Технические средства сортировочных горок, обеспечивающие безопасность движения

Лекция №10

( продолжение)

Специализированные технические средства обеспечения безопасности движения для горок малой мощности.

Точечные вагонные замедлители

На  сортировочных горках российских железных дорог  и  в большинстве зарубежных стран принята технология интервально-прицельного регулирования скорости отцепов, в соответствии с которой горки оборудуют тормозными позициями (ТП), располагаемыми, как правило, соответственно перед разделительной стрелкой (I ТП), за пучковой стрелкой (II ТП) и в начале парковых путей (III ТП). Основное назначение горочных тормозных позиций заключается в том, чтобы обеспечить необходимые временные интервалы между скатывающимися с горки отцепами, достаточные для перевода соответствующих стрелок и обеспечить подход к III ТП со скоростью не выше 6 м/с. На парковых тормозных позициях скорости отцепов должны быть достаточны для того, чтобы, во-первых, они докатились до расчетной точки, а во-вторых, чтобы скорость соударения отцепов в парке не превышала 5 км/ч (1,5 м/с).

В соответствии с этой технологией на сортировочных горках повышенной, большой и средней мощности верхние тормозные позиции оборудуются современными балочными, как правило, нажимными вагонными замедлителями тяжелого типа, устанавливаемыми на тормозных позициях попарно , а парковые – легкими секционными замедлителями с короткой тормозной шиной, устанавливаемыми по 3 секции на путь, или замедлителями с длинной тормозной шиной, устанавливаемыми поодиночке. Для горок малой мощности разработаны  рассмотренные выше балочные энергонезависимые вагонные замедлители.  

Принятая технология регулирования скорости отцепов обеспечивает необходимую интенсивность роспуска составов, однако не исключает отдельные сбои в работе сортировочных горок, повреждаемость вагонов и перевозимых грузов. Это связано, главным образом, с инерционностью и нестабильностью тормозных характеристик балочных замедлителей, неудовлетворительным состоянием продольных профилей путей, ошибками в работе горочных операторов и автоматизированных систем управления из-за неполного учета влияющих факторов. Несмотря на отмеченные недостатки, системы интервально-прицельного регулирования получили доминирующее распространение на железных дорога во всем мире и успешно функционируют вот уже почти сто лет.

Однако существует и другая технология -  квазинепрерывного   регулирования скорости отцепов, в соответствии с которой сортировочные горки оборудуют точечными (домкратовидными) вагонными замедлителями. Их устанавливают вдоль одного или двух рельсов в шпальные ящики на протяжении всего пути следования отцепа от вершины горки до конца сортировочного парка, как это видно из рис.10.1.

Рис. 10.1 Общий вид сортировочных путей, оборудованных точечными замедлителями

Точечные замедлители (ТВЗ) взаимодействуют не с боковой поверхностью колеса вагона, традиционно используемой балочными  вагонными замедлителями для создания тормозящего воздействия на колесо, а с гребнем колеса, как это видно из рис.10.2.

Рис.10.2 Взаимодействие ТВЗ с колесом тормозимого вагона

В зависимости от конкретного места установки на пути движения вагонов каждый ТВЗ настраивают на требуемую (граничную) скорость, при превышении которой проявляется его тормозящий эффект. Если эта скорость ниже граничной, тормозящий эффект отсутствует.

Первые упоминания в литературных источниках о технологии квазинепрерывного регулирования скорости отцепов с использованием ТВЗ, разработанных фирмой Даути (Англия), относятся к концу 60-х годов XX века, когда на одном из сортировочных путей станции Ашчерч были установлены такие замедлители и проведены их испытания. В дальнейшем подобные ТВЗ были опробованы и на станции Холл.

Основные технические характеристики ТВЗ типа Даути и Тиссен приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

В настоящее время ТВЗ получили распространение в Европе, как правило, на сортировочных горках малой мощности (Англия, Германия, Швейцария, Венгрия. Польша), где применяют два принципиально различных типа таких устройств – газонаполненные Даути и с тарельчатыми пружинами фирмы Тиссен (Германия). На сортировочных горках Китая применяют газонаполненные точечные замедлители TDJ, изготавливаемые по английской лицензии и аналогичные по конструкции ТВЗ фирмы Даути.

Как видно из таблицы, в рабочем режиме они способны поглощать от 1200 до 1650 Дж энергии, превращаемой в теплоту. В результате температура внутри устройства при каждом срабатывании повышается примерно на 1°С, поэтому частота срабатывания ограничена (не более 30 срабатываний в мин.). При этом величина развиваемого тормозящего усилия, как правило, не превышает 20–22 кН и ограничена нагрузкой на рельс от колеса вагона легкой весовой категории с тем расчетом, чтобы не допустить его отрыва от рельса в момент взаимодействия с рабочей головкой точечного замедлителя. При этом, естественно, чем тяжелее вагон, тем меньше тормозной эффект приходится на 1 т его массы. Такая особенность работы зарубежных ТВЗ является их органическим недостатком. В результате требуется большое количество замедлителей по длине пути скатывания вагонов для создания необходимого тормозного эффекта. Как правило, на каждом подгорочном пути устанавливают 800–1200 точечных замедлителей типа Даути, Тиссен или ТDJ.

Другой негативной особенностью работы ТВЗ является то, что они создают тормозной эффект при превышении граничных скоростей вне зависимости от направления движения колеса (с горки или на горку). Поэтому маневровые передвижения горочных локомотивов по сортировочны путям, оборудованным точечными замедлителями, и вытяжка составов потребуют дополнительных затрат энергии на преодоление сопротивления движению со стороны ТВЗ.

Несмотря на известные недостатки, системы квазинепрерывного регулирования скорости отцепов с точечными замедлителями повышают качество сортировочного процесса, значительно сокращают, а иногда и полностью исключают повреждаемость вагонов и перевозимых грузов. Но для эффективной работы ТВЗ требуется сплошной продольный уклон пути не менее 2,0-2,5^о/_оо. Поэтому простая замена балочных вагонных замедлителей точечными без изменения профиля путей, выполненного на действующих горках по существующим нормативам для интервально-прицельного регулирования скорости отцепов, не приводит к желаемому эффекту.   При переходе к точечным вагонным замедлителям необходима дорогостоящая реконструкция профиля горки и подгорочных путей.

Кроме того, при эксплуатации ТВЗ еженедельно требуется сплошная проверка их работоспособности   с использованием специализированного оборудования, размещенного на путевой тележке (рис. 10.3), а также выборочная их проверка на специальном стационарном стенде, размещенном в мастерской горки. Эти работы также связаны со значительными трудовыми и материальными затратами.

Рис 10.3. Испытательная тележка для проверки работоспособности ТВЗ в пути.

Особо следует подчеркнуть, что для обеспечения высокой эксплуатационной надежности работы ТВЗ на сортировочных горках необходимо иметь специализированные мастерские с дорогостоящим ремонтным и диагностическим оборудованием, испытательные стенды, поставляемые заводами-изготовителями, как правило, по отдельному контракту. Стоимость такого оборудования и стендов намного больше стоимости самих замедлителей, составляющей 300–400 долл. США за штуку. При невозможности организации требуемого технического обслуживания   ТВЗ, особенно китайского производства, быстро выходят из строя, а для восстановления их работоспособности необходим капитальный ремонт в условиях заводов-изготовителей. Стоимость такого ремонта может составлять 50...70 % и более от первоначальной стоимости изделия.

Российскими специалистами   был проведен анализ работы ТВЗ на автоматизированной сортировочной горке ст. Ференцварош (Венгрия), которая реконструирована в 1987 - 1988 гг., имеет 32 сортировочных пути, объединенные в 4 пучка по 8 путей. Она оборудована пучковой тормозной позицией (II ТП) - перед каждым из 4-х пучков установлено по одному гидравлическому весовому замедлителю Тиссен польского производства длиной 18,5 м. Гидросистемы этих замедлителей объединены и связаны с общей насосной станцией, расположенной в межпутье сортировочной горки и обеспечивающей циркуляцию масла в гидросистеме давлением 120 кг/см².

Полезная длина сортировочных путей ст. Ференцварош составляет 700 … 900 м, причем в их начале они имеют уклон 6,4 ^о/_оо (75 м), затем 2,4 ^о/_оо (200 м), 1,4 ^о/_оо (70 м), 0,7 ^о/_оо (155 м). Далее на длине от 100 до 200 м (в зависимости от конца пути) уклон равен нулю, а затем на длине 100 выполнен противоуклон 2,0 ^о/_оо.

На каждом сортировочном пути установлено по 310 … 320 точечных вагонных замедлителей типа Тиссен (в зоне больших уклонов они расположены чаще, меньших - реже). Эпюра установки точечных замедлителей рассчитывается на компьютере. Всего на станции установлено 10500 ТВЗ, которые обслуживают 12 человек эксплуатационного персонала. В их обязанности входит ежедневный визуальный осмотр всего парка ТВЗ, замена вышедших из строя устройств на новые, выполнение необходимых работ по техническому обслуживанию и комплексной проверке работоспособности заменяемых устройств на специальном стенде. Ежемесячно эксплуатационным персоналом изымается из пути и подвергается замене и проверке на стенде до 1000 ТВЗ.

Паспортная перерабатывающая способность горки составляет 4000 ваг/сут. Однако на практике из-за ограниченной скорости входа вагонов на ТВЗ до 4,5 … 5,0 м/с и наложения других ограничений   она не превышает 3000 ваг/сут.

Длина формируемых в сортировочном парке составов не превышает 40 вагонов, при этом удельный вес 4-осных вагонов около 35 %, остальные - двухосные. Скорость надвига вагонов составляет на горке 0,9 м/с. Невзирая на столь легкие по российским меркам условия переработки составов, за календарный год на горке ст. Ференцварош по отчетным данным было повреждено 13 вагонов.

Наиболее показательным является опыт использования точечных замедлителей на ст. Секешфехервар (Венгрия), имеющей горку высотой 3,8 м с 11 сортировочными путями с полезной длиной 500 ÷ 600 м. По российской классификации эта горка относится к горкам малой мощности. Характерной особенностью ее конструкции является то, что при реконструкции оказалось невозможным изменить высоту горки, т. к. вершина горки находится на мосту, под которым проходит городская автодорога. Балочных замедлителей на горке нет, всю работу по торможению вагонов выполняют точечные замедлители типа Даути, расставленные по расчетной эпюре на впускной части горки и в сортировочном парке.

Перерабатывающая способность горки - 1200 ваг/сут., однако фактическая составляет не более 900 ваг/сут.  Все пути горки, в т. ч. пути надвига и сортировочного парка, электрофицированы. Скорость надвига составов на горку составляет 0,9 м/с.

На спускной части горки установлено 200 ТВЗ, а на каждом из 11 сортировочных путей – примерно по 250 шт. Общее число установленных ТВЗ составляет 3000 шт.

По данным работников горки за сутки выходит из строя и подлежит замене 25 … 30 ТВЗ, за год – около 8 тыс. шт., т. е. средний срок службы ТВЗ до ремонта не превышает 0,4 года. Основные виды дефектов следующие: излом креплений к рельсу (~ 60%), утечки газа (~ 30 %), искривление штока (~ 5 -7 %), другие виды дефектов (~ 3- 5 %).  

Разборка и ремонт ТВЗ на горке не производятся - все неисправные замедлители изымаются из пути (на этом заняты 2 человека) и отправляются на завод. Учитывая, что ст. Секешфехервар расположена в городской черте, вдоль горки по длине сортировочных путей с обеих сторон установлена шумопоглощающая стенка высотой 1,2 м и длиной 250 м.

Эксплуатационные показатели работы этой горки ниже, чем на ст. Ференцварош. Так, имея в 3,5 раза меньшую переработку вагонов, здесь за год происходит в 2 раза больше повреждений подвижного состава при роспуске (26 случаев). Работники горки объясняют это рядом причин: неоптимальным профилем горки, недостаточным количеством точечных замедлителей, более низкой надежностью газонаполненных замедлителей типа Даути по сравнению с Тиссен. В перспективе их использование на горке больше не планируется.

 Среди других известных   точечных замедлителей следует выделить китайские замедлители типа TDJ. Это газонаполненные устройства, по конструкции аналогичные Даути.  На сети китайских дорог эксплуатируется около 400 тыс. таких устройств.

Некоторый опыт эксплуатации китайских ТВЗ накоплен и на российских железных дорогах. Так, в 90-е годы ХХ века небольшая партия китайских ТВЗ типа TDJ в количестве 220 шт. была установлена и испытана на спускной части горки № 4 ст. Ленинград-Сортировочный Московский между I и II ТП. При этом 117 из них, установленных ближе к I ТП были настроены на критическую скорость срабатывания 5,2 м/с, остальные 103 шт. – на скорость 5,5 м/с. Это позволило поднять скорость подхода вагонов ко II ТП оказалась ниже оптимальной, в связи с чем общее количество замедлителей с настройкой на скорость 5,2 м/с было уменьшено до 84 шт. позволили поднять скорость подхода к II ТП легких вагонов до 20 км/ч, а для тяжелых отцепов - до 21...23 км/ч. При такой схеме расстановки замедлителей TDJ сортировочная горка № 4 отработала один месяц.

С момента установки замедлителей был заведен журнал учета отказов и ремонта замедлителей, а также выполнен хронометраж рабочего дня обслуживающего персонала для нормирования и оценки трудовых затрат на техническое обслуживание устройств.

Было установлено, что в течение этого месяца поток отказов составил 2-3 замедлителя ежедневно и 4-5 штук - после выходных, т. к. в субботу и воскресенье осмотр и ремонт замедлителей не выполнялся. Характер отказов следующий: выпадение пружинистых шплинтов диаметром 3 мм и откручивание или закручивание регулировочных гаек для изменения значения критических скоростей; расшплинтование уплотнительных гаек рабочей полости скользящего цилиндра; деформация самого цилиндра и его штока, излом креплений к рельсу.

Большинство неисправностей и отказов домкратовидных замедлителей не могли быть ликвидированы в эксплуатационных условиях, поскольку требовали конструктивной переделки устройств, возможной только в заводских условиях.

В связи с наступлением холодного времени года и ухудшением ходовых свойств отцепов, распускаемых с горки, все замедлители были перенастроены на критические скорости выше допустимых для модели TDJ-302. Это, естественно, привело к увеличению числа отказов.

После первого этапа опытной эксплуатации замедлителей при осмотре колесных пар маневровых тепловозов, работающих на сортировочной горке № 4, обнаружен износ нерабочей поверхности гребня колесных пар по всей окружности колеса. Согласно Инструкции ЦТ/4351 такие колесные пары локомотивов подлежат браковке и исключению их из маневровой и поездной работы. Для снижения величины износа было признано необходимым ограничить скорость движения локомотивов по домкратовидным замедлителям, что, естественно, ухудшило условия проведения маневровых операций, однако, так и не решило проблемы. После еще двух месяцев опытной эксплуатации все замедлители TDJ были сняты с участка между I и II тормозными позициями из-за продолжавшегося интенсивного износа гребней колесных пар локомотивов и большого числа отказов замедлителей.

На этом   практическое использование домкратовидных вагонных замедлителей TDJ на станции Ленинград - Сортировочный - Московский было завершено.  

 Определенный опыт использования китайских точечных замедлителей накоплен также и на пограничной с Китаем станции Забайкальск Збк. ж. д. Сортировочная горка ст. Забайкальск – это строящийся объект.  В октябре 2005 г. в эксплуатацию сдан первый пусковой комплекс горки со спускной частью, на которой установлен нажимной замедлитель КЗ-5, и первый пучок сортировочного парка из восьми путей, оборудована парковая тормозная позиция в начале которой установлено 8 нажимных замедлителей КЗ-3.

Особенностью географического расположения ст. Забайкальск является наличие сильных ветров вдоль сортировочного парка. При этом, если сортировочный парк расположить на горизонтальной площадке без продольного уклона, то при сильном встречном ветре возникает опасность остановки и даже встречного движения вагонов (особенно порожних) в сторону горба горки. Это обстоятельство привело к необходимости запроектировать сортировочный парк со сплошным уклоном путей от 4 ^о/_оо до 1,5 ^о/_оо и использовать для торможения вагонов китайские ТВЗ типа TDJ, установленные по 400 шт. вдоль каждого сортировочного пути. При этом в конце сортировочных путей емкостью 71 вагон для закрепления вагонов установлено по 160 домкратовидных задерживателей типа TDJT-101, размещенных на каждом пути 4-мя группами по 40 шт.

На горке имеется эксплуатационный персонал в количестве 17 чел., обслуживающий в настоящее время нажимные вагонные замедлители типа КЗ-3 и КЗ-5, а также компрессорную станцию, снабжающую эти замедлители сжатым воздухом. Домкратовидные замедлители и задерживатели находятся на гарантийном обслуживании китайскими специалистами. Эксплуатационный персонал горки не принимает участия в обслуживании и текущем ремонте китайских замедлителей и задерживателей.

С целью изучения опыта эксплуатации точечных замедлителей и задерживателей на ст. Забайкальск в июне 2006 г. по распоряжению Департамента управления перевозками ОАО "РЖД" было проведено выездное совещание при начальнике отдела организации работы станций. Было установлено, что применение домкратовидных замедлителей и задерживателей на ст. Забайкальск обеспечивает следующие преимущества:

– полностью ликвидирует возможность повреждения вагонов и перевозимых грузов в процессе роспуска за счет обеспечения движения вагонов по сортировочному пути с допустимой скоростью соударения – 5 км/ч;

– ликвидирует возможность образования разрывов между вагонами по длине сортировочных путей (т. н. "окон"), что исключает необходимость проведения маневровых операций по соединению отцепов, однако сохраняется необходимость осаживания первого отцепа для обеспечения полной вместимости сортировочных путей;

– не требует контроля горочным оператором за ходом продвижения вагонов вдоль сортировочного парка, тем самым снижается психологическая нагрузка горочных операторов;

– обеспечивается стабильность торможения вагонов, не зависящие от состояния колесных пар вагонов (загрязнение мазутом, наличие краски на боковинах и др.)

Вместе с тем, отмечены следующие негативные моменты, связанные с использованием ТВЗ:

– снижение темпа и суточных объемов переработки вагонов по сравнению с использованием классических принципов интервально – прицельного торможения с использованием только нажимных вагонных замедлителей;

– необходимость установки нажимных пневматических замедлителей на спускной части горки и в начале сортировочных путей, создание компрессорной и пневмосети, что связано со значительными капиталовложениями;

– необходимость обеспечения ускоряющего уклона не менее 1,5 0/00 по всей длине сортировочного парка, который на существующих горках, как правило, отсутствует;

– невозможность производства механизированной очистки путей от снега с помощью существующей снегоуборочной техники;

– значительные капиталовложения и эксплуатационные расходы на обслуживание устройств при оборудовании сортировочных путей домкратовидными замедлителями. По экспертной оценке суммарная стоимость ТВЗ, устанавливаемых на каждый путь, составляет не менее 6 млн. руб. на путь, а ежемесячные эксплуатационные расходы – 120 ч. час/мес на 1 путь (общие капитальные затраты возрастают в 2-2,5 раза), т.е. необходимо содержать примерно 3 человека эксплуатационного персонала на один пучок сортировочных путей;

– дополнительные затраты энергии горочных локомотивов на преодоление сопротивления ТВЗ при вытягивании сформированных составов с сортировочных путей, ограничение скорости вытягивания (не более 18 км/ч).

С учетом вышеприведенных достоинств и негативных моментов, присущих применению ТВЗ, вопрос о возможности и целесообразности их широкого использования на сортировочных горках российских железных дорог в каждом конкретном случае должен, очевидно, решаться на основе глубокого технико-экономического обоснования. Скорее всего, применение технологии квазинепрерывного регулирования скорости отцепов с использованием ТВЗ в условиях российских железных дорог будет возможно только на вновь проектируемых сортировочных станциях, расположенных в южных регионах, где исключены низкие температуры воздуха и обильные снегопады.

На действующих станциях в качестве наиболее рационального пути повышения безопасности роспуска составов,       безопасности эксплуатационного персонала, эффективности работы сортировочных горок, сохранности перевозимых грузов, следует рассматривать механизацию и автоматизацию сортировочного процесса с использованием балочных вагонных замедлителей современной конструкции.