Маневровая работа на станциях

ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА МАНЕВРОВОЙ РАБОТЫ НА СТАНЦИЯХ

 

3.1 Устройства  для выполнения и элементы  маневровой

работы

 

Маневрами называют внепоездные передвижения локомотива с вагонами или без вагонов в пределах станции (иногда с выездом на перегон) для выполнения операций технологического процесса.

Маневровую работу выполняют  на вытяжных путях горизонтального и специального профиля, сортировочных горках, полугорках, наклонных путях и в парках. На вытяжных путях вагоны передвигаются с помощью маневровых локомотивов, на горках - под действием силы тяжести, а на полугорках - с помощью маневровых локомотивов и под действием силы тяжести вагонов.

В качестве средств передвижения вагонов в маневрах используют локомотивы, тягачи и толкатели, а также стационарные устройства (электро-шпили и электролебедки). Из локомотивов на маневровых работах  используют главным образом тепловозы, реже электровозы. Стационарные устройства применяют для перестановки вагонов  на погрузочно-разгрузочных и ремонтных  путях.

 

3.2 Оснаватели теории маневровой работы

 

Рациональная организация  и нормирование маневров на станциях основаны на теории маневровой работы. В создании этой теории большую роль сыграли русские ученые - инженеры Н. А. Демчинский, И. И. Рихтер, а также  профессора А. Н. Фролов, И. И. Васильев, В. А. Сокович, М. М. Протодьяконов и Л. В. Одинцов, которые первыми разработали принципы научного нормирования маневровых операций и выбора наиболее эффективных способов их производства.

Еще в 1882 г. Н. А. Демчинский впервые  в мировой практике предложил  основы научной классификации маневров, расчет количества маневровых операций и затрат, связанных с их осуществлением.

В 1883-1892 гг. И. И. Рихтер разработал основы организации и технологии маневров: ввел для их ускорения  разметку вагонов, предложил применить  маневры толчками и соорудить  для этого вытяжные пути с уклоном.

Большой вклад в создание теории и совершенствование практики маневров внес профессор Ленинградского института инженеров путей сообщения  А. Н. Фролов. На основании опытов, проведенных  в 1899-1901 гг. на станциях Ртищево и Аткарск, он впервые установил, что продолжительность каждого рейса при массовых сортировочных и группировочных маневрах можно считать прямо пропорциональной величине маневрового состава, и предложил расчетные формулы и параметры для нормирования маневров. Предложенный А. Н. Фроловым принцип нормирования определенных групп маневров по расчетным параметрам применяют до настоящего времени.

Стройную, близкую к современной, теорию маневров создал проф. И. И. Васильев, предложивший, в частности, систему математического анализа сложных маневров и расчеты по определению наивыгоднейшего деления состава на части при его расформировании с вытяжного пути.

Профессора М. М. Протодьяконов и Л. В. Одинцов впервые применили к нормированию маневров различной сложности тяговые расчеты.

Кандидаты техн. наук М. Л. Забелло, А. М. Баранов, В. П. Казанцев разработали теорию выбора наивыгоднейших маневровых локомотивов для различных конкретных условий и оптимальных параметров маневровых локомотивов на перспективу.

Большой вклад в разработку и совершенствование современной технологии маневров внесли новаторы транспорта составители поездов М. М. Кожухарь, К. С. Краснов, Н. Д. Гурьев и др. Каждый из них предложил определенный технологический прием выполнения тех или иных маневров, который вошел не только в практику, но и в теорию маневровой работы.

Выбор наиболее совершенных способов маневровой работы и правильное ее нормирование основаны на расчленении маневровых операций на отдельные части и элементы, их анализе и синтезе. Простейшей частью маневров является полурейс.

Маневры состоят из отдельных элементов. Простейшим элементом является полурейс - перемещение по станционным путям вагонов с локомотивом или одного локомотива без перемены направления движения (рис. 3.1, а). Перемещение вагонов с локомотивом или одного локомотива по станционным путям с переменой направления движения называется маневровым рейсом (рис. 3.1, б). Он состоит из двух полурейсов.

При передвижении локомотива с вагонами полурейсы и рейсы называют гружеными, без вагонов – холостыми. Вагоны, с которыми совершается груженый полурейс или рейс, называют маневровым составом.

 

 

 

Рисунок 3.1 Схема маневровых передвижений:

а – полурейс, б – рейс

 

В составе, подлежащем расформированию, один вагон или группа рядом стоящих вагонов, направляемых в процессе сортировки на один путь, называют первичной группой или отцепом.

Маневры представляют собой сочетание полурейсов. Различают следующие основные полурейсы (рис. 3.2):

● разгон - торможение (рис. 3.2, а) - локомотив с вагонами разгоняется и после достижения определенной скорости начинает тормозить;

● разгон - движение с установившейся скоростью - торможение (рис. 3.2, б) - локомотив с маневровым составом разгоняется до наибольшей допустимой скорости, далее в течение некоторого времени следует с этой скоростью, после чего начинает тормозить;

 

 

Рисунок 3.2 Типы маневровых полурейсов

 

● разгон – движение по инерции (рис. 3.2, в) - маневровый состав разгоняется до определенной скорости и далее следует по инерции;

● разгон – движение с установившейся скоростью - движение по инерции (рис. 3.2, г) - маневровый состав разгоняется до определенной скорости, следует с этой установившейся скоростью и далее следует по инерции до остановки;

● разгон – движение по инерции - торможение (рис. 3.2, д) - этот полурейс отличается от 3-го тем, что в конце полурейса начинается торможение;

● разгон – движение с установившейся скоростью – движение по инерции – торможение (рис. 3.2, е) – маневровый состав разгоняется до определенной скорости, следует с этой установившейся скоростью и далее следует по инерции некоторое расстояние и для остановки в заданной точке применяет торможение.

Применение отдельных типов маневров зависит от характера, назначения, способа выполнения сортировочных маневров и длины полурейсов, зависящей в свою очередь от расположения и степени свободности путей, а которые должны направляться вагоны.

Полурейс или рейс заезда осуществляет один локомотив, заезжая на путь стоянки вагонов, подлежащих сортировке, уборке и т. п. Полурейс вытягивания осуществляется обычно перед началом сортировки. Вагоны выводят на вытяжной или другой путь за разделительную стрелку. С каждым полурейсом сортировки от маневрового состава отделяется один или несколько отцепов, которые направляются на соответствующие пути.

Время на выполнение основных полурейсов нормируется в зависимости от длины маневрового передвижения, величины маневрового состава, скорости движения, уклонов пути и др. факторов.

Для расчетов времени и расстояния на разгоны и торможения, на движение по инерции можно использовать тяговые расчеты.

Применение отдельных типов маневров зависит от характера, назначения, способа выполнения их и длины полурейсов.

По характеру и назначению различают полурейсы (рейсы) заезда, вытягивания, сортировки, оттягивания и перестановки (рис. 3.3, а, б).

Максимально допустимые скорости движения при маневровой работе в соответствии с ПТЭ не должны превышать:

● 60 км/ч - при движении одиночных локомотивов и локомотивов с вагонами, прицепленными сзади и с включенными автотормозами;

● 40 км/ч - при движении одиночных локомотивов и локомотивов с вагонами, прицепленными сзади (автотормоза не включены);

● 25 км/ч - при движении вагонами вперед по свободным путям;

● 15 км/ч - при движении с вагонами, занятыми людьми, а также с негабаритными грузами 3-й и 4-й степеней;

● 5 км/ч - при подходе отцепа вагонов к другому отцепу в сортировочном парке;

● 3 км/ч - при подходе локомотива к вагонам и при движении по вагонным весам.

 

3.3 Классификация маневров

 

В зависимости от назначения, маневры подразделяются на следующие:

● расформирование поездов - сортировка вагонов в соответствии с их назначением; транзитные вагоны подбирают по назначениям плана формирования поездов, местные - по пунктам подачи, неисправные - по пунктам ремонта и т. д.

● формирование поездов - сортировка и сборка вагонов. При сортировке подбирают вагоны, требующие прикрытия, обеспечивающие формирование хвостовой части состава и т. д.; при сборке подобранные группы вагонов соединяют в порядке, согласованном с планом формирования и требованиями ПТЭ;

● одновременное расформирование и формирование поездов - полное или частичное совмещение операций. Вагоны при сортировке по назначениям одновременно подбирают в группы и соединяют;

● прицепка и отцепка вагонов от поездов;

● подача и уборка вагонов на грузовые и другие местные пункты станции;

● грузовые маневры - расстановка вагонов по фронтам погрузки- выгрузки на погрузочно-разгрузочных пунктах и сборка их;

● прочие маневры - перестановка составов и групп вагонов, перевеска, осаживание или подтягивание на путях, подача под промывку вагонов и др.

Наибольший удельный вес в работе станций имеют маневры по расформированию и формированию поездов. Технология маневровой работы должна обеспечивать своевременную обработку вагонов и поездов в соответствии с планом формирования и графиком движения, наименьшие затраты времени и наилучшее использование технических средств, маневровых локомотивов, безопасность движения, личную безопасность работников станции и сохранность подвижного состава.

Руководят маневровой работой дежурный по станции (на малых станциях), маневровый диспетчер и дежурный по горке, парку или путям. Обязанности между ними распределены в техническо-распорядительном акте станции (ТРА). Непосредственным исполнителем маневров являются оставительские бригады.

 

 

Рисунок 3.3 Способы выполнения маневров:

а - осаживанием, б - толчками (одиночными)

 

На вытяжных путях применяются два основных способа сортировки вагонов – осаживание и толчки.

Способом осаживания работают в основном в пределах путей и стрелочной улицы. Это такой порядок маневров, когда состав доходит до места, где должны быть оставлены вагоны, и останавливается (рис. 3.3, а). Затем состав вытягивается за разделительную стрелку и вновь осаживается для постановки второго отцепа на соответствующий путь. Этот способ очень длительный и используется с вагонами, требующими особых мер предосторожности при перестановке вагонов или составов с одного пути на другой, когда не обеспечены условия для удерживания вагонов на пути после толчка и др.

Способ толчков (рис. 3.3, 6) заключается в том, что после отцепки группы вагонов (отцепа) и готовности маршрута на путь постановки этой группы локомотив разгоняется и резко тормозит. После каждого толчка маневровый состав возвращается за разделительную стрелку. Так выполняются маневры изолированными (одиночными) толчками.

Маневры могут выполняться серийными, одно - и многогруппными толчками. При серийных одногруппных толчках выполняется ряд последовательных толчков по числу отцепов во взятом маневровом составе без возвратного движения, при многогруппных толчках отцепляют сразу несколько отцепов и состав разгоняют. После торможения отделяются все отцепленные группы и следует соответствующие пути. Такие маневры выполняются в основном наклонных вытяжных путях. Следует отметить, что рассортировать состав одним способом не всегда удается. В зависимости от ходовых свойств и загрузки вагонов, свободности путей выбираются наиболее выгодные приемы.

 

 

 

 

3.4 Нормирование маневровых операций

 

Продолжительность маневровых полурейсов зависит от длины, профиля вытяжных путей, температуры воздуха, видимости в районе выполнения маневров, типа маневрового локомотива, массы (числа вагонов в составе) маневрового состава, способа сортировки и др.

       В результате хронометражных наблюдений за маневрами установлено, что продолжительность полурейса можно определять следующей линейной зависимости

 

t = a + b,

 

где а – часть времени полурейса, приходящаяся на передвижение маневрового локомотива без вагонов, мин; b – часть времени полурейса, приходящаяся на передвижение одного вагона маневров состава, мин;       – количество вагонов в маневровом составе, ваг.

        Расчетные параметры а и b устанавливаются для каждой станции и отдельных ее районов. Их определяют хронометражными наблюдениями: построением графика или способами математической статистики. В первом случае (рис. 3.4) на поле точек, полученных значений для различных величин и маневрового состава проводиться прямая, проходящая примерно через середину наиболее сгушенного расположения точек. Тогда параметр а определится величиной отрез оси ординат, а параметр b – как тангенс угла между прямой и осью абсцисс. Параметр b также может быть определен для любого i-го значения и соответствующего ему значения :

 

b= /

 

Наиболее точно параметры а и b могут быть получены аппрокимацией натурных наблюдений методом наименьших квадратов.

минимизировать квадрат отклонений,

 

 

 

находим производные:

 

 

 

 

Рисунок 3.4 График зависимости продолжительности полурейса от величины маневрового состава

 

Пример 3.1 Определить нормативные коэффициенты а и Ь для расчета продолжительности маневровых полурейсов при следующих данных, полученных в результате хронометражных наблюдений (табл. 3.1):

 

Таблица 3.1

 

 

Решение. Значение коэффициентов можно получить, решая систему уравнений (3.2). Для ее составления определяем:

 

 

Решаем систему уравнений

 

19,62 = (10а + 132b)13,2; 258,984 = 132а +1742,4b;

 

 

 

 Следовательно, продолжительность полурейсов, мин, можно будет определить по формуле:

 

 

Значения параметров а и b приводятся в Методических указаниях по расчету норм времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте [8].

 

Рисунок 3.5 Зависимость продолжительности полурейсов от скорости и длины полурейсов

 

Нормирование продолжительности полурейса и его составляющих может осуществляться по зависимости скорости и времени перемещения маневрового состава от расстояния перемещения, полученных в результате выполнения тяговых расчетов (рис. 3.5). Составляющие полурейса могут быть получены также и по аналитическим зависимостям на основе законов механики, в частности, по второму закону Ньютона.

 

3.5 Технология  маневров по расформированию-формированию  поездов

 

Сущность сортировочных маневров по расформированию- формированию составов заключается в разъединении вагонов, находящихся в составе, и расстановке их по путям по определенным признакам (по назначениям плана формирования, пунктам грузовой работы, роду вагонов и др.).

Одним из важнейших технологических приемов при маневрах на вытяжных путях является предварительное деление состава на части. Общее время маневров при этом, как правило, меньше, чем при маневрах сразу с целым составом. Дополнительно время на заезды и перестановки на вытяжной путь частей состава полностью компенсируется ускорением сортировочных полурейсов при меньшем числе вагонов в маневровом составе.

Сортировочные маневры целым составом осуществляются лишь тогда, когда состав имеет две-три первичные группы вагонов, которые нужно расставить на смежные пути, а парк приема удален от вытяжного пути. Маневры на вытяжках выполняют осаживанием (рис. 3.6) или толчками.

 

 

Рисунок 3.6 Схема выполнения маневров при делении состава на части

 

Наивыгоднейшее число частей деления состава при маневрах определяется минимизацией функции общей продолжительности маневров в зависимости от числа частей.

При расформировании состава осаживанием выполняются полурейсы:

 холостые – заезды локомотива за составом или его частью;

 выставочные – по перестановке состава или его частей на вытяжной путь;

 сортировочные – осаживание состава или его части на пути СП;

 обратные вытягивания состава или его части на вытяжной путь.

Общее время расформирования равно суммарной продолжительности перечисленных полурейсов;

 

 

где , – маневровые параметры рассматриваемого полурейса; - среднее число вагонов в маневровом составе рассматриваемых однотипных полурейсов; к – число этих полурейсов при расформировании всего состава.

 

 

Число холостых полурейсов равно числу частей, на которое делится состав, а их общая продолжительность . Число выставочных полурейсов также равно числу частей х, а среднее число вагонов в каждой части т/x. Общее время выставочных полурейсов

 

 

Число сортировочных полурейсов равно числу отцепов в составе g. Так как в каждой части первое осаживание осуществляют в среднем с m/x

вагонами, а последнее с одним отцепом, т. е. m/g вагонами, то

 

 

 

Общая продолжительность всех сортировочных полурейсов

 

 

 

 

Число полурейсов вытягивания маневрового состава из парка обратно на вытяжной путь при расформировании каждой его части на единицу меньше числа отцепов в ней, т. е. на весь состав = g - x.

Первое вытягивание совершают с  вагонами, а последнее с вагонами, т.е.

 

 

Общая продолжительность полурейсов обратного  вытягивания

 

 

Общее время выполнения всех полурейсов

 

 

Параметры обратного вытягивания  примерно равны параметрам сортировки, поэтому, заменив на и на после преобразования получим

 

 

Число частей может быть приближенно определено построением зависимостей (х), при этом такие зависимости строятся для различного числа отцепов в составе (рис. 3.7).

Для определения оптимального значения х необходимо исследовать функцию Т_с (х), для чего необходимо получить первую производную и приравнять ее к нулю:

 

 

 

С учетом полученного оптимального числа частей* минимальное время  маневров

 

 

Преобразовав это выражение, получим

 

 

В практических расчетах величину m из-за ее малой доли в

общем времени не учитывают, следовательно

 

 

Пример 3.2 Определить наивыгоднейшее число частей, на которое нужно делить состав поезда при его расформировании на вытяжном пути способом осаживания. Состав поезда и расположение в нем вагонов показаны на рис. 3.7. Нормативные коэффициенты: а_х = 1,8; = 1,3;

  = 0,05; =1,65; = 0,03.

 

 

Рисунок 3.7 Расположение вагонов в расформируемом составе

поезда

 

Решение. Число частей определим по формуле:

 

 

Число вагонов в составе т_с = 40; число отцепов g = 16 (рис. 3.7). Отсюда

 

 

Количество вагонов при делении состава на четыре частей показано на рис. 3.7.

 

Рисунок 3.8 Зависимость функции Т_с(х) от количества групп в

составе

 

Зависимость продолжительности расформирования Т_с(х) от количества групп в составе показана на рис. 3.8.

При расформировании состава одногруппными изолированными толчками вместо полурейсов сортировки будут полурейсы разгонов (толчков) и торможений, а вместо полурейсов обратного вытягивания будут полурейсы оттягивания. Первое торможение будет выполняться

 

c вагонами и последнее - локомотивом без вагонов:

 

 

Суммарное время расформирования толчками

 

 

 

После переобразования

 

 

Оптимальное число частей получим, исследуя функцию

 

 

Время разгонов и торможений  в немалой степени зависит от скорости разгона, поэтому должна быть установлена их зависимость от скорости. С этой целью коэффиценты нормируются в секундах на 1км/ч скорости. Полурейсы разгонов и торможений определяются:

 

 

Соответсвенно

 

 

К найденной величине , представляющей время выполнения

непосредственно маневровых операций, должна быть добавлена продолжительность так называемых подготовительно-заключительных операций t, в которые входят: расцепка вагонов, подача и исполнение сигналов, перевод стрелок, изменение направления движения, закрепление вагонов после завершения маневров и др.

Для практических расчетов при определении времени на выполнение маневровой работы по расформированию-формированию составов с вытяжных путей предпологается упрощенная формула. Она зависят от способа производства маневров (рейсами осаживания или толчками) и приведенного уклона пути следования отцепов по вытяжному пути и стрелочной зоне:

 

 

 

где g₀ – число отцепов в расформировываемом составе; т_с – среднее

количество вагонов в составе; А, Б – нормативные коэффициенты, учитывающие затраты времени на заезд локомотива под состав, вытягивание состава (части его) на вытяжной путь, осаживание (или толчки) для сортировки вагонов и оттягивания состава после ряда толчков (табл. 3.2).

Таблица 3.2

 

 

Приведенный уклон путей вытяжки и стрелочной зоны определяется как средневзвешенное значение уклонов отдельных элементов:

 

 

где и – соответственно, крутизна и длина отдельных элементов профиля; п – число этих элементов в пределах вытяжного пути и стрелочной зоны.

При определении приведенного уклона учитывается та часть вытяжного пути, на которой происходит свободное движение отцепов после толчка.

Пример 3.2 В пределах вытяжки и стрелочной зоны имеются 4 элемента профиля:

 

Тогда приведенный уклон будет равен

 

 

 

При сортировке вагонов серийными толчками дополнительно учитывается время на осаживание вагонов, определяемое по формуле:

 

 = 0,06 т_с

 

где т_с – количество вагонов в маневровом составе.

Формирование состава заключается в расстановке в нем вагонов в порядке, предусмотренном планом и правилами формирования. При формировании различают:

● поездное назначение - назначение данного состава по плану формирования;

● поездную группу - отдельное назначение собираемых вместе вагонов в составе группового поезда;

● первичную группу (отцеп) — один или несколько смежных вагонов на пути накопления, которые войдут в формируемый состав без перестановки их в самой группе.

Объем и содержание маневровой работы по окончанию формирования составов определяются как характером перерабатываемого вагонопотока, так и условиями накопления вагонов на сортировочных путях.

Формирование одногруппного состава при накоплении вагоном на одном пути заключается в расстановке их в соответствии с ПТЭ. Продолжительность формирования состава определяется числом расцепок, необходимых для расстановки вагонов в составе.

Норма времени на окончание формирования одногруппного состава при накоплении вагонов на одном пути

 

 

где – технологическое время на выполнение операций,

связанных с остановкой вагонов по ПТЭ (устранение несовпадений продольных осей автосцепки у смежных вагонов при разнице высот более чем на 100 мм, постановка вагонов прикрытия, постановка порожних вагонов в последнюю треть состава тяжеловесного или длиносоставного поезда; постановка вагонов с номенклатурными грузами (ВНГ) одной группой и обеспечение возможности проезда наряда в сопровождении не далее 5 вагонов от группы ВНГ);

 

                            (3,11)

 

где В и Е– нормативные коэффициенты, зависящие от среднего числа

операций расцепок вагонов р₀ (среднего числа расцепок вагонов,

подлежащих формированию, в местах несовпадения продольных осей автосцепки и постановки вагонов прикрытия). Значения В и Е приведены в табл. 3.3.

 

где р – число расцепок вагонов одной поездной группы, поступивших

на путь накопления за сутки; т_ф – среднее число вагонов, включаемых

в формируемый состав в соответствии с установленной нормой веса или длиной состава; п – общее число вагонов, поступивших на путь

накопления за сутки; Т_подт – технологическое время на подтягивание

вагонов со стороны вытяжных путей для ликвидации “окон” на путях СП, мин;

 

Норма времени на окончание формирования одногруппного или двухгруппного поезда с использованием двух путей для накопления вагонов (головная группа накапливается на одном пути, а хвостовая на другом) определяется:

 

 

Время расстановки вагонов по ПТЭ для части состава, которая после выполнения этой операции размещается на том же пути накопления, нормируется по формуле (3.11). Время расстановки вагонов по ПТЭ для части состава, которая переставляется на другой путь (путь сборки), нормируется по формуле: