Подвижной состав

Содержание

Введение

     Железнодорожный транспорт является составной частью единой транспортной системы Российской Федерации, одним из важнейших и определяющих транспортов для перевозки пассажиров и грузопотока по железной дороге. Железнодорожный транспорт — широкоуниверсальный, так как именно на нем осуществляется перевозка грузов и пассажиров в независимости от климатических условий и в любое время года.

     Железнодорожный транспорт во многом превосходит другие виды транспорта и главное его ценность — это большая провозная способность. Кроме того, можно отметить, что протяженность железных дорог в России настолько велика, что грузы можно перевозить на большие расстояния.

     Железнодорожный транспорт в Российской Федерации состоит из железнодорожного транспорта общего пользования, железнодорожного транспорта необщего пользования, а также технологического железнодорожного транспорта организаций, предназначенного для перемещения товаров на территориях указанных организаций и выполнения начально-конечных операций с железнодорожным подвижным составом для собственных нужд указанных организаций.

     Железнодорожный подвижной состав подразделяется на тяговый - локомотивы (электровозы, тепловозы), моторвагонный подвижной состав и нетяговый – вагоны (пассажирские, грузовые), а также иной предназначенный для обеспечения осуществления перевозок и функционирования инфраструктуры железнодорожный подвижной состав¹.

     Целью контрольной работы является рассмотрение классификации подвижного состава железнодорожного транспорта.

      1. Классификация  тягового подвижного  состава

     Движение  поездов на железнодорожном транспорте осуществляется с помощью тягового подвижного состава. К тяговому подвижному составу относятся локомотивы и моторвагонный подвижной состав; последний состоит из моторных и прицепных вагонов. На локомотивах и моторных вагонах электрическая энергия, полученная от первичного источника, превращается в механическую энергию движения поезда².

     До  середины 1950-х гг. основным средством тяги на железных дорогах нашей страны оставался паровоз, в котором в качестве силовой установки используются паровые котел и машина. При сжигании в топке паровоза топлива — твердого (уголь) или жидкого (нефть, мазут) — питательная вода в котле превращается в пар, который подается в машину, где происходит преобразование тепловой энергии в механическую. Одним из главных недостатков паровоза является низкий КПД, составляющий 5...7%.

     В настоящее время в качестве локомотивов  применяют тепловозы, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (дизелями), и электровозы. Локомотивы с карбюраторными двигателями внутреннего сгорания небольшой мощности называют мотовозами, а локомотивы с газотурбинными установками — газотурбовозами³.

     Паровозы, тепловозы и газотурбовозы являются автономными локомотивами, так как механическая энергия, обеспечивающая движение поезда, вырабатывается в результате сжигания топлива на самом локомотиве⁴.

     Развитие  транспортной техники привело к  созданию неавтономных локомотивов и моторных вагонов. В отличие от автономного тягового подвижного состава первичная (электрическая) энергия подводится к ним от внешних источников. На самом локомотиве или в моторном вагоне осуществляется лишь преобразование электрической энергии в механическую энергию движения поезда⁵.

     Неавтономный  тяговый подвижной состав получает питание от электростанций через тяговые подстанции и контактную сеть. При электрической тяге мощность тягового подвижного состава ограничена только мощностью внешних элементов системы электроснабжения, поэтому электрический подвижной состав может иметь большую мощность по сравнению с автономными локомотивами.

     КПД электрического подвижного состава  изменяется в пределах 25...32% в зависимости  от вида электростанций (тепловые, атомные, гидравлические), поставляющих электроэнергию. КПД современных автономных локомотивов и моторных вагонов дизель-поездов в зависимости от типа тепловозного двигателя достигает 29...31%.

     По  роду работы локомотивы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Грузовые локомотивы должны развивать силу тяги, позволяющую водить поезда большой массы. Пассажирские локомотивы предназначены для вождения более легких поездов, но с большими скоростями⁶.

     Моторвагонный подвижной состав, применяемый на электрифицированных линиях, состоит из электровагонов, включаемых в электропоезда; на неэлектрифицированных линиях применяют дизель-поезда. В отличие от локомотивов моторные вагоны не только служат для тяги поезда, а используются и для перевозки пассажиров⁷.

     Сила  тяги, которая вызывает перемещение  поезда, появляется в результате взаимодействия колес локомотива или моторного вагона с рельсами при передаче вращающего момента от двигателя к колесным парам. Применение на современных локомотивах (электровозах и тепловозах) тяговых электродвигателей дает возможность использовать как индивидуальный, так и групповой привод. При индивидуальном приводе каждая движущая колесная пара соединена со своим двигателем. При групповом приводе движущие колесные пары, размещенные в одной жесткой раме, приводятся в движение одним двигателем с использованием промежуточной зубчатой передачи.

     Вес кузова современного локомотива передается на колесные пары через опоры (а иногда и вторичное рессорное подвешивание), рамы тележек, первичное рессорное подвешивание и буксы. Если число колесных пар не превышает шести, локомотив обычно выполняют с одним кузовом. Такой локомотив называется односекционным. При большем числе колесных пар кузов локомотива оказывается слишком длинным и тяжелым, что сильно усложняет его конструкцию и затрудняет прохождение кривых. Поэтому такие локомотивы обычно выполняют не с одним, а с двумя и даже тремя самостоятельными кузовами (секциями), соединенными между собой автосцепками или специальными шарнирными соединениями. Такие локомотивы называют двух- или трехсекционными. Проектируются и четырехсекционные тепловозы. В некоторых случаях оборудование секционных локомотивов позволяет каждой его секции самостоятельно водить поезда⁸.

     Различным по конструкции локомотивам и мотор-вагонным поездам принято присваивать разные обозначения в виде комбинаций букв и цифр. К основным обозначениям, характеризующим серии локомотивов и моторных вагонов, иногда добавляют буквенные индексы для указания дополнительных особенностей. Так, электровозы имеют буквенное обозначение ВЛ с цифрами (числами), например 10, 11, 23, 80, и индексами в виде малых букв (к, м, р, с, у, т и т.д.). Восьмиосный электровоз переменного (однофазного) тока с реостатным торможением имеет обозначение ВЛ80т, с рекуперативным торможением — ВЛ80р, электровоз постоянного тока с нагрузкой от колесной пары на рельсы, составляющей 23 т, — ВЛ23⁹.

     Для серий тепловозов с электрической  передачей принято буквенное  обозначение ТЭ, а с гидравлической — ТГ. В буквенное обозначение серий тепловозов, кроме грузовых, включают знак, характеризующий назначение локомотива: П — пассажирский, М — маневровый. Например, тепловоз ТЭП70 представляет собой пассажирский локомотив с электрической передачей¹⁰.

     На  железных дорогах широко применяют, особенно при тяжелых поездах, кратную тягу, т.е. совместную работу нескольких локомотивов. В связи с этим многие электровозы и тепловозы имеют оборудование, позволяющее им работать по системе нескольких (многих) единиц, что дает возможность с помощью электрических цепей управлять всеми секциями локомотива или локомотивов из одной кабины машиниста; достигается точно согласованная работа всех локомотивов и отпадает необходимость иметь на каждом из них полный состав локомотивных бригад. Особенно широко управление по системе многих единиц используют на электропоездах и дизель-поездах. Здесь поезд составляют из нескольких постоянных по составу поездных единиц — секций. Каждая секция включает в себя один моторный вагон и несколько (обычно один или два) прицепных (немоторных вагонов). Управление таким поездом осуществляют из одной кабины, расположенной в головном вагоне. Головной вагон может быть как моторным, так и прицепным.

      2. Классификация  нетягового подвижного  состава

     В состав вагонного парка входят пассажирские и грузовые вагоны.

     В зависимости от технических  характеристик вагоны классифицируют следующим образом:

     - по числу осей (четырех-, шести-, восьми- и многоосные);

     - по виду материала и технологии изготовления кузова (цельнометаллические, с деревянной или металлической обшивкой, с кузовом из легких сплавов);

     - по грузоподъемности, массе тары вагона, нагрузке на 1 пог. м пути, габариту подвижного состава и другим показателям¹¹.

     Парк  пассажирских вагонов  включает в себя цельнометаллические четырехосные вагоны для перевозки пассажиров, вагоны-рестораны, почтовые, багажные, почтово-багажные вагоны и вагоны специального назначения (вагоны-клубы, вагоны-лаборатории, служебные, санитарные и др.)¹².

     Устройство  пассажирских вагонов  зависит от дальности перевозок. По назначению эти вагоны бывают дальнего, межобластного и пригородного сообщения. Вагоны дальнего следования подразделяют на мягкие и жесткие, купейные (два или четыре места в купе) и некупейные. В вагонах межобластного сообщения мягкие кресла расположены в общем пассажирском салоне¹³.

     Пассажирские  вагоны оборудованы устройствами отопления, вентиляции и освещения. Отопление может быть водяным или электрическим. В вагонах современной постройки применяется комбинированное водяное отопление (нагрев воды может осуществляться электронагревателем и твердым топливом). Вагоны оборудованы приточной принудительной вентиляцией (подогретый и очищенный воздух подается по воздушному желобу во все отделения вагона) и специальными установками для кондиционирования воздуха. Такие установки обеспечивают определенную влажность и температуру воздуха при давлении, несколько превышающем атмосферное, что предотвращает попадание наружного воздуха в вагон через негерметичные соединения.

     Освещение в пассажирских вагонах электрическое. Электроэнергию для каждого вагона вырабатывают генераторы, приводимые в действие от оси колесной пары вагона или специального вагона-электростанции, находящегося в поезде. В электропоездах вагоны освещаются от контактной сети через специальные установки, расположенные в моторных вагонах. На станциях и при малой скорости следования питание вагонов электроэнергией происходит от аккумуляторных батарей, заряжаемых во время движения. В последнее время широкое распространение нашло люминесцентное освещение.

     В состав парка грузовых вагонов входят крытые вагоны, платформы, полувагоны, цистерны, изотермические вагоны и вагоны специального назначения¹⁴.

     Крытые  вагоны предназначены для перевозки разнообразных грузов, обеспечения их сохранности и защиты от воздействия атмосферы. Эти вагоны, оснащенные соответствующим оборудованием, могут быть использованы и для массовой перевозки людей. Кузов крытого вагона имеет в каждой из боковых стен задвижные двери и по два люка с металлическими крышками. Люки служат для освещения, вентиляции и загрузки вагонов сыпучими грузами. Крытые вагоны, выпускаемые в настоящее время, имеют металлический кузов и расширенный дверной проем. Грузоподъемность вагона 68 т, вместимость кузова 140 м³.

     На  платформах перевозят длинномерные, громоздкие и тяжеловесные грузы. Платформы оборудуют невысокими откидными металлическими бортами и приспособлениями для установки стоек, необходимых при перевозке бревен, столбов, досок и т.п. Грузоподъемность современных платформ составляет 70...72 т. Для перевозки крупнотоннажных контейнеров массой брутто 10, 20 и 30 т выпускают специальные четырехосные платформы, снабженные фитингами — устройствами для установки и крепления контейнеров.

     Полувагоны — наиболее распространенный тип вагонов грузового парка. Они служат в основном для перевозки навалочных сыпучих грузов, таких, как уголь, руда, кокс, щебень, гравий и др. В полу кузова, вдоль боковых стен, предусмотрены разгрузочные люки, через которые сыпучий груз самотеком разгружается по обе стороны полувагона. Погрузку в полувагон длинномерных грузов и самоходного транспорта осуществляют через двери.

     На  железных дорогах применяют четырех- и восьмиосные полувагоны, у которых  боковые стены и торцевые двери  кузова имеют металлическую обшивку. Выпускают также полувагоны с глухим кузовом, без разгрузочных люков; их разгружают на вагоноопрокидывателях.

     Разновидностью  полувагонов являются так называемые вагоны-хопперы  для перевозки сыпучих и пылевидных грузов (щебень, гравий, песок, цемент, зерно и др.) грузоподъемностью 50 т. Хопперы имеют высокие боковые стены. Для перевозки грузов, которые необходимо защитить от атмосферных осадков, используют полувагоны с крышей. Их торцевые стены наклонены к середине вагона, где расположены разгрузочные люки.

     На  внутренних путях крупных металлургических заводов руду и строительные сыпучие материалы перевозят преимущественно полувагонами-самосвалами, называемыми думпкарами. Это четырехосные полувагоны грузоподъемностью 60 т и более с кузовом прямоугольной формы, снабженные пневматическим устройством для разгрузки, при выполнении которой кузов наклоняется и одновременно открывается борт с соответствующей стороны¹⁵.

     Жидкие  грузы (нефть, керосин, бензин, масло, кислоты  и т.п.) перевозят в цистернах. Цистерна представляет собой специальный металлический сварной резервуар (котел) цилиндрической формы, имеющий в верхней части люки для наливания груза, очистки и ремонта. Разнообразие грузов обусловливает существенные различия в конструкции цистерн.

     В зависимости от вида перевозимых  грузов цистерны могут быть разделены на две группы:

• общего назначения — для перевозки нефтепродуктов широкой номенклатуры;
• специальные — для перевозки отдельных видов грузов.

     Цистерны  общего назначения подразделяют на используемые для перевозки светлых (бензин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) нефтепродуктов. Внутренняя поверхность цистерн, в которых перевозят кислоты, покрыта защитным слоем (резина, свинец), предохраняющим металл от разрушающего действия кислот. В этих же целях котлы цистерн изготавливают из кислотоупорных металлов — коррозионно-стойкой стали, алюминия. Цистерны для перевозки молока выполняют из аналогичной стали, покрытой снаружи теплоизолирующим слоем¹⁶.

     Вязкие  нефтепродукты перевозят в цистернах, оборудованных паровой рубашкой, что значительно упрощает и ускоряет слив предварительно разогретых грузов. Четырехосные цистерны имеют котел вместимостью 72 м³. Применяются и восьмиосные цистерны с котлом вместимостью 134 м³.

     Изотермические вагоны используют в летнее время для перевозки скоропортящихся грузов (мясо, рыба и др.), а зимой — грузов, теряющих свои качества при замерзании (овощи, фрукты, молоко и др.). Для поддержания в вагонах необходимой температуры их оборудуют приборами охлаждения и отопления, а кузова снабжают тепловой изоляцией.

     Изотермические  вагоны соединяют в рефрижераторные  секции по пять единиц. При этом в  одном вагоне размещаются обслуживающая  бригада механиков, дизель-электростанция и холодильное оборудование.

     Для перевозки скоропортящихся грузов применяют также автономные рефрижераторные вагоны, оборудованные холодильными агрегатами и дизель-генераторными установками с автоматическим (без обслуживающего персонала) управлением.

     Помимо  универсальных изотермических вагонов, используемых для перевозки скоропортящихся грузов, находятся в эксплуатации и специализированные вагоны для транспортирования живой рыбы, молочных и других продуктов.

     Вагоны  специального назначения предназначены для грузов, требующих особых условий перевозки. Например, транспортерами перевозят громоздкие и тяжеловесные машины и оборудование. Транспортеры — это многоосные платформы (12, 16, 20 и более осей) грузоподъемностью 130, 180, 230 и 300 т. К специальным относятся также вагоны для перевозки скота, живой рыбы, битума, легковых автомобилей и вагоны, предназначенные для технических и бытовых нужд железных дорог: вагоны-мастерские, вагоны восстановительных и пожарных поездов. Состав оборудования этих вагонов определяется их назначением¹⁷.

     Для перевозки различных грузов, в том числе штучных изделий, домашних вещей и др., используют деревянные или металлические контейнеры с массой брутто 3, 5, 20 т и более. При перевозке на платформах или в полувагонах контейнеры закрепляют соответствующими приспособлениями. Чтобы избежать перегрузки из вагонов в автомашины, применяют специальные контейнеры большой грузоподъемности, приспособленные для подкатки под них автомобильных шасси. Такие контейнеры называют контрейлерами¹⁸.

     В последние годы начат выпуск вагонов  нового поколения, к которым можно отнести вагоны с раздвижными колесными парами, крытые вагоны с открывающейся или сдвигающейся крышей и со встроенными ленточными конвейерами для полной механизации выгрузки картофеля, овощей и фруктов, платформы со специальными стационарными приспособлениями для перевозки лесоматериалов и металлопроката, специальные вагоны с кузовами-амфибиями для транспортирования навалочных грузов в смешанном железнодорожно-водном сообщении.

      3. Технико-экономические показатели вагонов

     Основными показателями, необходимыми для технико-экономической оценки конструкции и эксплуатационных особенностей вагонов, являются число осей, грузоподъемность, тара, коэффициент тары, удельный объем кузова, удельная площадь пола, давление колесной пары на рельсы, давление вагона, приходящееся на 1 пог. м пути.

     С числом осей связана грузоподъемность вагона — наибольшая масса груза, которая может быть перевезена, исходя из прочности конструкции вагона. Достоинства вагонов большой грузоподъемности таковы:

• меньшее удельное сопротивление движению, за счет чего сокращается расход электроэнергии и топлива, потребляемых локомотивами;
• большая погонная нагрузка, т.е. масса поезда возрастает при неизменной длине станционных путей;
• снижение металлоемкости конструкции на единицу грузоподъемности на 10... 15 %;
• сокращение расходов на ремонт и содержание вагонов на 10... 20%;
• снижение затрат на маневровую работу, взвешивание вагонов и оформление перевозочной документации.

     Сумма грузоподъемности вагона (масса нетто) и его тары составляет массу вагона брутто. Уменьшение тары вагонов, представляющее собой одну из основных задач вагоностроения, обеспечивает увеличение грузоподъемности грузовых вагонов и, следовательно, повышение провозной способности железных дорог, экономию металла, необходимого для постройки вагонов, электроэнергии и топлива, расходуемых локомотивами при перевозке, а также снижение себестоимости перевозок.

     Наиболее  важным показателем, характеризующим технико-экономическую эффективность вагона, является коэффициент тары:

Кт = Т/Р,

где Т — тара вагона;

     Р — его грузоподъемность.

     Этот  коэффициент показывает, какая часть  массы вагона приходится на каждую тонну его грузоподъемности. Чем меньше коэффициент тары, тем экономичнее вагон. Для пассажирских вагонов коэффициент тары определяется как отношение тары вагона к числу мест¹⁹.

     Воздействие вагонов на верхнее строение пути и искусственные сооружения (мосты, путепроводы) характеризуется силой, с которой колесная пара действует на рельсы, т.е. осевым давлением, и давлением на 1 пог. м пути.

     Допустимая  нагрузка зависит от прочности железнодорожного пути и мощности элементов его  верхнего строения (иначе говоря, от типа рельсов, числа шпал на 1 км пути, вида балласта). Исходя из этого, сила, с которой колесная пара действует  на рельс, для грузовых вагонов на наших дорогах ограничена 228 кН. Допустимая нагрузка определяется прочностью искусственных сооружений и для основных типов вагонов составляет 88 кН на 1 пог. м пути²⁰.

     Возрастание допустимой нагрузки позволяет при  той же длине станционных путей увеличить массу поездов и, следовательно, повысить провозную способность железной дороги. Таким образом, допустимая нагрузка определяет и грузоподъемность вагонов.

     При проектировании вагонов устанавливают  исходя из заданного габарита подвижного состава объем кузова, а для платформ — площадь пола и затем по этим данным находят внутренние размеры вагонов. 
При выборе длины вагона учитывают вынос его кузова в кривых участках пути и условия размещения в вагонах грузов и контейнеров.

Заключение

     Подвижной состав железнодорожного транспорта подразделяется на тяговый и нетяговый.

     Тяговый подвижной состав (ТПС) — принятое обозначение механических средств (локомотивов), предназначенных для перемещения по сети железных дорог несамоходных транспортных средств (грузовых и пассажирских вагонов, специальных машин). Тяговый подвижной состав в современных условиях представляют электровозы, тепловозы, газотурбовозы, моторвагоны; исторически — паровозы.

     По  провозной способности электрифицированные  линии превосходят неэлектрифицированные железные дороги. По сравнению с тепловозами электровозы имеют больший срок службы, их ремонт проще, они экологически чище. Эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электровозов ниже, чем у тепловозов.

     Вместе  с тем введение электрической  тяги требует значительных капиталовложений в устройство линий электропередачи, тяговых подстанций и контактной сети. Однако затраты на железных дорогах с высокой интенсивностью движения быстро окупаются. Поэтому на железных дорогах России электрическая тяга нашла широкое применение на грузонапряженных линиях со сложным профилем и в пригородном пассажирском движении.

Список литературы

     1. Балалаев А.Н., Больнов А.П., Лисевич Т.В., Фишбейн Б.Д. Общее устройство вагонов и контейнеров и их взаимодействие с техническими средствами железных дорог. Часть 1: Методические указания для практических занятий. - Самара: СамГАПС, 2000. - 28 с.

     2. Быков Б.В. Конструкция, тележек, грузовых и пассажирских вагонов. – М.: Маршрут, 2004. – 36 с.

     3. Ветров Ю., Приставко М. Конструкция тягового подвижного состава: Учебник для ВУЗов. -  М.: Желдориздат, 2000. – 320 с.

     4. Гоманков Ф.С. Технология и организация перевозок на железнодорожном транспорте: Учебник для ВУЗов – М.: Транспорт, 1994. –208 с.

     5. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В., Кошкалда Р.О. Конструкция вагонов: Учебник для техникумов и колледжей. – М.: Маршрут, 2004. – 504 с.

     6. Федеральный Закон Российской Федерации № 153-ФЗ  от 25.08.1995 (с изменениями от 10.01.2003) «О федеральном железнодорожном транспорте». - http://www.businesspravo.ru