Марки крестовин

Все стрелочные переводы в пути железнодорожного типа в России и странах бывшего СССР принято характеризовать маркой крестовины, которая представляет собой отношение в виде дроби, числителем которой выступает ширина сердечника, а знаменателем — его длина (также, величину угла между рабочими гранями сердечника выражают в градусах). Среди обыкновенных прямолинейных стрелочных переводов в странах бывшего СССР наиболее типичны и распространены переводы с маркой крестовины 1/18 и 1/22, допускающие скорости движения по отклонению до 80 км/ч и 120 км/ч, соответственно^[2]. Также существуют обычные стрелочные переводы с марками крестовин 1/18 и 1/22 и симметричные переводы с марками крестовин 1/9, 1/11, 1/6, 1/4, 5 и др.

Стрелочные переводы на главных путях и приёмо-отправных путях пассажирского движения имеют крестовины не круче 1/11; стрелочным переводам, по которому пассажирские поезда движутся только по прямому пути перевода, как правило, не допускается иметь марку крестовины 1/9 и круче (радиусы их переводных кривых довольно близки к значениям 300 и 200 м, соответственно). На приёмо-отправных путях грузового движения укладывают стрелочные переводы с маркой крестовины не круче 1/9, а симметричные — не круче 1/6. Стрелочные переводы прочих путей имеют марки крестовин не круче 1/8, а симметричные — не круче 1/4, 5.

Движение поездов по стрелочным переводам с крестовиной марки 1/9 и 1/11 разрешается по прямому пути со скоростями не выше 100 и 120 км/ч, соответственно, на боковой — путь не свыше 40 км/ч, по переводам из рельсов типа Р65 с крестовиной марки 1/11 — не более 50, а по симметричным переводам с крестовиной марки 1/11 — не более 70 км/ч.

Перекрёстные стрелочные переводы, как правило, выполняются под двойным углом крестовины обыкновенных переводов в горловине станции, например, 2/9 при обыкновенных переводах с крестовинами 1/9. (2/9 здесь означает фактически удвоенный угол с тангенсом 1/9, а не угол с тангенсом 2/9).

Для увеличения скорости движения на боковой путь требуются более пологие стрелки. Самый пологий стрелочный перевод в настоящее время эксплуатируется на высокоскоростной линии Париж — Лион во Франции. Он предназначен для движения на боковой путь со скоростью 220 км/ч и имеет марку крестовины 1/65. С другой стороны, с уменьшением крутизны резко растет длина стрелочного перевода, а значит, растет длина и масса остряков и усложняется их геометрия. Поэтому для перевода таких стрелок применяется связка из нескольких стрелочных электроприводов, работающих параллельно.

Стрелочные электроприводы предназначены для перевода, запирания и контроля положения централизованных стрелок.

Согласно § 88 Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) стрелочные электроприводы всех видов должны: обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу; не допускать запирание стрелки при зазоре между остряком и рамным рельсом 4 мм и более; отводить другой остряк от рамного рельса на расстоянии не менее 125 мм. Перечисленные положения являются исходными для определения технических требований к стрелочным приводам.

Характер взаимодействия подвижного состава с остряками, крестовинами и другими элементами стрелочных переводов и пересечений определяет в конечном итоге основные технико-экономические показатели путевого хозяйства ― долговечность этих элементов, трудовые затраты на их содержание и ремонты, безопасность движения поездов.

Путь на перегоне ― это одна, две или три стальные колеи, по которым пропускают поезда. Кроме путей на перегоне для нормальной эксплуатации железных дорог необходимы пункты с путевым развитием: станции и разъезды. Для связи всех путей в единый комплекс необходимы специальные устройства верхнего строения пути: стрелочные переводы и глухие пересечения. Соединение двух или более путей и перевод подвижного состава с одного пути на другой осуществляется стрелочными переводами. Пересечение одного пути другим в одном уровне обеспечивается так называемыми глухими пересечениями.

Глухое пересечение — одноуровневое пересечение железнодорожных путей, устраиваемое без стрелок, что исключает переход подвижного состава с одного пути на другой. При этом образующие глухое пересечение пути могут иметь различную ширину колеи.

Глухие пересечения являются источником потенциальной опасности, так как на них возможно столкновение поездов, поэтому проезд через глухие пересечения регулируется железнодорожной сигнализацией. Также возможен сход поездов с рельсов.

Глухие пересечения довольно распространены в США. Связано это с тем, что при пересечении железных дорог, принадлежавших разным компаниям, не было необходимости в обеспечении возможности перехода поездов с одного пути на другой.

Встречаются глухие пересечения между железнодорожными и трамвайными путями, хотя современные регламентации запрещают их. На путях городских трамваев также встречаются глухие пересечения.

Практически почти все стрелочные переводы и глухие пересечения располагаются на станциях. Одна треть общего количества стрелочных переводов лежит на главных путях и сосредоточена в горловинах станций. Эти переводы, прежде всего, должны обеспечивать беспрепятственный пропуск поездов, следующих по главному пути без остановки с установленными максимальными скоростями. Они также должны обеспечить ответвление поездов на приемоотправочные пути и их отправление с этих путей с возможно большими скоростями. Переводы на главных путях работают в тяжелых условиях под воздействием больших ударно-динамических и вибрационных нагрузок. От состояния этих переводов и их конструкции зависит пропускная способность железных дорог.

Приёмо-отправочный путь — станционный путь, на котором выполняются технологические операции, связанные с приёмом и отправлением поездов, посадкой и высадкой пассажиров, скрещением поездов на однопутных линиях и ожиданием обгона более срочными поездами.

Приёмо-отправочный путь устраивают таким образом, чтобы маршруту прибывающего или отправляемого поезда по возможности не было никаких других враждебных маршрутов(маневровых, выставочных, маршрутов уборки локомотивов и т. п.).

На крупных станциях приёмо-отправочные пути объединяются в парки путей. На станциях, через которые пропускается большое число поездов, приёмо-отправочные пути специализируются по направлениям движения поездов.

С прибывающим поездом на приёмо-отправочном пути производятся следующие операции: отцепка и прицепка поездного локомотива, техническое обслуживание и коммерческий осмотр состава, рассоединение и соединение автотормозных рукавов, проверка состава по документам, устранение возможных технических неисправностей и т. п.

Полезная длина приёмо-отправочного пути должна удовлетворять условию постановки поезда в пределах пути при безопасном следовании подвижного состава по соседним с ним путям.

Приёмо-отправочный путь проектируют на прямой горизонтальной площадке; в трудных условиях допускается размещение в кривых радиусом не менее 1200 м и на уклонах до 2, 5 ‰

В иных эксплуатационных условиях работают, переводы на прочих станционных путях ― высокие скорости здесь не реализуются. Техническое состояние и конструкция переводов и пересечений в этом случае влияют на перерабатывающую способность станции и на расходы по содержанию пути. В существенной мере здесь, как и на главных путях, от состояния переводов зависит безопасность движения.

Стрелочные переводы на станциях следует располагать так чтобы по возможности избежать появления излишних кривых участков. Взаимосвязанные переводы должны укладываться так, чтобы обеспечить достаточную изоляцию маневровой работы от приёма и отправления поездов, иметь наименьшие пробеги локомотивов при манёврах. Кроме того, должны обеспечивать возможность оборудования переводов централизованными средствами управления и возможность перспективных переустройств горловин станций.

Горловина станции на железнодорожном транспорте — крайняя часть станции, где происходит развитие пути (путей) перегона в пути станции, то есть увеличение числа путей. Своё название получила за сходство в плане с горловиной бутылки. Горловина, через которую на станцию прибывают чётные поезда (следующие на север и восток), называется чётной, через которую прибывают нечётные — нечётной. При ручных стрелках в каждой горловине, как правило, находится стрелочный пост, работник которого (дежурный стрелочного поста) по командам дежурного по станции переводит стрелки, при электроцентрализации (ЭЦ) стрелки управляются дистанционно.

В горловинах также размещаются выходные сигналы (светофоры, на некоторых станциях сохранились старые действующие семафоры), на ЖД стран СНГ имеющие нумерацию (литеры) в соответствии с номерами путей и чётностью отправляемых по ним поездов. Например, выходной светофор Ч5 — чётный выходной с 5-го пути, размещается в нечётной горловине, так как прибывают через неё нечётные поезда, а чётные отправляются.

Многообразие требований эксплуатационного характера привело к появлению большого количества переводов и пересечений, различающихся мощностью и конструктивным оформлением.

Конструктиви́ зм — авангардистское направление в изобразительном искусстве, архитектуре, фотографии идекоративно-прикладном искусстве, зародившееся в 1920 — первой половине 1930 годов в СССР.

Специфические требования предъявляются к стрелочным переводам, уложенным в зоне сортировочных горок.

Сортиро́ вочная го́ рка (в железнодорожной терминологии и на жаргоне — просто «горка») в сортировочных станциях — вид железнодорожного сортировочного устройства для ускорения расформирования составов из грузовых вагонов, использующий для перемещения вагонов земное тяготение, то есть скатывание вагонов и групп вагонов с уклона.

Сортировочные горки являются одними из наиболее высокопроизводительных сортировочных устройств. Первая вРоссии сортировочная горка была построена в 1899 году на станции Ртищево Рязано-Уральской железной дороги.

Состав:

Комплект сортировочных устройств с сортировочной горкой состоит из одного (или двух) путей надвига, профилированной части горки, подгорочного парка, начинающегося стрелочной горловиной, также, как правило, имеются обходные пути от одного или нескольких крайних путей подгорочного парка к пути надвига в обход горба горки.

Существует несколько различных видов сортировочных горок, различающихся профилем и технологией работы. Ниже описан наиболее распространённый вариант. Большая часть пути надвига в зависимости от ситуации располагается на горизонтальной площадке или небольшом уклоне в сторону надвига (для облегчения надвига). Далее профиль постепенно переходит в нарастающий подъём на горб горки, в пределах этого подъёма расположена зона расцепки автосцепок (здесь состав сжат, что делает возможным расцепку). Далее располагается горб горки, где подъём переходит в крутой спуск по минимально допустимому для пропуска грузовых вагонов радиусу вертикальной кривой. Начало спускной части расположено на уклоне порядка 50 ‰, далее величина спуска ступенями или плавно уменьшается вдоль стрелочной горловины; начало путейподгорочного парка, как правило, также расположено на небольшом уклоне, способном поддерживать на приблизительно постоянном уровне скорость среднего вагона в средних погодных условиях. Далее путь подгорочного парка расположен на площадке, и в конце — на небольшом уклоне навстречу направлению роспуска с горки, для предотвращения ухода слишком быстро идущих вагонов.

Технология работы горки

Отцепы с небольшим сопротивлением движению (хорошие бегуны) приходится тормозить вагонными замедлителями, размещёнными на тормозных позициях. Первая (верхняя) тормозная позиция обеспечивает интервалы между движущимися отцепами для их разделения на стрелках и замедлителях (интервальное торможение). Вторая (средняя) тормозная позиция, кроме интервалов, обеспечивает совместно регулирование скорости скатывания отцепа, третья тормозная позиция осуществляет прицельное торможение отцепа в зависимости от занятости подгорочного пути (отличия в способе зависят от применения автоматики, либо ручного — «башмачного» торможения). ранее использовались радиолокационные датчики. В последнее время по бокам пути спуска устанавливаются телеметрические датчики или оптические измерители скорости, в основе которых видеокамера и вычислительная техника, которые контролируют скорость отцепов и выводят рекомендуемую скорость на табло горочного светофора. Также дежурный по горке имеет возможность управлять степенью сжатия замедлителей.

Стрелочная горловина горок отличается высокими требованиями по компактности, поскольку, с одной стороны подгорочный парк одной горки может иметь более 30 путей, и стрелочная горловина занимает достаточно большую долю площади. Ещё более важно то, что скорость роспуска ограничивается временем освобождения предыдущим отцепом маршрута для следующего, а это значит, что каждый стрелочный перевод, как и горловина в целом, должны быть насколько возможно короткими. Поэтому в горочных стрелочных горловинах, особенно в их начале, широко применяются симметричные стрелочные переводы с переводными кривыми весьма малых радиусов, а также сдвоенные или даже строенные стрелочные переводы.

На сортировочных горках применяются специальные быстродействующие стрелочные приводы (СПГ-2, СПГБ-4М), которые обеспечивают перевод стрелки не больше чем за 0, 6 с, что необходимо для нормального темпа роспуска составов. Быстродействие горочных стрелочных электроприводов достигается уменьшением передаточного числа редуктора (43, 69 вместо 70). Для ещё большего ускорения перевода стрелки на электродвигатель МСП-0, 25 с номинальным напряжением 100 В подают напряжение 200 В, что увеличивает его мощность до 740 Вт.

Для повышения быстродействия в схеме управления приводом не используют реверсивное реле, время срабатывания которого 0, 15—0, 2 с.

Здесь это связано с необходимостью обеспечения практически непрерывной работы по роспуску и формированию составов и наличием горочной автоматической или электрической централизации, а также средств малой механизации.

Роспуск состава — основной элемент цикла операций расформирования составов на сортировочной горке.

Порядок роспуска

Подготовка состава к роспуску осуществляется в парке прибытия, где выполняются операции отпуска тормозов вагонов, разъединения тормозной магистрали в местах деления состава на отцепы. После надвига состава до вершины горки последовательно осуществляется расцепка автосцепных приборов вагонов в местах разделения отцепов. На скоростном уклоне сортировочной горки отцепы под действием силы тяжести набирают скорость и отрываются от расформировываемого состава. В соответствии с сортировочным листком осуществляется поэтапная подготовка маршрутов следования отцепов на сортировочные пути их назначения. Горочныетормозные позиции используются для интервального торможения в целях сохранения необходимых интервалов для разделения маршрутов скатывания отцепов на стрелках горочной горловины и для прицельного торможения, обеспечивающего подход отцепов к вагонам, стоящим на сортировочном пути, со скоростью, не превышающей допускаемую.

Скорость роспуска

Допускаемая скорость роспуска состава определяется конструкцией сортировочной горки, уровнем механизации и автоматизации процессов, характеристиками и сочетанием отцепов расформировываемого состава. Чем больше длина отцепа (до 6—7 вагонов) и его масса и чем ближе к вершине горки стрелка разделения маршрутов скатывания отцепов, тем более высокую скорость роспуска составов можно реализовать. В целях повышения перерабатывающей способности горки применяют режим переменной (или дифференцированной) скорости, регулируя скорость в процессе роспуска составов с учётом характеристик отцепов в составе и их сочетаний.

Кроме того, здесь необходима максимальная компактность расположения стрелочных переводов.

Остряки соединены между собой системой тяг. По назначению тяги делятся на стрелочные, переводные и аппаратные; имеются также контрольные тяги.

Контрольная тяга - металлическая штанга, соединяющая остряк и шиберную линейку стрелочного электропривода

Служит для контроля положения остряка.

Стрелочные тяги бывают рабочие и соединительные. Через рабочие тяги к острякам передаётся тяговое усилие, приводящее к переводу из одного положения в другое. Соединительные тяги вместе с рабочими обеспечивают постоянство взаимного расположения обоих остряков в плане. Переводные тяги предназначены для передачи переводного усилия от одних стрелочных рабочих тяг через рычаги дополнительного переводного устройства к другим рабочим тягам. Этим обеспечивается приложение усилия в двух или трёх точках по длине остряка. Такое дополнительное устройство применяется при длинных остряках переводов пологих марок. Аппаратные тяги связывают привод с рабочей стрелочной тягой. Аппаратная тяга располагается ниже рабочей и соединяется с ней через ушко.

Согласно п. 6.28 Правил технической эксплуатации железных дорог России (ПТЭ) стрелочные электроприводы всех видов должны обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу, не допускать замыкания стрелки при зазоре между прижатым рамным рельсом 4 мм и более, отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм.

Обеспечение плотного прилегания прижатого остряка в крайних положениях стрелки при её исправном состоянии и нормальной ширине колеи зависит, прежде всего, от точности отработки приводом величины рабочего хода стрелки. Поэтому привод должен обеспечивать требуемую точность рабочего хода стрелки, гарантирующую зазор между остряком и рамным рельсом менее 4 мм. Величина 4 мм установлена для исключения удара в острие остряка, а также взреза при противошерстном движении поезда.

Противошёрстное движение — движение поезда или маневровой единицы по стрелочному переводу в направлении от остряка стрелки к её крестовине.

В отношении безопасности движения поездов противошёрстное движение более ответственно, чем пошёрстное движение, так как при неплотности прилегания остряка к рамному рельсу, превышающей предел, установ­ленный правилами технической эксплуатации, возможен сход поезда.

Условно различают три положения стрелки: плюсовое крайнее, среднее и минусовое крайнее. Крайним называют такое положение стрелки, при котором прижатый остряк заперт и прилегает к рамному рельсу с зазором 4мм, а отжатый остряк отстоит от своего рамного рельса на расстоянии не менее 125 мм.

Следует отметить, что отжатый остряк в крайнем положении может запираться или не запираться (в зависимости от конструкции привода). Средним называют такое положение стрелки, при котором прижатый остряк отстоит от рамного рельса на 4 мм и более.

Важнейшим условием дистанционного управления стрелками является наличие контроля их положения на посту управления. Поэтому стрелочные переводы должны иметь датчик контроля (называемый обычно автопереключателем), обеспечивающий контроль положений стрелки и преобразующий информацию об этом в электрическую величину для дистанционной передачи её в орган управления. Датчик должен выдавать соответствующую информацию как при перемещении остряков электропривода, так и гребнями колёс состава, т.е. при взрезе стрелки.

Взрез стре́ лки (взрез стрелочного перевода) — инцидент на железнодорожном транспорте, заключающийся в переводе стрелки колёсами подвижного состава, движущегося по неустановленному маршруту в направлении от корневого крепления остряков к их концам (пошёрстное движение).

Описание инцидента

Колёса движущегося состава, нажимая на отведённый остряк стрелки, придвигают его к рамному рельсу. Отведённый остряк увлекает за собой прижатый, который отводится от своего рамного рельса. Создаётся опасность для последующего движения по стрелке в обратном направлении. Взрез стрелки приводит к искривлению и излому остряков. Для исключения повреждений замыкающие приборы (стрелочные электрозамки, замыкатели и т. д.) делают взрезными (не повреждающимися при взрезе).

Сигнализация о взрезе стрелки

В случае взреза стрелки на пост централизации (дежурному по станции) поступает сигнал, исключающий возможность управления этой стрелкой до устранения повреждения. Дежурный по станции может определить взрез стрелки по следующим признакам^[1]:

· звенит звонок «взрез стрелки»

· горит красная лампочка нарушения электрического контроля положения стрелки

· не горят лампочки электрического контроля плюсового и минусового положения стрелки при нажатии стрелочной кнопки (поворота рукоятки) плюсового или минусового положения

· электрическая подсветка не показывает, в каком положении находится стрелка (стрелки)

· перекрывается светофор для маршрута, в который входит взрезанная стрелка или для маршрута, в котором она является охранной

При следовании подвижного состава по стрелке на её остряки воздействуют вертикальные и горизонтальные силы и, кроме того, возникает тряска, вибрация и т.д.; в этих условиях может происходить отход прижатого остряка от рамного рельса и, как следствие, попадание гребней колёс вагонов в пространство меду прижатым остряком и рамным рельсом, что ведёт к аварии. Поэтому надёжное запирание остряков и в особенности прижатого остряка является важным требованием к стрелочным приводам.

В процессе эксплуатации стрелок возможно попадание посторонних предметов между остряком и рамным рельсом, препятствующее нормальному переводу. Если при этом автоматическое реверсирование привода не предусмотрено, привод следует оснастить защитой от перегрузок.

Дежурный по станции, не ожидая прибытия электромеханика СЦБ, должен использовать имеющиеся в его распоряжении средства для выяснения причин нарушения нормального действия устройств СЦБ внешним осмотром путей и стрелок:

При невозможности перевода централизованной стрелки с пульта управления необходимо проверить, не попало ли что-либо между остряком и рамным рельсом, не произошло ли завала остряков, тяг грузом, снегом и т.д.

Если после такой проверки дежурный по станции выяснит и устранит причину не перевода стрелки, ему разрешается возобновить пользование устройствами.

О причинах нарушения нормального действия устройств СЦБ и устранении их дежурный по станции должен сделать запись в последней графе журнала осмотра путей, стрелочных переводов,
устройств СЦБ, связи и контактной сети формы ДУ-46.

Если на пульте управления отсутствует контроль положения централизованной стрелки, то ее исправность и правильность установки в маршруте должны быть проверены на месте лично дежурным по станции или другим работником, указанным в ТРА железнодорожной станции. Кроме того, такая стрелка должна быть заперта на закладку и навесной замок, а в ее электроприводе выключен блок-контакт (опущена курбельная заслонка). Ключ от запертой стрелки должен храниться у дежурного по станции или другого работника согласно ТРА железнодорожной станции.

Движение поездов по такой стрелке производится при запрещающем показании светофора до устранения неисправности или выключения стрелки с сохранением пользования сигналами. По маршрутам, в которые стрелка входит в положении, которое контролируется на пульте управления, поезда могут пропускаться при разрешающих показаниях соответствующих светофоров.

В необходимых случаях до устранения неисправности дежурный по станции с согласия поездного диспетчера может перевести стрелку на ручное управление (курбелем). Перевод стрелки курбелем (курбельная заслонка должна быть опущена) осуществляется дежурным по станции, оператором поста централизации, сигналистом или другим работником хозяйства перевозок, указанным в ТРА железнодорожной станции.

После устранения неисправности и восстановления действия стрелки курбельную заслонку поднимает вверх электромеханик СЦБ.

При переводе на ручное управление одной из спаренных стрелок или стрелки с подвижным (поворотным) 1 сердечником крестовины - вторая стрелка или подвижный сердечник тоже должны переводиться на ручное управление.

При переводе курбелем спаренных стрелок или стрелки с подвижным сердечником крестовины обе стрелки или стрелка и подвижной сердечник должны быть поставлены в одинаковое (плюсовое или минусовое) положение.

При переводе стрелки с подвижным сердечником крестовины на ручное управление (курбелем) - первым должен переводиться и запираться подвижный сердечник, а затем остряки стрелки с запиранием их установленным порядком.

После каждого перевода стрелки при помощи курбеля дежурный по станции должен установить рукоятку этой стрелки на пульте управления в положение, соответствующее положению стрелки, а при кнопочном управлении нажать кнопку соответствующего положения.

Для получения контроля положения стрелки, переведенной курбелем, если соответствующий изолированный участок показывает занятость, дежурный по станции должен распломбировать и нажать кнопку вспомогательного перевода стрелки, а в необходимых случаях - предварительно произвести искусственную разделку маршрута.

Если на пульте управления после перевода стрелки курбелем сохраняется контроль ее положения, то прием, отправление поездов и маневровые передвижения осуществляются при разрешающих показаниях соответствующих светофоров. В правильности установки в маршруте стрелки, переводимой курбелем, дежурный по станции убеждается по докладу работника, осуществляющего перевод этой стрелки, и по контрольным приборам на пульте управления.

Если электрический контроль положения стрелок, переводимых курбелем, нарушен, то на рукоятку (кнопки) таких стрелок надевается колпачок (колпачки), стрелки (подвижные сердечники крестовины) запираются в маршруте на закладки и навесные замки, ключи от которых во время движения поездов должны храниться у дежурного по станции или другого работника согласно ТРА железнодорожной станции. О положении и запирании таких стрелок в маршруте дежурный по станции должен убеждаться лично или по докладам работников хозяйства перевозок, назначенных для этой цели. Движение поездов по маршрутам, в которые входят такие стрелки, должно производиться при запрещающих показаниях светофоров.

Стрелочные приводы, кроме силового, должны допускать перевод стрелки вручную. При этом, а также при вскрытии привода питание должно отключаться автоматически. Взрезные стрелочные приводы должны предотвращать механические повреждения стрелки, гарнитуры и привода, по крайне мере, при невысоких скоростях взрезов. Крепление приводов на стрелках должно быть надёжным во избежание их смещений в процессе работы.

Кроме общих требований к стрелочным приводам электрической (СП) и горочной (СПГ) централизации, требований, вытекающих из специфики устройства и работы сортировочных горок. Отличительной способностью сортировочных горок является наличие спускной части и свободное скатывание отцепов под действием силы тяжести. В пределах стрелочной зоны после выхода с замедлителя отцепы практически являются неуправляемыми объектами и не могут быть остановлены независимо от ситуации на очередной стрелке. В связи с этим вероятность того, что к моменту вступления первых колёс отцепа на остряки стрелка будет находиться в крайнем положении, должна быть равна или максимальна, близка к единице.

Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования^[1].

Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранятьработоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойствабезотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.

Для количественной оценки надёжности используют так называемые единичные показатели надёжности (характеризуют только одно свойство надёжности) и комплексные показатели надёжности (характеризуют несколько свойств надёжности).

Теория надежности
Теория надежности является основой инженерной практики в области надежности технических изделий. Часто безотказность определяют как вероятность того, что изделие будет выполнять свои функции на определенном периоде времени при заданных условиях.

Теория надежности предполагает следующие четыре основных допущения:

· Отказ рассматривается как случайное событие. Причины отказов, соотношения между отказами (за исключением того, что вероятность отказа есть функция времени) задаются функцией распределения. Инженерный подход к надежности рассматривает вероятность безотказной работы как оценку на определенном статистическом доверительном уровне.

· Надежность системы тесно связана с понятием «заданная функция системы». В основном, рассматривается режим работы без отказов. Однако, если в отдельных частях системы нет отказов, но система в целом не выполняет заданных функций, то это относится к техническим требованиям к системе, а не к показателям надежности.

· Надежность системы может рассматриваться на определенном отрезке времени. На практике это означает, что система имеет шанс (вероятность) функционировать это время без отказов. Характеристики (показатели) надежности гарантируют, что компоненты и материалы будут соответствовать требованиям на заданном отрезке времени. Поэтому иногда надежность в широком смысле слова означает свойство «гарантоспособности» [4]. В общем случае надежность относится к понятию «наработка», которое в зависимости от назначения системы и условий её применения определяет продолжительность или объем работы. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега в милях или километрах и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков, выстрелов оружия и т. п.).

· Согласно определению, надежность рассматривается относительно заданных режимов и условий применения. Это ограничение необходимо, так как невозможно создать систему, которая способна работать в любых условиях. Внешние условия функционирования системы должны быть известны на этапе проектирования. Например, Марсоход создавался совершенно для других условий эксплуатации, чем семейный автомобиль.

Для обеспечения максимальной вероятности СПГ должны обладать высоким быстродействием, максимальной надёжностью и конструктивно обеспечивать безопасность роспуска составов с горки.

Конструкции СП и СПГ должны обеспечивать возможность быстрой замены неисправных частей, требовать минимум ухода, иметь минимальные габаритные размеры, массу и стоимость. Кроме того, при создании стрелочных приводов следует иметь в виду желательность унификации СП и СПГ как с точки зрения их производства, так и эксплуатации.

Унификация — выбор оптимального количества размеров и видов изделий, услуг и процессов, предназначенных для удовлетворения основных потребностей.^[2]Обычно направлена на сокращение многообразия.^[2] В России унификацией, как правило, считают «приведение к единообразию технических характеристик изделий, документации и средств общения (терминов, обозначений и др.)»^[2]. Унификации изделий может предшествовать их типизация — выделение типовых изделий итиповых проектов.^[3]

Унификация — это распространённый и эффективный метод устранения излишнего многообразия посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, приведения их к однотипности. Унификация является разновидностью систематизации, которая преследует цель распределения предметов в определённом порядке и последовательности, образующей чёткую систему, удобную для пользования.

Унификация в процессе конструирования изделия — это многократное применение в конструкции одних и тех же деталей, узлов, форм поверхностей. Унификация в технологическом процессе — это сокращение номенклатуры используемого при изготовлении изделия инструмента и оборудования (например, все отверстия одного или ограниченного значений диаметров, всё обрабатывается только на токарном станке, применение одной марки материала).

Унификация позволяет повысить серийность операций и выпуска изделий и, как следствие, удешевить производство, сократить время на его подготовку. С другой стороны, унификация зачастую ведет к увеличению габаритов, массы, снижению КПД и т. п. вследствие не всегда оптимальных значений используемых параметров иизделий. Поэтому целесообразность повышения степени унификации должна подтверждаться, например, на основе сравнения разных вариантов технических решений и соответствующего им соотношения затрат и выгод.

Уровень унификации изделия определяется с помощью системы показателей, например, коэффициентом, равным отношению числа унифицированных (одинаковых) элементов к общему их количеству. Если в конструкции имеется несколько групп унифицированных элементов, то общий коэффициент обычно получается свёрткой. Возможна оценка степени унификации по отношению массы или стоимости унифицированных деталей к общей массе или стоимости всего изделия.

Заранее заложенная в конструкцию унификация упрощает последующее совершенствование таких изделий и их приспособление к новым условиям. Существуют следующие направления создания унифицированных конструкций:

· метод базового агрегата. Разнообразие получаемых изделий основывается на наличии у них общей, базовой части (агрегата) и дополнительных частей, создающих это разнообразие. Например, разные по виду салона модели легковых автомобилей могут обладать одним и тем же двигателем и шасси (это — базовый агрегат);

· компаундирование. Увеличение производительности изделия достигается параллельным присоединением и одновременной работой ряда однотипных изделий. Например, подключение дополнительных насосов, установка второго двигателя (а не увеличение мощности прежнего);

· модифицирование. Это — приспособление уже выпускаемого изделия к новым условиям без изменения в них наиболее дорогих и ответственных частей. Например, замена материала корпуса асинхронного двигателя на другой с целью обеспечения возможности эксплуатации его в новых климатических условиях;

· агрегатирование (принцип модульности). Новое изделие создается на основе комбинации уже имеющихся унифицированных агрегатов, которые обладают полной взаимозаменяемостью (совместимостью) по эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.

Унификация может осуществляться до стандартизации, если её результаты не оформляются стандартом. Но стандартизация изделий и их частей обязательно предполагает их унификацию.

Электромагнитные приводы, в которых электрическая энергия преобразуется в механическую энергию, например, с помощью соленоидов, из-за неэкономичности и громоздкости распространения на железнодорожном транспорте не получили.

Электропневматические и электрогидравлические стрелочные электроприводы основаны на применении пневматических и гидравлических двигателей. Энергия сжатого воздуха или жидкости преобразуется в механическую работу у них в рабочем цилиндре, имеющем поршень со штоком. Последний через стрелочную тягу связан с остряками стрелки. Перемещение поршня в цилиндре под действием сжатого воздуха или жидкости приводит к переводу стрелки.

Источником питания пневматического и гидравлического двигателей является компрессор или насос. Особенность этих приводов – использование энергии сжатого воздуха или жидкости для перевода стрелок и электрической энергии для управления и контроля их положения, а также компрессии воздуха и обеспечения давления жидкости.

Так как число срабатываний электроприводов СП в сутки исчисляют сотнями (100-200), а СПГ – тысячами (до 3 тыс.), последние рассчитывают на большую частоту срабатываний.

В ряде случаев к быстродействию электропривода предъявляются жёсткие требования. Особую актуальность имеет вопрос определения времени срабатывания стрелочного электропривода на горках.

Особое место занимает вопрос о выборе вида двигателя СПГ, удовлетворяющего требования по быстродействию. Наивысшим быстродействием обычно обладают гидравлические двигатели, за ними следуют пневматические и, наконец, электродвигатели. Однако в рассматриваемом случае, как показали исследования, требуемое быстродействие может быть достигнуто при любом из перечисленных видов двигателей.

Коэффициент полезного действия электрических двигателей выше, чем пневматических и гидравлических. Это преимущество особенно ценно в связи- с дистанционным управлением СПГ Интенсивность отказов электрических двигателей, как следует из справочников, меньше, чем пневматических и гидравлических. Таким образом, по одному из важнейших требований к СПГ ― надёжности ― электродвигатели имеют преимущества.

Невзрезные стрелочные приводы не имеют взрезного устройства, что значительно повышает их надёжность и упрощает конструкцию и эксплуатацию.

По виду коммутации рабочих и контрольных цепей, осуществляемой непосредственно в механизме привода, различают контактные и бесконтактные стрелочные приводы.

Последними модификациями горочных электроприводов являются контактные электроприводы типа СПГ-ЗМ на базе электропривода СП-6, бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4М на базе электропривода СП-6 и бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4Б на базе электропривода СП-6М.

Горочные электроприводы СПГБ-4, СПГБ-4М и СПГБ-4Б имеют бесконтактные автопереключатели.

Быстродействующий стрелочный электропривод типа СПГБ-4М применяется с электродвигателями типа МСП-0, 25 на напряжение 100В на сортировочных горках и МСП-0, 25 на напряжение 160В в маневровых районах станций.

Электропривод СПГБ-4М относятся к приводам электромеханическим, с внутренним запиранием, быстродействующим, невзрезным, бесконтактным.

Конструкция бесконтактных электроприводов типа СПГБ-4М и их кинематическая схема приведены на рисунках.

В корпусе электропривода размещены электродвигатель 8, уравнительная муфта 7, редуктор 6, зубчатое колесо с упором 5, блок главного вала с бесконтактным автопереключателем 4, контрольные линейки 3, шибер 2, блокировочное устройство 9.

Электроприводы выпускаются в различных исполнениях в зависимости от типа электродвигателя и варианта сборки: с выходом шибера справа или слева в зависимости от заказа.

Средний срок службы электроприводов составляет три года.

Для обслуживания в эксплуатации на каждые 10 электроприводов или менее, отправляемых в один адрес заказчику, прилагаются: ключ торцевой двусторонний, пружина черт. ЮКЛЯ 753512.009 — 4 штуки, отвертка, ключ к замку, рукоятка, ось гайки фрикции, ось ручного перевода и маслоуказатель.

Габаритные размеры - 785x414x255 мм; масса - не более 190 кг.

Быстродействующие приводы применяют на сортировочных горках и маневровых районах станций, остальные на станциях, включаемых в электрическую или диспетчерскую централизацию.

Специфической особенностью стрелочных приводов является способ восприятия взреза стрелки или врезаемость. В практике нашли применение как взрезные, так и невзрезные стрелочные приводы. Взрезные приводы могут надёжно предохранять от повреждений стрелку, гарнитуру и элементы самого привода лишь при низких скоростях взрезов. Это объясняется тем, что при высоких скоростях взрезов в большей степени проявляется инерция подвижных частей стрелки, гарнитуры и привода. Вместе с этим необходимо отметить, что невзрезные приводы по безопасности, надёжности и экономичности имеют преимущества перед взрезными. Видимо, целесообразно сочетать применение невзрезного привода с автоматической защитой всех стрелочных устройств, которая исключала бы повреждения при взрезах вплоть до максимально допускаемых скоростей движения по горке (40 км/ч).

Рис. 1.1. Структурная схема горочного электропривода

ИП ― источник питания, БУ ― блок управления, АП ― автопереключатель, ЭД ― электродвигатель, Р ― редуктор, ЗМ ― запирающий механизм, С ― стрелка; тонкими линиями обозначены электрические связи, жирными - механические.
1.2. Стрелочные приводы горочной централизации

Перерабатывающая способность механизированных и автоматизированных сортировочных горок и безопасность роспуска составов зависят от степени быстродействия и надёжности стрелочных приводов, которые при самых неблагоприятных событиях (снижение питающего напряжения, загрязнение стрелки, колебания окружающей температуры и др.) должны обеспечить перевод и запирание стрелки к моменту вступления очередного отцепа на её остряки. Недопустимость сбоев при сортировке составов вынуждает предъявлять к надёжности стрелочных приводов весьма высокие требования.

Необходимо, прежде всего, определить максимально допускаемое по эксплуатационно-техническим соображениям время перевода стрелки. При этом будем исходить из следующих условий:

1. Датчиком присутствия отцепа на стрелке является рельсовая цепь cdef (рисунок 1.2), которая с целью повышения надёжности действия может дополняться педалями или иного рода устройствами.

2. Длина рельсовой цепи стрелки не должна быть меньше базы Ь расчётного вагона.

3. В составе рельсовой цепи предусмотрен защитный участок для завершения перевода стрелки до подхода к острякам первой колёсной пары вагона. При этом имеется в виду, что перевод стрелки начался до или одновременно с вступлением отцепа на рельсовую цепь, так как после её шунтирования перевод стрелки невозможен.

4. Максимальная скорость отцепа на защитном участке не превышает 7 м/с [1].

Рис. 1.2. Схема определения времени срабатывания электропривода

Исходя из указанных условий время срабатывания рассчитывается по формуле:

t_с = [b – (e + f)] / V – (t_сг + t_рц),

где b - база расчётного четырёхосного вагона [5];

е - длина остряка расчётной стрелки марки 1/6 Р50;

f - расстояние от корня остряка до оси изолирующего стыка;

t_сг - время срабатывания стрелочно-пускового блока;

t_рц - время фиксации вступления отцепа в пределы рельсовой

цепи.

Если считать длину защитного участка заданной [6], то допускаемое время срабатывания привода:

t = (с + d) / V - (t_сг + t_рц).

Время срабатывания стрелочного привода на сортировочной горке должно быть не более 0, 6 с при максимальной скорости движения по стрелке 25 км/ч. При меньшей скорости движения допускаемое время срабатывания привода можно увеличить.

В горочной централизации применяются стрелочные приводы следующих типов:

СПГ-2 и СПГ-3 ― электромеханические невзрезные с внутренним запиранием.

СЭП-55 ― электропневматический взрезной с внешним запиранием.

Работа электропривода протекает в такой последовательности: после срабатывания реле, включающего электродвигатель, вал последнего начинает ^свободное вращение или холостой ход. Во время холостого хода размыкаются контрольные контакты автопереключателя, сигнализируя о начавшемся переводе стрелки, и замыкаются рабочие контакты цепи реверсирования.

Следующий этап ― отпирание стрелки. В приводе с внутренним запиранием оно происходит в его механизме, при внешнем запирании непосредственно на стрелке. За отпиранием следует рабочий ход электропривода. В конце рабочего хода стрелка занимает новое крайнее положение.

Заключительный этап ― запирание стрелки, выключение электродвигателя и замыкание контрольных контактов автопереключателя. После выключения электродвигателя кинетическая энергия его якоря и других вращающихся масс электропривода погашается фрикционом-тормозом. Если электродвигатель в конце перевода не выключился, привод начинает работать на фрикцию. Это длится до тех пор, пока он не будет выключен или возвращен в исходное положение поворотом рукоятки на центральном посту, или автоматическим устройством, срабатывающим по истечении 8-10 с при ДЦ 1-1, 2 с при ГАЦ, или, наконец, не перегорит предохранитель в рабочей цепи.

Процесс срабатывания электропривода типа СПГ-3 (СПГ-2) имеет три характерных этапа: максимальное управление от момента включения электродвигателя до момента запирания стрелки; отсечка движения стрелки; механическое торможение вращающихся масс электропривода.

При увеличении напряжения до 220 В время срабатывания электроприводов уменьшается на 0, 03-0, 05 с.

Таблица 1.1