Тяговий рухомий склад

Рух поїздів на залізничному транспорті здійснюється за допомогою тягового рухомого складу, до якого відносяться локомотиви й вагони-вагони-мотор-вагони, що складаються із моторних і причіпних вагонів.

На локомотивах і моторних вагонах енергія, отримана від первинного джерела, перетворюється в механічну енергію руху поїзда. Первісне перетворення теплової енергії, одержуваної при спалюванні палива, у механічну проводилося установкою з паровим казаном і паровою поршневою машиною. Локомотиви з такими установками одержали назву паровози. Надалі на зміну паросиловим установкам прийшли більш досконалі теплові двигуни: дизелі й газові турбіни. Локомотиви з поршневими двигунами внутрішнього згорання (ДВЗ) називаються тепловозами, а з газотурбінними установками – газотурбовозами.

Паровози, тепловози й газотурбовози є автономними локомотивами, тобто механічна енергія для руху поїзда виробляється в результаті згорання палива на самому локомотиві. Розвиток транспортної техніки привів до створення локомотивів і моторних вагонів неавтономної тяги.

На відміну від автономного тягового рухомого складу тут первинна (електрична) енергія надходить до локомотиву або моторного вагону від зовнішніх джерел. На самому локомотиві здійснюється лише перетворення електричної енергії в механічну енергію руху поїзда. Неавтономний тяговий рухомий склад одержує електроживлення від енергетичної системи через тягові підстанції й контактну мережу, розташовану над залізничними шляхами. При електричній тязі потужність локомотивів не обмежена первинним двигуном, тому електровози можуть мати більші потужності в порівнянні з автономними локомотивами. Уведення електричної тяги вимагає більших капіталовкладень, але вони швидко окупаються на залізниці з великою інтенсивністю руху.

2.10. Поняття про поїзд

Поїздом називається сформований і зчеплений склад вагонів з одним або декількома діючими локомотивами або моторними вагонами, що має встановлені сигнали. Локомотиви без вагонів, моторні вагони, автомотриси й дрезини незнімного типу, що відправляються на перегін, розглядаються як поїзд.

На сортувальних, дільничних, вантажних, а в необхідних випадках і на проміжних станціях формують вантажні поїзди, у які включають в основному вагони вантажного парку. На пасажирських станціях формують пасажирські поїзди.

Організація вантажного руху включає операції з окремими вагонами, групами вагонів і складами поїздів. Занурені вагони включають у поїзди й доставляють по встановленому маршруту на станції призначення. При цьому:

вагони повинні якнайменше перероблятися й простоювати на попутних станціях;

сортувальні, маневрові та інші устрої повинні використовуватися раціонально;

перевезення повинно бути більш економічним.

Для досягнення цих цілей попередньо на основі плану перевезень розробляється план формування поїздів. Класифікація вантажних поїздів, умови організації вагонопотоків на мережі доріг визначаються планом формування поїздів, а умови відправлення різних поїздів на ділянки – графіком руху поїздів.

2.11. Швидкості залізничного повідомлення

У цей час у СНД максимальна швидкість звичайних вантажних залізничних поїздів становить 90 км/год., порожніх вагонів – 100 км/год., для рефрижераторних і контейнерних вагонів швидкість становить 140 – 160 км/год.

Однак проблема швидкостей у вантажному стані на залізниці полягає не тільки в підвищенні максимальної швидкості, а й у відшуканні й проведенні заходів, що дозволяють суттєво скоротити строки доставки вантажів на всьому шляху проходження від складу відправника до складу одержувача.

Швидкості доставки вантажів залізничним транспортом по основній масі перевезень невеликі. На рух приходиться тільки 1/3 часу знаходження вантажу в сфері залізничного транспорту, решта припадає на навантаження-вивантаження, знаходження вантажу у вагонах при проведенні з ними технічних операцій (формування, розформування, переформування поїздів і ін.). У підсумку, середньодобовий пробіг вагона знаходиться в межах 230 км, що робить швидкість доставки трохи більше 10 км/год.

Високошвидкісний рух (ВР) на залізниці забезпечує зараз швидкості руху 200 – 300 км/год., причому рекорд швидкості – 530 км/год. У 2008 р. закінчилися випробування поїзда з експлуатаційною швидкістю 360 км/год. Однак будівництво ВР вимагає істотних капіталовкладень, створення полегшеного рухомого складу, повної заміни баластового шляху або прокладання нових шляхів і т.п. Тому таке будівництво ведеться в щільно заселених транспортних коридорах, які з'єднують великі економічні центри й мають потужні пасажиропотоки.

На вантажних перевезеннях ВР практично не використовується. Практично неможливо з позиції економічних критеріїв сполучати швидкісний і вантажний рух. Перше вимагає мінімальні допуски на нерівність шляху, а причиною їх виникнення є вплив важких навантажених колісних пар вантажних поїздів.

Серйозною проблемою є необхідність зменшення вібрацій і шуму, що виникає при русі поїздів, особливо в тунелях, де за рахунок повітряного тиску генеруються коливання високої частоти. Зниження рівня шуму при взаємодії коліс із рейкою вимагає установки загороджувальних стінок уздовж шляхів, зміни профілю головки рейки, а також конструкції колісних пар і трансмісії. При швидкостях 250 км/год. й більше аеродинамічний шум різко зростає.

Досліджуються можливості створення поїздів ВР, оснащених лінійними тяговими двигунами, здатними збільшувати швидкості до 500 км/год., що порівнюють з авіалайнерами. Регулярні швидкісні пасажирські поїзди знаходяться в Європі: Fas Train (Швеція), ICE (Німеччина), TGV – Train a Grande Vitesse (Франція), HST і APT – High-Speed і Advanced Passenger у Великобританії, Іспанії й Італії, а також у Японії й у США.

2.12. Експлуатаційна робота залізниці

Властива залізничному транспорту особливо тісна взаємозалежність його підрозділів, служб і ланок вимагає всеосяжної, глибокої й ретельної регламентації всіх операцій, прямо або побічно пов'язаних зі здійсненням перевізного процесу. Практично ця регламентація знаходить своє вираження у вигляді періодично розроблювальних технологій роботи для станцій, вантажних дворів, контейнерних пунктів, локомотивних депо, вагонних депо, підрозділів шляху, вагоноремонтних пунктів і багатьох інших низових ланок і цехів різних служб.

Експлуатаційна робота залізниці формується на основі трьох технологічних документів: графіка руху, плану формування поїздів і технічних норм. Графік руху, план формування поїздів і план перевезень є основою для розробки технологічних процесів станцій і інших підрозділів залізниці. Прийнята технологія роботи фіксується в особливому інструктивному документі, який називають «Технологічним процесом». У кожному з таких документів регламентується:

точний порядок дій даного підрозділу або цеху по забезпеченню нормального його функціонування при виконанні перевезень;

час на кожну елементарну операцію;

потрібний інструмент і технічні засоби;

вимоги до послідовності і якості певних операцій.

2.13. Графіки руху

Технічною основою погодженої роботи всіх підрозділів залізниці є графік руху, який зовні являє собою графічний розклад руху вантажних і пасажирських поїздів. Він визначає порядок руху кожного поїзда, час відправлення з початкових станцій і ходу по перегонах, стоянок на проміжних станціях і прибуття на кінцеві станції.

Графіки руху розробляються або коректуються звичайно один раз (або два рази) у рік і вводяться в дію на всій мережі залізниці наказом по Укрзалізниці, здебільшого у травні (і відповідно в жовтні, листопаді). Необхідність перескладання або коректування графіків випливає з поступального росту й сезонних коливань вантажопотоків і пасажиропотоків, а також у зв'язку зі спорудженням нових залізничних ліній або завершенням робіт з посилення пропускної здатності діючих. Зараз графік країн СНД єдиним не називається, на цьому відмінності закінчуються, тому що графіки руху країн СНД чітко узгоджуються й затверджуються на координаційній нараді в Міністерстві транспорту в Москві.

Графік руху не тільки показує розклад руху поїздів, але й призначений для забезпечення взаємодії всіх ланок залізничного транспорту. Він визначає діяльність усіх служб, у т.ч. неексплуатаційних, відповідальних за технічне забезпечення перевізного процесу, сприяє вв'язуванню роботи сусідніх підприємств (відділень і їх об'єднань – доріг).

Графік руху поїздів визначає:

послідовність заняття поїздами перегонів;

час прибуття й відправлення їх по кожному роздільному пункту;

швидкості руху по перегонах;

норми часу стоянок на станціях;

норми маси й довжини поїздів.

Графік руху повинен забезпечувати:

виконання плану перевезень вантажів і пасажирів;

безпека руху поїздів;

найбільш ефективне використання пропускної й провізної здатності ділянок і перероблювальної спроможності станцій;

високопродуктивне використання рухомого складу;

дотримання встановленої тривалості безперервної роботи локомотивних бригад;

можливість провадження робіт по поточному утриманню колії, споруджень, пристроїв зв'язку й енергопостачання.

Для руху великовагових, довгосоставних і зчленованих поїздів у графіку прокладаються спеціальні «нитки».

2.14. Організаційна структура керування залізницею

Залізничний транспорт був мережею магістральних шляхів і ліній місцевого значення. Залізничний транспорт СРСР загального користування перебував у віданні Міністерства шляхів сполучення, до складу якого входило 32 залізниці, що мають більш 180 відділень. У свою чергу, до складу відділень входять підприємства:

дистанції шляху й зв'язки;

локомотивні й вагонні депо;

вантажні, пасажирські й сортувальні станції;

механізовані дистанції ПРР і інші підприємства.

Залізничний транспорт має локомотиво- і вагоноремонтні заводи, а також заводи й підприємства, що постачають запасні частини, щебені, шпали й інші матеріали, машини й устаткування.

На вищому щаблі організаційної ієрархії залізниці перебуває Укрзалізниця, яка підкоряється Міністерству транспорту. Частина центрального апарата займається загальними питаннями забезпечення роботи залізничного транспорту як галузі й іншими адміністративними питаннями. Технічними питаннями займаються головні керування: локомотивного господарства, вагонного господарства; шляхи; електрифікації й електропостачання; сигналізації, зв'язків й обчислювальної техніки й ін. Експлуатаційною роботою відають керування: перевезень; контейнерних перевезень і комерційної роботи; пасажирське; з безпеки руху; економічне; науково-технічне; МТП; кадрів і навчальних закладів; статистики й ін.

Другим щаблем в організаційній структурі залізничного транспорту є керування залізницею. Кожне керування дороги, очолюване начальником, має апарат зі спеціальних галузевих служб і відділів, відповідних до керувань і відділів Укрзалізниці. Третій щабель становлять відділення залізниці, очолювані начальниками, що й включають апарат, що складається з відділів, які відповідають основним оперативним службам керування дороги,

Четвертий щабель становлять лінійні підрозділи: станції всіх категорій, локомотивні депо, вагонні депо, дистанції шляху, ділянки електропостачання, дистанції сигналізації й зв'язки й ін.

2.15. Закордонні залізниці

Основна проблема залізниць у Західній Європі – забезпечення переваг у порівнянні з автотранспортом при контейнерних перевезеннях на відстань від 250 до 1000 км із високими швидкостями й частотою руху. Два швидкісні поїзди з 60 контейнерами TEU кожний щодня забезпечують більш ефективні контейнерні перевезення, ніж один поїзд із 400 контейнерами в тиждень.

Залізнична мережа в країнах Західної Європи допускає інтенсивний рух поїздів зі швидкістю до 200 км/годину. Більш 600 перевантажувальних пунктів у країнах Західної Європи обладнані для перевантаження контейнерів між залізницею і автотранспортом. Головні контейнерні пункти пов'язані з морськими портами рухом контейнерних поїздів зі швидкістю до 100 км/годину, а деякими залізницями Франції й Великобританії – до 120 км/годину.

У Франції здійснюється модернізація рухомого складу й підвищення швидкостей руху вантажних поїздів до 100 км/годину. З 1989 року введена інформаційна система ETNA, яка надає відправникам вантажу єдиний план транспортного обслуговування вагонами залежно від бажаного строку доставки вантажів. При цьому пропонується три формули доставки вантажів: за один або за два дні з моменту надання вантажу, протягом трьох і шести днів.

У Великобританії створені швидкісні мережі вантажних перевезень «Фретлайнер», ідея яких полягає у використанні великовантажних контейнерів (більшість з них відповідають стандартам ІСО), перевезення швидкісними потягами, що не розчіпляються, по 15 вагонів, які перевозять щодоби і обслуговують 200 поїздів на більше ніж 75 маршрутах. Маршрути ведуть до мережі, яка з'єднує 42 термінала й 14 портів. Компанії належать 5500 контейнерів, 450 вантажних автомобілів і 1100 автопричепів, тим самим фірма здатна здійснювати комплексне обслуговування «від дверей до дверей» на середні й далекі відстані для клієнтури, яка має потребу в такому обслуговуванні. Усі склади й порти з'єднані мережею оперативного керування на основі ЕОМ.

Мережа залізниць у Західній Європі загальною довжиною 179 тис. км включає 64 тис. км двох і більш путніх ліній, 60 тис. км (38%) електрифіковані. На електрифіковані лінії приходиться 69% перевезень.

Більшість доріг Західної Європи використовується переважно для пасажирського руху. Рухомий склад складається в значній частині із двовісних вагонів; автоблокування в багатьох країнах впроваджується слабко. Перевезення здійснюються на невеликі відстані (у середньому на 100 – 150 км). Для прискорення доставки пасажирів і вантажів на дорогах Західної Європи, Японії й інших країн формуються невеликі по масі й довжині поїзда, що випливають із великою частотою.

Дороги США використовуються переважно для вантажного руху, на їхню частку доводиться близько 30% вантажообігу й 5% пасажирообороту країни. Для доріг США характерна більша нерівномірність завантаження: на 10% мережі проходить половина загального обсягу перевезень і на 30% мережі – 2%. У США більш 98% перевезень і майже всю маневрову роботу виконують тепловози; електрифіковано всього лише близько 1% довжини мережі. Близько 10% загальної довжини мережі залізниці США становлять двопутні лінії; близько половини експлуатаційної довжини обладнане автоблокуванням.

Для американських доріг характерна більша дальність перевезень, складова в середньому близько 800 км. На лініях, де концентруються значні вантажопотоки, укладають важкі рейки на щебеневому баласті, застосовують великовантажні вагони, обладнані автозчепленням і автогальмам, що дозволяє перевозити вантажі поїздами масою 6000 – 10000т.

2.16. Залізничний транспорт України

Державна адміністрація залізничного транспорту України «Укpзaлiзниця» сьогодні складається з:

6 залізниць (Південно-Західна (керування в Києві), Донецька (Донецьк), Придніпровська (Дніпропетровськ), Південна (Харків), Львівська (Львів), Одеська (Одеса)), які поєднують усі області України, 27 дирекцій залізничних перевезень, 1684 станцій і 126 основних вокзалів;

експлуатаційна протяжність головних колій - 22,3 тис. км, розгорнута протяжність колій – 30,3 тис. км, електрифікованих колій – 9169 км;

68 локомотивних депо, 51 вагонне депо, 16 вагонних пасажирських депо;

43 дистанцій енергопостачання, 69 дистанцій сигналізації й зв'язку, 110 дистанцій колії, 38 колійно-машинних станцій, 37 дистанцій цивільних споруджень, 23 дистанції ПРР;

вантажних вагонів – 174939 од., пасажирських вагонів – 8429, тепловозів – 2718, електровозів – 1796, електропоїздів – 1443, дизель-поїздів –186.

Залізничний шлях України відрізняється від залізничних шляхів сусідніх країн на Заході й Сході шириною колії: 1520 мм, проти 1435 мм. Електрична тяга впроваджена на всіх вантажонапружених дорогах України. Залізнична мережа України по її конфігурації – ортогональна, у ній є більш-менш паралельні магістралі, широтні, меридіональні.

За рівнем розвитку залізничного транспорту на території країни виділяють два регіони – Донбас і Західну Україну, де щільність транспортних магістралей сформувалася історично й обумовлена дією різних за своєю природою факторів. У Донбасі й Придніпров'ї – необхідністю транспортного обслуговування на високому рівні, що досяг розвитку, на заході – у першу чергу прикордонним її положенням і спорудженням у довоєнний період густої мережі залізниці.

В Україні сформувалася мережа великих залізничних вузлів з розвиненим станційним і складським господарством. Це Харків, Полтава, Лозова, Дніпропетровськ, Запоріжжя, Ясиновата, Дебальцеве, Волноваха, Бахмач, Київ, Коростень, Жмеринка, Одеса, Тернопіль, Ковель, Львів. Функціонують також механізовані технічно оснащені більші сортувальні станції: Ясиновата, Дебальцеве, Червоний Лиман, Основа, Нижньодніпровськ-Узол, Дарниця й ін.

2.17. Техніко-економічні особливості залізничного транспорту

Збереження високої питомої ваги залізниці у перевізній роботі країни – результат їхніх техніко-економічних особливостей, що визначають значні переваги серед інших видів транспорту:

1. Нерозривний зв'язок з підприємствами промисловості й с/г, будівництвами, торговельними базами, складами, і ін. Майже всі великі підприємства вугільної, металургійної, нафтової, хімічної, лісової і всіх інших галузей промисловості, елеватори й склади системи заготовок, холодильники й бази торговельних організацій мають залізничні під'їзні колії, що зв'язують їх з магістральними залізницями й з під'їзними коліями споживачів продукції. У цей час понад 80% усіх вантажів, перевезених залізничними магістралями країни, завантажуються й розвантажуються безпосередньо на залізничних під'їзних коліях підприємств;

2. Можливість спорудження залізниці практично на будь-якій сухопутній території країни й забезпечення стійких зв'язків між районами. А за допомогою поромів можуть створюватися зв'язки сухопутних районів і територій, що тяжіють до рік і морів. Це створює зручний прямий зв'язок між великими підприємствами, що скорочує число дорогих перевалок вантажів;

3. Висока провізна й пропускна здатність залізниці. Двоколійна залізнична лінія, обладнана автоматичним блокуванням, може забезпечити перевезення в 100 млн. т і більше у кожному напрямку. Ця величина може змінюватися в міру зміни ваги поїздів, швидкості руху й інших факторів. Використання провізної здатності залізниці через нерівномірність розміщення проведення й споживання територією країни неоднаково;

4. Можливість здійснення масових перевезень вантажів у комбінації з порівняльною низькою вартістю. На різних видах транспорту собівартість формується під впливом таких показників, як вантажонапруженість, дальність перевезення, напрямок вантажний або порожній, район розміщення лінії, її технічна оснащеність і т.д. Так, при збільшенні дальності перевезення на автотранспорті з 10 до 1000 км витрати на перевезення 1 т. км зменшуються приблизно наполовину, а залізничними, річковими і морськими шляхами – у кілька раз. Якщо прийняти за 100% собівартість залізничного транспорту при дальності перевезення 800 км, для інших відстаней вона в середньому буде мати значення: при 200 – 163; при 100 – 350; при 50 – 630; при 25 – 1180. Проте, близько 10% обсягу вантажних перевезень залізницями виконується на відстань до 50 км, а на відстань до 1000 км перевозиться 18% вантажів У це же час автотранспорт виконує перевезення на значні відстані (1000 – 1500 км).

5. Можливість безперебійного й рівномірного здійснення перевезення у будь-якій порі року й періоди доби. Ця перевага є однією з найважливіших для забезпечення процесу розширеного виробництва. Від регулярної роботи залізниці, за допомогою якої реалізується майже весь план МТП народного господарства й плани зовнішнього й внутрішнього товарообігу, залежить своєчасність перевезення сировини, палива, готової продукції, а разом із цим ритмічна робота промисловості й усіх інших галузей народного господарства.

6. Порівняно висока швидкість руху й строки доставки вантажів. Залізниці здатні не тільки перевозити вантажі в масовій кількості, але й доставляти їх на значну відстань у короткий термін. На строки доставки вантажів залізницею впливає його мала залежність від погоди, сезону й часу доби. Строки доставки вантажів є одним з важливих показників, що визначають ефективність використання для конкретного перевезення того або іншого виду транспорту. Швидкості доставки вантажів залізничним транспортом за основною масою перевезень невеликі (10 – 15 км/год.), і в цьому залізничний транспорт багато в чому уступає автомобільному. При цьому можлива середня дозволена швидкість проходження вантажних поїздів по сучасному шляху й рухомого складу на Україні становить 75 км/годину, але й вона реалізується не повністю: технічна швидкість руху перебуває лише на рівні 60% припустимої й має тенденцію до зниження. Для підвищення своєї конкурентоспроможності залізниці при доставці дорогих вантажів повинні забезпечити порівняні з автотранспортом строки доставки, частоту відправлень, швидкий і зручний контакт із іншими видами транспорту.

7. Більш короткий шлях проходження вантажів. Як правило, відстань перевезення залізницею значно коротша, ніж ріками (у середньому на 20%). Однак на деяких напрямках шлях проходження водним транспортом буває коротшим, ніж залізницею.

8. Високі економічні показники й технологія перевезень. Важливе значення має рівень таких натуральних показників, як продуктивність праці, видаток палива, і інших, що впливають на показники ефективності того або іншого виду транспорту. Хоча дані продуктивності праці на різних видах транспорту й не повністю порівняні, вони все ж таки дають уявлення про рівень трудомісткості на різних видах транспорту й відповідних видатках на заробітну плату. Якщо видаток палива в середньому на залізничному транспорті прийняти за одиницю, то на автотранспорті – 4 – 5 одиниць. Більша провізна спроможність, порівняно низька собівартість перевезень і високий рівень продуктивності праці є найважливішими перевагами залізничного транспорту.