Способ замены электровоза в пункте стыкования рода тока и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, к станциям, на которых предусмотрена замена электровозов постоянного тока на электровозы переменного тока, и наоборот. Сущность изобретения состоит в том, что перед отцепкой заменяемого электровоза изменяют направление движения состава и подают его в пункт прицепки другого электровоза вагонами вперед так, что последний от подающего локомотива вагон пересекает границу раздела систем тока. Для реализации данного способа станция в пункте стыкования со стороны каждого подхода снабжена поворотным треугольником, в вершине которого устроен тупик не короче приемоотправочного пути, а контактная сеть станции выполнена в виде изолированных друг от друга систем разного тока с разрывом или нейтральной вставкой между ними. Данное решение позволяет упростить схемы путевого развития и электроснабжения станции стыкования рода тока и снизить простои транзитных поездов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, к электрификации железных дорог и касается способов смены электровозов транзитных поездов в пункте стыкования рода тока.

На сети железных дорог применяют две системы электрификации: постоянный ток напряжением 3 кВ и переменный ток напряжением 25 кВ. На границе участков с разными системами необходимо заменить у транзитного поезда электровоз одного рода тока на электровоз другого рода тока. Известны варианты решения данной задачи: подвеска второго контактного провода, укладка на станции третьего рельса с оборудованием электровоза дополнительным токоприемником, прицепка к электровозу вагона-преобразователя переменного тока в постоянный, прием электровоза на станцию с опущенным токоприемником (в режиме выбега), применение специально разработанных электровозов двойного питания, однако ни один из них не нашел широкого применения.

Известно также техническое решение, когда между участками разных систем тока устраивают "тепловозную вставку" - небольшой неэлектрифицированный участок, на котором используется тепловозная тяга [Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза. 1956-1965. -М. : Транспорт, 1966. С. 78-80.] Однако это приводит к удвоению простоев транзитных поездов, поскольку требуется две смены локомотивов вместо одной. При этом значительно увеличиваются эксплуатационные расходы, а участковая скорость снижается, так как тепловозы имеют меньшую мощность, чем электровозы.

Ближайшим к заявляемому решению является способ замены электровоза и устройство (участковая станция) для его осуществления, описанные в учебнике [Савченко И. Е., Земблинов С.В., Страковский И.И. Железнодорожные станции и узлы. -М. : Транспорт, 1980. С. 112-114 (прототип способа)], где рассматривается следующая технология. Поезд с участка, электрифицированного на постоянном токе, прибывает в парк приема-отправления. Перед этим в контактную сеть пути, на который принимается поезд, подают постоянное напряжение. После остановки электровоз отцепляют и перегоняют в пункт оборота. При этом по маршруту следования локомотива контактную сеть переключают на постоянное напряжение. Затем к поезду подают электровоз переменного тока. При этом по маршруту его следования контактную сеть переключают на переменное напряжение.

После прицепки локомотива в контактную подвеску по маршруту отправления подают переменное напряжение. Поезд уходит на участок, электрифицированный на переменном токе. При следовании поезда транзитом в обратном направлении процесс смены происходит аналогично, только наоборот, электровоз переменного тока меняют на локомотив постоянного тока.

Недостаток данного способа заключается в том, что для его реализации необходима сложная и дорогостоящая схема электроснабжения, так как в горловинах необходимо изолировать друг от друга контактные провода по маршрутам следования электровозов разного рода тока. Контактная подвеска должна быть оборудована переключателями системы питания, сблокированными с системой СЦБ. Путевое развитие станции также усложняется, так как для электровозов каждого рода тока предусматривается по отдельному ходовому пути. Если нужно соорудить пункт стыкования рода тока на вновь электрифицируемом участке, то реконструкция существующей станции не всегда приемлема, так как для обеспечения хороших показателей его работы требуется строительство новой станции. Эксплуатация пункта стыкования рода тока сопряжена с трудностями, поскольку при разделке маршрутов приходится учитывать необходимость переключения соответствующих участков контактной сети.

Сложность схем путевого развития, СЦБ и электроснабжения ведет к снижению надежности работы. При ошибочных действиях оператора или сбоях в системе электровоз может выйти из строя. Имеются случаи, когда из-за отказов схема не работает так, как это предусмотрено проектом. Например, некоторые секции маршрута в горловине не переключаются с постоянного на переменный ток. Тогда поездной локомотив приходится подавать к составу не своим ходом, а при помощи вспомогательного тепловоза. По указанной причине время простоя транзитного поезда на станции стыкования рода тока достигает 35 мин.

Указанные недостатки устранены в заявляемом решении, новизна которого заключается в изменении направления движения поезда и подаче его в парк вагонами вперед так, что хвостовой вагон пересекает границу раздела систем тока и останавливается на участке пути, электрифицированном по другой системе. При таком способе поездные локомотивы никогда не проходят сквозь весь парк. Передвижения электровозов постоянного тока сосредоточены в одной горловине, а электровозов переменного тока - в другой. Как следствие, на станции можно принципиально упростить конструкцию контактной сети, разделив ее на две электрически изолированные друг от друга подсистемы, разнесенные в плане. Каждая из них предназначена для работы только по одной системе электрификации. Для разобщения подсистем в середине парка на всех его путях устраиваются разрывы контактного провода или нейтральные вставки.

Кроме того, если поезд заходит в парк вагонами вперед, новый локомотив (прицепляемый) можно подать не дожидаясь уборки отцепляемого локомотива, то есть выставить его на нужный путь заранее. По такому варианту способа не локомотив подают к составу, а наоборот, состав к локомотиву. Электровозы не перегоняются из горловины в горловину, следовательно, экономится время и не нужны ходовые (тракционные) пути, что упрощает схему путевого развития. Простой транзитного поезда при реализации заявляемого способа замены электровоза сокращается до 10 мин.

Техническая трудность при реализации такого решения состоит в том, что перед подачей в парк поезд нужно повернуть хвостом вперед. Это делает тот поездной локомотив, с которым поезд прибыл на станцию.

В железнодорожном деле известны схемные решения путевого развития, позволяющие развернуть рельсовый экипаж или состав. Это петля, поворотный круг, усовой заход и поворотный треугольник.

Петля представляет собой кривую с углом поворота более 270^o, концы которой присоединены к однопутному или двухпутному подходу. Петли используют для разворота рельсовых экипажей на трамвайных или узкоколейных линиях, где допускаются кривые малого радиуса. На линиях широкой колеи используются радиусы кривых порядка сотен метров, поэтому устройство петель требует отвода участков земли значительной площади и для разворота поездов их применяют очень редко.

Поворотный круг представляет собой отрезок рельсового пути, установленный на подвижной несущей конструкции, которая может вращаться в горизонтальной плоскости вокруг своего центра тяжести. Он сравнительно компактен, но сложен и дорог в эксплуатации. Для разворота экипажей или составов длиннее 30 м он непригоден.

Усовой заход в простейшем случае представляет собой тупик, длина которого соответствует длине разворачиваемого поезда или состава. Тупик при помощи единственной стрелки соединяется с двумя подходами. Поезд прибывает головой вперед с одного подхода, стрелка переводится, и поезд уходит на другой подход хвостом вперед. Недостатком усового захода является невозможность сквозного прохода поезда без изменения направления его движения.

Поворотный треугольник представляет собой усовой заход, оба подхода которого соединены между собой при помощи соединительного пути и двух дополнительных стрелок. Он применяется в пунктах оборота одномашинных локомотивов длиной более 30 м, для разворота которых не может быть использован поворотный круг.

Известны также полукольцевой подход и полукольцевой выход, использованные в [А.с. 636119 от 7.06.76, МКИ В 61 В 1/00], однако там целью их применения является не разворот состава, а его перестановка из одного парка сортировочной станции в другой. Для решения задачи разворота поезда данное устройство непригодно.

Ближайшим к заявляемому устройству является станция стыкования участков с различными системами тока [Савченко И.Е., Земблинов С.В., Страновский И.И. Железнодорожные станции и узлы. -М.: Транспорт, 1980. С. 112-114 (прототип устройства)] . Однако реализовать заявляемый способ на такой станции невозможно, так как приспособления для разворота поезда на ней отсутствуют.

Устройство для реализации предлагаемого способа (участковая станция) изображено на чертеже.

На подходах к станции устроены поворотные треугольники 1 и 2, по одному со стороны каждой горловины. Предусмотрены две абсолютно независимые подсистемы электрификации разного рода тока. Каждая из них размещена соответственно в четной и нечетной горловинах единого для обоих направлений парка приема-отправления 3 с разрывом контактного провода 4 между ними. На станции имеются также два электрически обособленных друг от друга локомотивных хозяйства - для электровозов постоянного 5 и переменного 6 токов, которые могут быть расположены рядом. Локомотивное хозяйство для тепловозов совмещено с одним из них.

Работает устройство следующим образом.

Поезд, прибывающий с перегона постоянного тока, принимается в тупик усового захода 1. Переводят стрелку, и поездной локомотив осаживает состав, заталкивая его вагонами вперед в парк 3. Хвост состава пересекает границу раздела систем тока 4 и останавливается в той части приемо-отправочного пути, которая электрифицирована на переменном токе. Электровоз границу 4 не пересекает и остается на отрезке пути с контактным проводом постоянного напряжения. Далее его отцепляют от поезда и он может следовать в пункт экипировки или остается на том же пути в ожидании подачи на этот путь поезда противоположного направления. Затем к составу прицепляют электровоз переменного тока, который был заблаговременно выставлен на нужный путь.

Аналогично обрабатывают транзитный поезд противоположного направления. Его принимают в тупик усового захода 2 и затем осаживают поездным локомотивом в парк 3 на тот путь, где в ожидании стоит электровоз постоянного тока, освободившийся от поезда. Далее производят смену локомотивов и поезд уходит на участок постоянного тока.

Поезд с автономным локомотивом (тепловозом) или моторвагонный поезд проходит поворотный треугольник насквозь, и, не попадая в усовой заход, принимается непосредственно в парк 3.

На подходах станции предусмотрены двусторонние диспетчерские съезды для возможности приема поезда на усовой заход с неправильного пути или его отправления по неправильному пути (при капитальном ремонте одного из главных путей на примыкающем перегоне).

Время обработки транзитных поездов по такому способу сокращается из-за того, что не происходит никаких переключений контактной сети, а локомотивы не совершают лишних маневровых передвижений. Если электровозу не требуется заход на экипировочные устройства, то после отцепки он может стоять на месте и ждать, когда на этот путь подадут для него состав.

Сборный поезд также подают на станцию вагонами вперед. Вагоны местного назначения отцепляют от него маневровым тепловозом.

Если на станции имеется значительный резерв маневровых тепловозов, а размеры движения невелики, предусматривается второй вариант способа замены электровозов. Для его реализации контактные провода подвешивают над путями приемо-отправочного парка (ПО) по всей длине, а вместо разрыва провода на границе 4 устраивают нейтральные вставки так, чтобы электровоз мог проходить через весь парк ПО с поднятым токоприемником, но при отключенном токе.

По данному варианту способа на тот путь парка ПО, куда ожидается прием поезда с участка постоянного тока, заранее выставляют маневровый тепловоз, который стоит в юнце пути под прикрытием выходного сигнала, а на главный путь за горловину переменного тона выставляют электровоз переменного тока. Поезд принимается в парк традиционным способом (локомотивом вперед), но перед границей раздела систем тока (разрывом или нейтральной вставкой) элeктpoвoз опускает токоприемник или отключает ток и заканчивает свое движение на выбеге (в режиме холостого хода). После остановки и отцепки электровоза постоянного тона от состава маневровый тепловоз отводит его в локомотивный тупик, а с главного пути своим ходом подходит электровоз переменного тока. Далее обработку поезда осуществляют обычным порядком и отправляют его на перегон, затем маневровый тепловоз переставляет электровоз постоянного тока из тупика в противоположную горловину и выставляет его на главный путь для ожидания поезда встречного направления. Такой способ используют также при приеме поезда в чрезвычайной ситуации, например, с перегретыми буксами. Обработку грузовых и пассажирских поездов выполняют тем же способом.

Для остановки пассажирских и пригородных поездов в парке 3 выделяется 2-3 пути. При них в середине парка устраивают платформы так, чтобы граница 4 делила их пополам. Длину пассажирской платформы принимают равной не менее 500 м. Это объясняется тем, что моторвагонный электропоезд постоянного или переменного тока должен уместиться на половине платформы, чтобы не пересекать границу.

Схема энергоснабжения рассмотренной станции стыкования рода тока принципиально упрощается в сравнении с прототипом. Сфера рационального применения данного схемного решения зависит от возможности расположения на местности всех его элементов, учитывая особенности рельефа и ситуации. При этом следует стремиться, чтобы поворотный треугольник занимал минимальную площадь. Это достигается, если он запроектирован равносторонним, в его вершинах уложены симметричные стрелочные переводы с крестовинами одной марки, соединительные кривые запроектированы единым радиусом (не менее 300 м), а углы между осями подходов к поворотному треугольнику равны 120^o. Длина тупика усового захода принимается равной стандартной длине приемо-отправочного пути.

Горловины станции имеют простую схему, ходовые пути отсутствуют. Число путей в парке ПО может быть небольшим, потому что он является общим (не секционируется по направлениям движения). Это дает возможность отказаться от строительства новой станции и переоборудовать существующую для стыкования рода тока.

Простота реализации данного способа позволяет рекомендовать его для участков со средними и малыми размерами движения поездов, когда интервалы попутного следования достигают 15-20 мин и более. В этом случае прием поезда в тупик с последующим осаживанием не вызывает задержки следующего поезда перед входным сигналом.

При большей плотности поездопотока или неравномерном движении, когда некоторые интервалы попутного следования снижаются до 10 мин и менее, может потребоваться увеличение количества приемо-отправочных путей на станциях, смежных с данной. Это необходимо для обеспечения равномерного подхода поездов к поворотному треугольнику с интервалом, достаточным для освобождения усового захода предыдущим поездом. В качестве дополнительной меры по предотвращению задержек можно запроектировать на усовом заходе 2-3 тупика (если позволяют средства и местные условия).

Формула изобретения

1. Способ замены электровоза в пункте стыкования рода тока, включающий прием поезда на станцию, отцепку электровоза одного рода тока, подачу электровоза другого рода тока, его прицепку к поезду и отправление, отличающийся тем, что перед отцепкой заменяемого электровоза изменяют направление движения состава и подают его в пункт прицепки другого электровоза вагонами вперед так, что последний от заменяемого электровоза вагон пересекает границу раздела систем тока, а сам заменяемый электровоз остается перед этой границей.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее парк приема - отправления со станционными путями, стрелочные горловины, подходы к ним и контактную сеть, отличающееся тем, что контактная сеть выполнена в виде изолированных друг от друга систем разного рода тока с разрывом или нейтральной вставкой между ними, каждая из которых размещена в своей горловине.

3. Устройство по п. 2 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что со стороны каждого подхода оно снабжено поворотным треугольником, в вершине которого устроен тупик не короче приемо-отправочного пути.

РИСУНКИ

Рисунок 1