Разработка схемы обслуживания поездов локомотивами и локомотивными бригадами и обоснование расположения устройств локомотивного хозяйства

1.1.1. Сооружения и устройства локомотивного хозяйства [1,2]. К сооружениям и устройствам локомотивного хозяйства относятся основные (ТЧ) и оборотные (ТД) депо, пункты технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ), экипировочные устройства, дома отдыха локомотивных бригад, базы запаса локомотивов, склады топлива, песка и смазочных материалов, служебно-бытовые здания.

1.1.2. Способы обслуживания поездов локомотивами [1,2,3,4,5,8]. Работа локомотивов, как и вся эксплуатационная деятельность железнодорожного транспорта, организуется на основании графика движения поездов. Локомотивы обслуживают поезда по графику движения в пределах участков, на которых располагаются основное и оборотные депо.

Участок, ограниченный станциями с основным и оборотным депо, называется тяговым плечом. Участок, ограниченный пунктами оборота локомотива и имеющий промежуточные пункты смены бригад, называется участком обращения локомотивов.

В зависимости от размещения на линии железной дороги основных и оборотных депо применяют различные способы обслуживания поездов локомотивами.

Плечевой способ (рис.1.1,а). В этом случае локомотивы по прибытии на станцию основного или оборотного депо отцепляются от состава, проходят экипировку и ожидают время выезда под поезд.

Рис.1.1. Плечевой (а) и круговой (б) способ обслуживания поездов локомотивами

Круговой способ (рис.1.1,б). Этот способ является разновидностью плечевой езды. Локомотив после возвращения на станцию основного депо из первого рейса, не заходя в депо для экипировки, снова отправляется с поездом на то же плечо, и только по возвращении из второго рейса он заходит в депо. По такому способу организуется работа локомотивов с пригородными и передаточными поездами. При этом, в случае особо коротких плеч, число рейсов без захода в депо может быть более двух.

Рис.1.2. Кольцевой (а) и петлевой (б) способы обслуживания поездов локомотивами

Кольцевым способом (рис.1.2,а) называется система обслуживания поездов локомотивами на участке обращения без захода его в основное депо на протяжении всего периода времени между смежными техническими обслуживаниями ТО-3. Полную экипировку и техническое обслуживание ТО-2 локомотив проходит, как правило, в оборотных депо. На станции основного депо локомотив не отцепляется от поезда, а в течение времени стоянки происходит смена локомотивной бригады. Этот способ применяют в случае большого потока транзитных поездов по станции основного депо.

Разновидностью кольцевой езды является петлевая езда, при которой локомотив работает без захода в основное депо лишь в одном направлении (рис.1.2,б). Препятствием для сквозного прохода депо является, например, перелом массы поезда.

При кольцевом и петлевом способе обслуживания поездов сокращается непроизводительное время работы локомотивов и уменьшается потребность в парке локомотивов соответственно примерно на 6 – 9 % и 3 – 4 % по сравнению с плечевым, а также снижается загрузка горловин приемоотправочных парков станций основных депо, увеличивая их пропускную способность.

1.1.3. Определение пробега локомотива по запасам песка, топлива и пробегу до технического обслуживания ТО-2 [1,2,6,7,8]. Для рационального размещения пунктов экипировки и технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ), необходимо определить максимальный пробег по запасам песка, топлива и пробегу до технического обслуживания ТО - 2.

Максимальный пробег локомотива между пунктами снабжения песком определяется по формуле

Lп= 0,9 Еп106 / mс еп, (1.1)

где Lп– пробег по запасу песка, км; 0,9 – коэффициент, учитывающий 10 % запас песка; Еп– объем песочниц локомотива, м3; еп– норма расхода песка на 1 млн ткм работы; mс– масса состава, т.

Максимальный пробег тепловозов между пунктами снабжения топливом определяется по формуле

Lт= 0,9 Ет104 / mс ет, (1.2)

где Lт – пробег по запасу топлива, км; 0,9 – коэффициент, учитывающий 10 % запас топлива; Ет– масса топлива, соответствующая полной емкости топливных баков, кг; ет– удельный расход условного топлива на единицу перевозочной работы (10 тыс.ткм брутто), кг.

Максимальный пробег локомотивов по условиям производства ТО - 2 рассчитывается по формуле

Lто-2= a (Тто-2– ∑tо)Vу, (1.3)

где Lто-2– пробег между ТО-2, км; a - коэффициент, характеризующий размещение ПТОЛ (a = 1 при размещении ПТОЛ на обеих станциях участка обращения, a = 0,5 – только на одной); Тто-2– время работы между ТО - 2, устанавливается на основании Указания МПС [10] в пределах 48–72 ч; ∑tо – суммарное время нахождения локомотива в пунктах оборота, при электрической тяге принимать в пределах 3,6–4,6 ч, при тепловозной – 4–5 ч; Vу – участковая скорость, км/ч.

Ёмкость песочниц Еп и топливных баков тепловозов Ет приведены в табл.1.1. Нормы расхода песка еп приведены в табл.1.2.

Пример 1.1. Определить пробег локомотивов по запасам песка, топлива и пробегу между ТО - 2 по следующим данным: ПТОЛ размещается на одной станции участка обращения локомотивов (a = 0,5); локомотив – 2ТЭ10М; масса состава – 4000 т; тип профиля – III; удельный расход топлива – 20 кг/10 тыс. ткм; ∑tо = 4 ч; Vу = 36 км/ч.

Из табл.1.1 находим объём песочниц тепловоза 2ТЭ10М, Еп = 1,44 м ³, а из табл.1.2 определяем норму расхода песка, еп = 0,29 м ³ /млн.ткм.

Таблица 1.1

Основные расчетные характеристики локомотивов

Серия локомотива	Vр, км/ч	Fкр, Н	mл, т	lл, м	Топливо Ет, кг	Песок* Еп, м 3	Вода Vв, л
ТЭ3	20,5					0,63
2М62	20,0					0,86
3ТЭ3	20,5					0,95
2ТЭ10Л	23,4					1,30
2ТЭ10В(М,У)	23,4					1,44
3ТЭ10М(У)	23,4					2,16
4ТЭ10С	23,4					2,88
2ТЭ116	24,2					1,43
2ТЭ121	26,9					1,43
2ТЭ136	24,6			24,6		2,14
2ТЭ120	30,0			20,7		0,71
ТГ16	18,0			31,0		1,14
ТГ22	20,0			17,7		0,57
ТГ21	20,0			35,5		1,14
2ТЭП60	47,0			38,4		0,86
ТЭП70	48,3			22,0		0,43
ТЭП80	50,0			24,4		0,57
ТЭМ2	11,0			17,0		1,43
ТЭМ7	10,3			21,5		1,64
ЧМЭ3	11,4			18,0		0,50
ТГМ4А	5,0			12,6		0,64
ТГМ6А	8,6			14,3		0,785
ТГМ7	8,0			12,6		0,64
ТГМ11	8,6			14,3		0,75
ВЛ10	46,7					3,58
ВЛ11	46,7					4,22
ВЛ10У	45,8					3,58
ВЛ8	43,3					2,68
ВЛ15	45,0					6,33
ВЛ80Р	43,5					1,94
ВЛ80С	43,5					1,94
ВЛ80Т	43,5					1,94
ВЛ82М	50,5					1,94
ВЛ85	50,0					2,91
ВЛ60К(Р)	43,5					1,22
ВЛ60ПК	73,5					1,22
ВЛ65	68,0			22,5		1,45
ЭП1	70,0			22,5		0,76

*Масса 1 м ³ сухого песка равна 1400 кг, сырого – 1900 кг

Таблица 1.2

Максимальные нормы расхода песка на 1 млн.ткм брутто в м ³

Серия локомотива	Тип профиля	Масса состава, т
3ТЭ-3 ЧМЭ-3 2М62	I	0,15	0,15	0,15	0,14	0,13	0,12	0,12	0,11
II	0,19	0,19	0,19	0,18	0,18	0,16	0,16	0,15
III	0,25	0,25	0,25	0,23	0,23	0,23	-	-
IV	0,34	0,34	0,34	0,31	0,31	0,30	-	-
2ТЭ10Л 2ТЭ10В 2ТЭ10М	I	0,18	0,18	0,18	0,19	0,21	0,24	0,24	0,24
II	0,21	0,21	0,21	0,22	0,24	0,27	0,27	0,27
III	0,26	0,26	0,26	0,26	0,27	0,29	0,31	-
IV	0,32	0,32	0,32	0,34	0,36	0,39	-	-
2ТЭ116 2ТЭ121 3ТЭ10М	I	0,17	0,17	0,17	0,18	0,20	0,23	0,23	0,23
II	0,20	0,20	0,20	0,21	0,23	0,26	0,26	0,26
III	0,24	0,24	0,24	0,25	0,26	0,28	0,29	-
IV	0,31	0,31	0,31	0,33	0,35	0,36	-	-
ТГ-16 ТГ-22	I	0,12	0,12	0,11	0,11	-	-	-	-
II	0,13	0,13	0,12	0,12	-	-	-	-
III	0,17	0,16	0,16	0,15	-	-	-	-
IV	0,23	0,22	0,21	0,20	-	-	-	-
ТЭП60 2ТЭП60 ТЭП70	I	0,13	0,12	-	-	-	-	-	-
II	0,14	0,13	-	-	-	-	-	-
III	0,18	0,17	-	-	-	-	-	-
ТЭМ2 ТЭМ7	I	0,21	0,22	0,24	-	-	-	-	-
II	0,24	0,26	0,27	-	-	-	-	-
III	0,31	0,33	0,34	-	-	-	-	-
IV	0,45	0,47	0,49	-	-	-	-	-
ВЛ82М ВЛ80 ВЛ85	I	0,44	0,44	0,44	0,39	0,35	0,30	0,30	0,30
II	0,50	0,50	0,50	0,45	0,42	0,36	0,35	0,35
III	0,70	0,70	0,70	0,63	0,58	0,50	0,48	0,48
IV	0,96	0,96	0,96	0,88	0,81	0,70	0,70	0,70
ВЛ60 ВЛ65 ЭП1	I	0,51	0,51	0,51,	0,46	0,43	0,38	0,35	0,33
II	0,55	0,55	0,55	0,50	0,47	0,43	0,40	0,38
III	0,75	0,75	0,75	0,70	0,67	0,63	-	-
IV	0,97	0,97	0,97	0,89	0,83	0,71
ВЛ8 ВЛ10 ВЛ11 ВЛ15	I	0,73	0,73	0,73	0,68	0,63	0,59	0,57	0,57
II	0,78	0,78	0,78	0,73	0,68	0,63	0,61	0,60
III	0,87	0,87	0,87	0,82	0,79	0,74	0,73	-
IV	1,04	1,04	1,04	0,99	0,95	0,90	-	-

По формуле (1.1) находим максимальный пробег по песку

Lп= 0,9 Еп10⁶ / mс еп= 0,9 · 1,44 · 10⁶/ 4000 · 0,29= 1117 км.

Из табл.1.1 находим вместимость топливных баков Ет = 12600 кг и по формуле (1.2) определяем максимальный пробег по топливу

Lт= 0,9 Ет104 / mс ет= 0,9 · 12600 · 104/ 4000 · 20=1417,5 км.

По формуле (1.3) находим пробег по ТО-2

Lто-2= a (Тто-2– ∑tо)Vу=0,5 · (72 – 4)·36= 1224 км.

1.1.4. Расчет протяженности участков работы локомотивных бригад [1,2,3,5,8,9,10,11]. Расчет протяженности участка I-ой категории (без отдыха бригады в пункте оборота) производится по формуле

LбрI= 0,5(Тн– tосн– tоб – tож)Vу, (1.4)

а участка II-ой категории (с отдыхом в пункте оборота) – по формуле

LбрII= (Тн– tпр– tсд)Vу (1.5)

где Тн – время непрерывной работы бригады, установлено приказом 8ЦЗ от 18.09.90 г. – 7,0 ч. Продолжительность непрерывной работы поездных бригад свыше 7 ч, но не более 12 ч, устанавливается с согласия коллективов локомотивных бригад, начальником железной дороги и президиумом профсоюзов. tосн – время на подготовку к поездке, приемку и сдачу локомотива в месте жительства бригады – 1,4 ч; tоб – время на подготовку к поездке в пункте оборота – 0,5 ч; tпр – время на подготовку к поездке и приемку локомотива в месте жительства бригады – 0,75 ч; tсд – время сдачи локомотива в пункте отдыха бригады – 0,33 ч; Vу – участковая скорость, км/ч; tож – время нахождения бригады в пункте оборота в ожидании поезда определяется по формуле

tож = 1 / (0,7 + 0,013N), (1.6)

где N - общее число грузовых и пассажирских поездов, пар в сутки.

Для средних условий эксплуатации железных дорог протяженность участков I -ой категории в км примерно равна 2,5 Vу, а II-ой - 6 Vу.

Пример 1.2. Определить протяженность участков работы локомотивных бригад I-ой и II-ой категории по следующим данным: Vу = 36 км/ч; N = 10 пар.

По формуле (1.6) находим время ожидания обратного поезда.

tож= 1 / (0,7 + 0,013N) = 1/ (0,7 + 0,013 · 10) = 1,2 ч.

Принимая Тн= 7 ч по формуле (1.4) производим расчет протяженности участка I-ой категории

LбрI= 0,5(Тн– tосн– tоб – tож)Vу= 0,5(7–1,4–0,5–1,2)36 = 70,1 км.

По формуле (1.5) определяем длину участка II-ой категории

LбрII= (Тн– tпр– tсд)Vу= (7 – 0,75 – 0,33)36 = 213,1 км.

Разработка схемы размещения устройств экипировки, ПТОЛ и пунктов смены локомотивных бригад [1,2,3]. Экономически целесообразно ПТОЛ размещать непосредственно в парках приема-отправления поездов. Это сокращает потери, связанные с передвижением локомотивов на территорию депо, в ряде случаев достаточно существенные.

Размещение пунктов экипировки определяется по минимальному значению пробега локомотива между двумя экипировками в зависимости от расхода топлива, песка, смазки и воды. Если длина участка обращения локомотивов L меньше пробега по расходу песка, топлива, смазки или воды, комплекс экипировочных устройств размещают в пунктах оборота на приемоотправочных путях станций, в оборотных или основном депо, совмещая эти устройства с ПТОЛ. Если больше – экипировочные устройства сооружают на участковых станциях, выдерживая расстояния между соседними пунктами экипировки. Независимо от экипировочных пробегов, при каждом основном депо должно быть экипировочное хозяйство для экипировки локомотивов:

- после текущих ремонтов ТР и технического обслуживания ТО-3;

- после изъятия из резерва дороги и запаса МПС;

- занятых на маневровой и других видах работ:

- поездных, работающих по плечевому способу.

Пункты приписки локомотивных бригад необходимо располагать на станциях с населенными пунктами, наиболее приспособленными для проживания бригад и их семей, с наличием культурно-бытовых и учебных заведений, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для отдыха, а следовательно, и для продуктивной, производительной работы.

В общем случае работа локомотивных бригад может быть организована с их отдыхом в пунктах оборота и без отдыха в этих пунктах.

При работе локомотивных бригад с отдыхом в пунктах оборота обеспечивается большая длина участка работы локомотивной бригады, а следовательно, сокращается число пунктов оборота, число остановок и продолжительность простоя локомотивов и поездов для смены локомотивных бригад, увеличивается производительность локомотива, уменьшается время оборота вагонов и нахождения грузов и пассажиров в пути и, как следствие, сокращается потребность в локомотивном и вагонном парках, уменьшаются затраты на эксплуатацию дороги.

Одновременно с этим улучшаются и условия работы локомотивных бригад, в полтора-два раза сокращается число поездок бригад с поездами в течение месяца, соответственно увеличивается время непрерывного отдыха в местах жительства бригад, сокращается затрата времени на поездки от места жительства к месту работы, создаются более благоприятные условия для учебы, отдыха и других личных потребностей работников локомотивных бригад. При обслуживании локомотивов с отдыхом бригад в пунктах оборота повышается бдительность бригад в период вождения поездов, снижаются браки и повышается безопасность движения.

Учитывая преимущества работы локомотивных бригад с отдыхом в пунктах оборота, этот способ организации работы в современных условиях следует считать основным для определения длины участков работы локомотивных бригад.

Организацию работы бригад без отдыха в пунктах оборота следует принимать только как вынужденную, когда по пробегу поездов без переработки невозможно удлинить такие участки, а также при наличии естественных границ участков работы бригад (границы изменения видов тяги, рода тока, типа локомотива, тупиковая линия и т. п.).

При размещении пунктов приписки и оборота, а соответственно и длины участков работы локомотивных бригад, кроме учета работы с отдыхом и без отдыха в пунктах оборота, следует принимать во внимание схему обслуживания бригадами участков их работы и способ обслуживания бригадами различных видов движения – грузовых и пассажирских поездов.

В зависимости от принятого порядка обслуживания участков работы локомотивными бригадами различают плечевую схему работы локомотивных бригад и накладную схему.

При плечевой схеме участок работы локомотивных бригад обслуживается только бригадами, приписанными только к одному пункту, и все бригады проживают в поселке, располагаемом вблизи от пункта приписки

При накладной схеме работы пункты приписки и оборота совмещаются и один участок работы бригад обслуживается локомотивными бригадами, приписанными, а следовательно, и проживающими в двух пунктах

При плечевой езде в пункте оборота нет выбора в назначении бригад для следования в обратном направлении. Это приходится учитывать и при отправлении бригад с поездами из пункта приписки. В этом случае при отправлении бригады в поездку приходится принимать во внимание не только очередность ее прибытия в пункт оборота, но и отправление после установленного отдыха.

В связи с этим при плечевой схеме работы часто возникает необходимость предоставления в пунктах оборота сверхнормативного времени отдыха.

В отдельных случаях плечевая схема работы бригад вызывает дополнительные задержки поездов из-за отсутствия бригады или ее неготовности к приему локомотива.

Накладная схема хотя и увеличивает число пунктов для обеспечения проживания бригад, но улучшает обслуживание поездов, позволяет более оперативно выбирать «нитки»в графике движения поездов, которые будут обслуживаться бригадами, проживающими или в одном, или в другом пункте приписки.

При распределении работы между пунктами приписки примерно в равных долях сверхнормативный отдых и поездки бригад резервом в обратном направлении могут быть ликвидированы полностью.

Пример 1.3. По данным примеров 1.1 и 1.2 разместить устройства локомотивного хозяйства при кольцевом способе обслуживания поездов локомотивами, если длина плеча А–Б – LАБ = 350 км, а плеча A–B – LАВ = 60 км.

Длина участка обращения локомотивов равна 410 км. Исходя из максимального пробега по техническому обслуживанию ТО-2 Lто‑2 = 1224 км, песку – Lп = 1117 км, топливу – Lт = 886 км, ПТОЛ и устройства экипировки размещаем в оборотном депо Б. Тяговое плечо LАВ – короткое и на нем можно организовать работу локомотивных бригад без отдыха в пункте оборота (LбрI = 70 км). Тяговое плечо LАВ – длинное и по условиям непрерывной работы бригады (LбрII = 213 км) на этом плече необходимо расположить пункт смены бригад с домом отдыха на станции С.

Места жительства локомотивных бригад располагаем на станциях А и Б. Схема размещения устройств локомотивного хозяйства приведена на рис.1.3.

Пример 1.4. По данным примеров 1.1 и 1.2 разместить устройства локомотивного хозяйства при плечевом способе обслуживания поездов локомотивами, если длина плеча LАБ= 410 км.

По условиям пробега по песку, топливу и техническому обслуживанию ТО-2 ПТОЛ и экипировочные устройства размещаем на станции основного депо А.. По условиям непрерывной работы локомотивных бригад размещаем пункт смены с домом отдыха на станции С. Место жительства локомотивных бригад - станция А и станция Б. Схема размещения устройств локомотивного хозяйства приведена на рис.1.4.

Рис.1.4. Схема расположения ПТОЛ, экипировки и пунктов смены локомотивных бригад при плечевом способе