяет рассчитать план более детально, чем вручную:

· уточнять время приема поездов;

· выбирать очередность расформирования;

· контролировать обеспечение составов локомотивами и бригадами;

· прогнозировать возможные затруднения в работе.

Основные данные для расчета плана содержит динамическая модель текущего состояния объекта, а именно:

· сведения о составах всех поездов, подлежащих расформированию за период планирования;

· итоговые данные о разложении составов по формируемым значениям;

· положение сортировочного парка на момент начала планирования;