Загальні дані про станції та вузли і їх народногосподарське значення

Загальні дані про станції та вузли і їх народногосподарське значення

Короткий історичний огляд розвитку станцій і вузлів

Формування і розвиток науки про залізничні станції та вузли

Загальні дані про станції та вузли і їх народногосподарське значення

Станції і вузли -це комплекс пристроїв усіх підрозділів залізничного транспорту, призначених для прийому, відправлення, пропуску поїздів різних категорій; виконання вантажних операцій, обслуговування під’їзних колій, виконання пасажирських операцій, розформування-формування поїздів, ремонту рухомого складу, екіпірування локомотивів. Залізничні станції і вузли у перевізному процесі займають провідне місце: здійснення контакту залізничного транспорту з населеними пунктами, підприємствами; здійснення взаємодії різноманітних видів транспорту; виконання основних операцій перевізного процесу. Вузли і крупні станції є стиковими пунктами залізниць з іншими видами транспорту у єдиній транспортній системі країни.

 

Короткий історичний огляд розвитку станцій і вузлів

У 1837 р. у Росії була побудована одноколійна залізниця Петербург - Царське Село довжиною 27 км, із чим пов'язана поява перших п'ятьох залізничних станцій. Пізніше у 1851 році було закінчене будівництво залізниці Петербург - Москва з 34 станціями довжиною більш 600 км. На головних станціях Петербург і Москва було невелике число колій для обслуговування пасажирського руху, а для вантажних дворів бронювалася значна площа. Після спорудження цієї магістралі була побудована залізниця Петербург – Варшава і почалось будівництво інших ліній від Москви до інших міст з улаштуванням багатьох станцій.

Станції, які будувалися у XIX ст., розраховувались на незначні розміри руху і відповідали рівню техніки того часу. Схеми їх були недосконалі. Деякі проміжні станції на двоколійних лініях мали тупикові приймально-відправні колії, на які осаджувались вантажні поїзди для обгону їх пасажирськими. Застосування таких схем пояснювалось боязкістю застосовувати протишерсні стрілочні переводи. У перші роки будівництва залізниць корисна довжина приймально-відправних колій на різних залізницях була різною – від 220 до 320 м. Із збільшенням потужності локомотивів і вагових норм поїздів довжина зростала, і на початок XX століття складала 480-640 м.

Безпланове будівництво залізниць у минулому наклало свій відбиток на розвиток станцій та вузлів. Станції будувались без урахування їх розвитку у майбутньому. Конкуренція приватних залізничних компаній викликала у багатьох випадках спорудження у одному вузлі декількох станцій різних залізниць. Так з’являлись лишні парки, станції, тягові господарства, складні і невдалі з’єднання між станціями.

У період 1900-1914 рр. розпочались значні роботи по розвитку станцій і вузлів у зв’язку зі збільшенням перевезень, примиканням нових ліній і спорудженням сортувальних станцій. Першими гірковими станціями були Ртищево (1899 р.) і Кочетівка (1901 р.). у 1908-1910 рр. були побудовані сортувальні станції Московського, Ленінградського та інших вузлів. До 1917 р. на мережі залізниць було 10 гіркових сортувальних станцій з немеханізованими гірками. У 1934 році механізацією гірки на станції Красний Лиман був покладений початок робіт по реконструкції сортувальних станцій з механізацією гірок. До 1940 р. було механізовано 39 гірок.

У роки Вітчизняної війни у зв’язку з гострою необхідністю і післявоєнного періоду було побудовано багато нових і відбудовано старих залізничних ліній. Роки після відновлювання і до кінця 80х – початку 90х характерні перебудовою багатьох станцій і вузлів для посилення їх пропускної і переробної спроможності у зв’язку з різким зростанням обсягів перевезень. Багато уваги приділялось удосконаленню техніки і технології перевізного процесу.

 

Формування і розвиток науки про залізничні станції та вузли

Наука про залізничні станції та вузли як галузь транспортних наук сформувалася в 20-30-і роки. Перші праці у цій галузі належать видатним будівникам магістралі Петербург – Москва П. П. Мельникову і Д. І. Журавському. У 1882 році у Петербурзькому інституті інженерів шляхів сполучення створюється кафедра залізниць, яка об’єднує дисципліни: вишукування залізниць, залізнична колія, станції, експлуатація залізниць і сигналізація. До найбільш важливих робіт по станціям, які були видані наприкінці минулого сторіччя, можна віднести праці А.Ф. Галицинського і С.Д. Карейши. На початку XX сторіччя були видані праці вчених А.Н. Фролова, А.В. Верховського, Б.Д. Воскресенського, В.Н. Образцова та ін. Особливістю праць того часу є переплетення у них питань експлуатації залізниць з питаннями розвитку станцій та вузлів, унаслідок чого цими працями одночасно створювались основи розділів науки про експлуатацію залізниць. У 20- х роках у Москві, Ленінграді та інших крупних вузлах у інститутах інженерів шляхів сполучення були створені кафедри “Станції і вузли”. Основу науки про станції і вузли склали праці акад. В.Н. Образцова і професорів С.Д. Карейши, Є.А. Гибшмана, С.В. Земблінова, С.Г. Писарєва, В.Д. Никитіна, П.В. Бартенєва та ін.

На даному етапі розвитку науки створені методи комплексного проектування залізничних і транспортних вузлів, раціональні схеми станцій, теорія проектування сортувальних гірок. Предмет включає принципи побудови і раціональні конструкції залізничних станцій і їхніх окремих елементів, питання колійного розвитку й експлуатації станцій, організації руху. Таким чином, наука про станції та вузли є комплексною і тісно пов'язана з іншими транспортними науками.

ТЕМА 1 «Роздільні пункти»

Лекція 2

Роздільні пункти і їхня класифікація

Станційні колії і їх класифікація.

Габарити

Станційні колії і їх класифікація

Станційні колії розділяються на головні, приймально-відправні та інші станційні колії. Головні колії станції – це продовження колій перегону. Приймально-відправними коліями називаються колії, які призначені для прийому, стоянки і відправлення поїздів на перегін. До інших відносяться: сортувальні, витяжні, вантажно-розвантажувальні, колії локомотивного і вагонного господарства, ходові для локомотивів, з’єднувальні та інші (вагові, перевантажувальні, для стоянки составів пасажирських поїздів і ін.). Крім того, до інших відносяться колії спеціального призначення: під’їзні колії до підприємств, складів і кар'єрів; запобіжні тупики, що виключають вихід рухомого складу на маршрути проходження поїздів, їхня корисна довжина складає 50 м; уловлювальні тупики , які призначені для зупинки поїзда, який втратив змогу гальмування, або частини поїзда.

 

Габарити

Розміщення на станціях різноманітних споруд і пристроїв (складів, платформ, сигналів, опор контактної мережі й ін.) відносно колій, а також відстані між осями колій визначаються габаритами наближення будівель і рухомого складу.

Габаритом рухомого складу називається граничний поперечний перпендикулярний до осі колії обрис, у якому повинний поміщатися рухомий склад як у порожньому, так і у завантаженому стані, установлений на прямій горизонтальній колії. Існують габарити: 1-Т - для рухомого складу, що обертається по всій мережі залізниць; Т - для локомотивів і вагонів, що курсують тільки по окремих реконструйованих ділянках; 0-Т, 01-Т, 02-Т, 03-Т - для рухомого складу, що слідує по залізницях закордонних країн колії 1435 мм і залізницям країн СНД колії 1520 і 1524 мм.

Рисунок 2.1 – Габарит рухомого складу Т

Габаритом наближення будівель називається граничний поперечний перпендикулярний до осі колії обрис, усередину якого, крім рухомого складу, не повинні заходити ніякі частини споруд і пристроїв, за винятком частин устроїв, призначених для безпосередньої взаємодії з рухомим складом (контактні проводи, вагонні уповільнювачі в робочому стані й ін.). На нових залізницях і залізницях, що реконструюються, діє габарит наближення будівель С (рисунок 2.2). Залізничні колії, споруди і пристрої майстерень, депо, вантажні райони, склади на території фабрик, заводів і інших промислових підприємств проектуються з урахуванням габариту наближення будівель Сп.

Рисунок 2.2 – Габарит наближення будівель С

Основні розміри габаритів наближення будівель і рухомого складу визначають відстань між осями колій на перегоні і роздільних пунктах. На перегоні найменша відстань між осями колій у межах прямої ділянки приймається рівною 4,1 м, на перегонах багатоколійних ліній між парами колій або основною парою і третьою колією - не менше 5 м. Відстань між осями суміжних колій на роздільних пунктах установлюється з урахуванням параметрів рухомого складу і габариту наближення будівель, а також забезпечення безпечного проходу робітників станції.

При установці в міжколійях постійних пристроїв ширина його

е = 2е₁ + b_у,

де е₁ - відстань від осі колії до устрою, прийнята по габариту наближення будівлі, м;

b_у - розмір поперечного перетину пристрою в напрямку, перпендикулярному до осі колії, м.

Відстані між осями колій установлені «Правилами технічної експлуатації залізниць України» «Инструкцией по проектированию железнодорожных станций и узлов на железных дорогах Союза ССР» (ИПСУ). Нормальні відстані між осями головних, приймально-відправних і сортувальних колій - 5,3 м, а між витяжними і суміжними з ними коліями - 6,5 м. При швидкостях руху поїздів більш 120 км/г відстань між головною і суміжною із нею колією приймається 6,5 мм. Відстань між осями суміжних колій на станції на прямих ділянках повинна бути не менше 4,8 м, на другорядних і коліях вантажних районів - не менше 4,5 м. Відстань між осями колій, призначених для безпосереднього перевантаження вантажів із вагона у вагон - 3,6 м.

Лекція 3

Глухі схрещення

Лекція 4

З’єднання колій

Парки колій і горловини

З’єднання колій

Дві паралельні колії з'єднуються між собою за допомогою стрілочного переводу, як показано на рисунку 4.1. Радіус спрягаючої кривої R повинний бути не менше радіуса перевідної кривої стрілочного переводу. Звичайно значення R приймається кратним 100 м (або 50 м). Так, радіус кривих, які укладаються за переводами марки 1/9, приймається 200-250-300 м, а за переводами марки 1/11 – 300-400 м. Від торця хрестовини до початку сполучаючої кривої повинна бути пряма ділянка для розгонки уширення колії у кривій (при R 350 м). Значення прямих вставок р приведені у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Розміри вставки р

Призначення колій	Відвод	Значення р (м) в залежності від ширини колії у прямих дільницях Sпр і ширини колії у кривих дільницях Sкр , мм
R = 399-300	R менше 300
Sпр = 1520 Sкр = 1530	Sпр = 1520 Sкр = 1535
Приймально-відправні з крізним пропуском поїздів	0,001
Приймально-відправні для поїздів із зупинкою у нормальних умовах	Від 0,001 до 0,002	10-5	15-8
Приймально-відправні колії у скрутних умовах і інші колії	0,003

 

Крім того, повинна дотримуватися умова, щоб відстань між кінцем перевідної кривої і початком сполучаючої кривої за хрестовиною була не менше 12 м. При дотриманні цієї умови за торцем хрестовини повинна бути пряма вставка k₀ (може не укладатися на інших коліях). Її значення, а також загальна відстань від центру переводу до початку кривої b₁ = b + k₀ приведені в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 – Значення прямої вставки k₀і відстані b + k₀

Марка хрестовини	k0	b + k0
1/11	6,2
1/9	8,1
1/6	9,8

 

При укладці стрілочних переводів у кривих на головних коліях улаштовуються перехідні криві і вставка k₁ і k₂.

Кінцеві з'єднання бувають: під кутом хрестовини і скорочені.

Під кутом хрестовини:дано: a, R, E, k₀, р. Визначити: L_т, К, T, f, x, X.

 

 

Рисунок 4.1 – Кінцеве з’єднання під кутом хрестовини: f – пряма вставка; T – тангенс кривої; К – довжина кругової кривої; е – ширина міжколійя; R – радіус кругової кривої

T (tg) = tg (a/2); К = (π·R·α)/180˚; L_т = e/sin a - b – T

f = ; х = ; Х = х + (а + Т) =

Перевірка: k ≤ f ≥ p

При великих відстанях між осями колій таке з'єднання займає багато місця в довжину, тому коли міжколійя більше 7 м, укладаються скорочені кінцеві з'єднання.

 

 

Рисунок 4.2 - Скорочене кінцеве з’єднання: b₁ – відстань від центру до початку кривої; В₁, В₂ – вершини кутів повороту; d₀ – пряма вставка між зворотними кривими; К₁, К₂ – довжини кругових кривих; β – кут повороту; φ – допоміжний кут; р – пряма дільниця для розгонки уширення колії у кривій (при R<350 м); К’ – пряма вставка за торцем хрестовини, яка забезпечує умову, щоб відстань від кінця перевідної кривої до початку спрягаючої кривої за хрестовиною була не менше 12 м.

b₁ приймається для переводів марки 1/11 – 26 м, 1/9 – 24 м, 1/6 – 20 м.

Т₁ = ; К₁ = 0,017453·R·(β - α)˚;

Т₂ = ; К₂ = 0,017453·R·β˚;

tg φ = ; cos (β + φ) = ;

L_с =

На інших коліях вставка d₀ може не укладатися.

Для з'єднання двох паралельних колій улаштовуються з'їзди: прості, скорочені і перехресні.

Рисунок 4.3 – Простий і перехресний з’їзди: а – простий; б – перехресний; f – пряма вставка; L_гп – глухе схрещення.

Скорочений з’їзд має два стрілочні переводи, дві зворотні криві і пряму вставку довжиною 10-15 м (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 - Скорочений з’їзд

tg φ = ; cos (β + φ) = ; Т = ;

К = 0,017453·R· (β - α)˚; L₀ = ; L_с = L₀ + 2а.

Коли d₀ = 0, тоді φ = 0, cos β = .

 

Парки колій і горловини

Горловина станції - це зона, у якій укладені стрілочні переводи, що з'єднують станційні колії між собою. Горловини забезпечують виконання таких важливих операцій, як прийом, відправлення, безупинний пропуск поїздів, усі маневрові пересування і відносяться до основних структурних елементів станції. Від конструкції горловини залежить пропускна спроможність станції, число колій у парках та ін. Найважливішими частинами горловини є: підхід до горловини – колії, які підключаються до інших елементів станції; парковий елемент – окрема колія або група колій з виходом у горловину через спільний стрілочний перевід; елемент горловини – стрілка або група стрілок, з’єднувальні колії або їх комбінація, які поєднані загальними технологічними функціями; маршрут – послідовність елементів горловини, які технологічно пов’язують підхід з парковим елементом. Для устрою повітряних стрілок контактної мережі в горловинах станції на електрифікованих коліях стрілочні переводи однакових марок по можливості укладаються в створі.

Парки колій- це група колій, об'єднаних загальними горловинами і яка має однакове призначення. Парки розрізняють по призначенню: прийому, відправлення, приймально-відправні, сортувальні, сортувально-відправні, транзитні, виставочні, груповочні, парки відстою й ін. По формі парки є:

· парк-трапеція (для з'єднання трьох-чотирьох колій); колії у такому парку мають різну довжину, яка збільшується по мірі наближення до осі основної колії, у результаті чого виникають надлишки корисної довжини колій;

· парк-трапецоїд, який у одному кінці має стрілочну вулицю на основній колії, а у іншому – вулицю під кутом хрестовини. Усі колії приблизно однакової довжини зі зручним виходом на основну колію;

· парк -“рибка”, який представляє собою дві трапеції або два трапецоїди;

· парк-паралелограм для стоянки локомотивів і пасажирських вагонів з однаковою корисною довжиною, окрім крайніх колій.

· парк комбінованої форми.

Застосовуються тупикові парки, колії яких закінчуються упорами.

При значному числі колій вибирають такі поєднання стрілочних вулиць, які дають найбільш коротку довжину горловин парків – найменшу відстань від вхідної стрілки до самого віддаленого граничного стовпчика.

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

г)

 

Рисунок 4.10 - Парки колій: а – трапецоїд; б – трапеція; в – “рибка”; г – паралелограм

 

Лекція 5

Загальні дані про станції та вузли і їх народногосподарське значення