Проектируемое депо РЖД

В настоящее время наблюдается устойчивый рост объёмов перевозок темпами, большими, чем прогнозировалось. Растущие перевозки требуют обеспечения надёжным парком локомотивов. Между тем имеющийся инвентарный парк ОАО «РЖД» сегодня изношен уже на 73%. Самая тяжелая ситуация – с пассажирскими электровозами постоянного тока: в настоящий момент все локомотивы ЧС2 выработали нормативный срок службы, однако эксплуатация их продолжается после проведения соответствующих ремонтов.

Кроме того, с вводом новых участков, электрифицированных на переменном токе, и возрастанием перевозок на главных направлениях Сибири и Дальнего Востока уже обозначился дефицит магистральных грузовых электровозов переменного тока.

Чтобы выправить эту ситуацию специалисты отрасли предприняли шаги, направленные на ликвидацию дефицита подвижного состава. В 2001 – 2002 гг. была разработана Программа оздоровления локомотивного парка на ремонтных заводах. Созданы проекты модернизации электровозов и тепловозов, выпущены их опытные образцы и серии. Сегодня на сети уже работает 400 локомотивов со сроком службы, продлённым на 20 лет. Реализация этой программы до 2010 г. позволит вернуть работу еще более 7000 локомотивов.

Однако к 2010 г. выработают нормативный срок службы свыше 9000 локомотивов, поэтому очевидно, что, несмотря на предпринимаемые меры, без освоения выпуска новых локомотивов далее обеспечивать возрастающие объёмы перевозок станет невозможно. Этой ситуации было уделено особое внимание на совещании по проблемам транспортного машиностроения, состоявшееся в декабре 2003 г. в Коломне под председательством Президента России В.В. Путина.

Было принято решение совместно с департаментами ОАО «РЖД», отраслевыми институтами и заводами-изготовителями разработать «Программу создания и освоения производства новых локомотивов в 2004 – 2010 гг.».

Перед специалистами поставлена тяжелая задача: в короткие сроки наладить выпуск до 500 локомотивов в год.

Предусмотрено несколько этапов реализации этой программы. Первый направлен на восстановление и расширение производства уже имеющихся серийных моделей локомотивов на российских предприятиях. На втором этапе будут разработаны локомотивы нового поколения и на третьем – организован их серийный выпуск.

В основу первого этапа заложено наращивание производства серийных локомотивов ЭП1 и ТЭП70. До 2010 г. их будет построено около 700. Кроме того, предусмотрены разработка и постановка на производство пассажирских электровозов постоянного тока ЭП2К, грузовых магистральных локомотивов 2ТЭ70 и 2ЭС5К, маневровых тепловозов ТЭМ10. Это будут локомотивы с коллекторными тяговыми двигателями. Их создадут на базе известных и проверенных при модернизации парка технических решений.

Проектирование этих образцов активно ведут конструкторские коллективы Коломенского, Брянского заводов, ВНИКТИ, ВЭлНИИ. На Коломенском, Новочеркасском заводах и в ВЭлНИИ подготовлены для утверждения сетевые графики разработки и изготовления опытных образцов электровозов ЭП2К и 2ЭС5К. В стадии утверждения также находятся технические задания на данные локомотивы.

Увеличение объёмов выпуска серийных локомотивов создаёт базовым заводам хорошие условия для модернизации своего производства, что станет основой укрепления отрасли локомотивостроения. Новые модели локомотивов будут размещаться уже на приготовленном производстве.

На втором этапе предусматривается завершить изготовление и испытания образцов локомотивов нового поколения с асинхронным приводом. Приоритетными разработками здесь определены скоростной электровоз постоянного тока ЭП100, пассажирские электровозы постоянного тока ЭП2, переменного тока ЭП3 и магистральный тепловоз 2ТЭ25. При их создании предусмотрено применять унифицированное оборудование – кузова, тележки, системы управления и др.

В программе выделен раздел, определяющий основные направления научно-исследовательских и конструкторских работ. По многим направлениям уже обозначены разработчики в лице отраслевых институтов, предприятий и институтов промышленности. Планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, утверждёнными ОАО «РЖД» в 2003г. предусмотрено выполнить 26 заданий. Кроме того, в план Российского фонда технологического развития поданы предложения еще 6 работ.

При реализации программы Российские железные дороги получат в течение 2004 – 201- гг. около 2100 новых локомотивов. Это поможет оздоровить парк электровозов на 15%, а тепловозов – на 22%.

Однако существуют некоторые проблемы, с реализацией программы. Среди них – недостаточные производственные мощности Коломенского завода для выпуска пассажирских электровозов постоянного тока в требуемых объёмах, отсутствие производства грузовых электровозов постоянного тока, явно недостаточные мощности Брянского машиностроительного завода для изготовления магистральных грузовых тепловозов.

Решить такие проблемы можно, например, организовав сборочное производство электровозов ЭП2К на Ярославском электровозоремонтном заводе, грузовых электровозов постоянного тока – на Челябинском электровозоремонтном, магистральных грузовых тепловозов – на Брянском машиностроительном заводе, маневровых тепловозов – на Людиновском.

Узкими местами при разработке опытных образцов локомотивов с асинхронными приводом, по которым сегодня отсутствуют готовые технические решения, остаются отечественные тяговые преобразователи, быстродействующие выключатели, токоприёмники на тяговый ток 3200 А, фильтровые конденсаторы и др. При создании программы было представлено несколько предложений по тяговому преобразователю от некоторых российских разработчиков, заявляющих о возможности их выпуска в кратчайшие сроки. К сожалению, опыт показывает, что это больше самореклама, нежели реальное положение дел.

Так, из пяти опытных разработок по этой тематике в течение последних пяти лет ни одна не закончена, более того – они далеки от завершения. Яркий пример – электровоз ЭП10, нормальная эксплуатация которого до сих пор не организована из-за постоянных сбоев и неисправностей электрооборудования, не говоря уже о проблеме электромагнитной совместимости электровоза с линиями СЦБ и связи. Именно поэтому большая часть научно-исследовательских работ программы направлена на создание опытных локомотивов с асинхронным приводом и требует объединение усилий ученых отрасли и специалистов промышленности.

Еще одной проблемой является увязка программ развития заводов изготовителей подвижного состава не только с потребностями ОАО «РЖД», но и с другими компаниями – собственниками локомотивов. Уже сегодня объёмы приобретения новых машин этими компаниями соизмеримы с закупками ОАО «РЖД».

Поэтому специалистам отрасли требуются скорейшее утверждение программы и рассмотрение её на совместном заседании причастных министерств и ведомств, а затем выход в свет постановления Правительства РФ о Развитии отечественного локомотивостроения.

1 Общая часть

1.1 Назначение проектируемого депо, расчет массы состава и ее проверки

Основным назначением эксплуатационно-ремонтного депо электровозов постоянного тока является выполнение определенного объема перевозок грузов и пассажиров на заданном участке железной дороги. Конкретное выражение этого задания для депо состоит в выдаче тягового подвижного состава, укомплектованного хорошо подготовленными высококвалифицированными локомотивными бригадами для обслуживания грузовых и пассажирских поездов, согласно графика движения с безусловным обеспечением безопасности движения, сохранности грузов и безопасности пассажиров. Кроме поездной работы такое депо обеспечивает локомотивами маневровые и хозяйственные работы на прилегающих станциях и перегонах. Для содержания локомотивов в исправном состоянии депо осуществляет их качественное техническое обслуживание и все виды ремонтов приписанных к депо локомотивов.

1.1.1 Расчет массы состава

Массу грузового состава рассчитываем исходя из условий движения поезда по расчетному подъему с установившейся расчетной скоростью при полном использовании силы тяги локомотива по формуле

, (1.1)

где - расчетная сила тяги локомотива, принимаем= 451000 Н (1,46);

- ускорение свободного падения - 9,81 м/с² (1,46);

- масса локомотива, принимаем = 184 т (2,15);

Основное удельное сопротивление движению 8-ми осных грузовых груженых вагонов на роликовых подшипниках определяем по формуле

, (1.5)

где  - масса, приходящаяся на одну ось вагона, принимаем = 21 т (1,48).

Для состава, сформированного из четырехосных и восьмиосных грузовых груженых вагонов, общее удельное сопротивление движению рассчитываем по формуле 1.3

Определяем расчетную массу грузового состава по формуле 1.1

т

В соответствии с Правилами тяговых расчетов, полученную в результате расчета массу состава округляем с точностью до 50 т,  принимаем 5250 т.

1.1.2 Проверка массы грузового состава по условиям трогания с места на остановочных пунктах

Согласно ПТЭ, остановочные пункты могут располагаться на уклонах не более 2,5‰. Массу состава по условию трогания с места определяем по формуле

, (1.6)

где - сила тяги при трогании с места, принимаем = 614000Н (1,46);

- удельное сопротивление движению состава при трогании с места, Н/кН;

- уклон остановочного пункта, принимаем = 2,5 ‰ (1,48).

Сначала определяем удельное сопротивление движению при трогании состава с места для четырехосных вагонов на роликовых подшипниках по формуле

 (1.7)

Затем определяем удельное сопротивление движению при трогании состава с места для восьмиосных вагонов на роликовых подшипниках по формуле

 (1.8)

Общее удельное сопротивление движению всего грузового состава определяем по формуле

, (1.9)

Массу грузового состава при трогании с места определяем по формуле 1.6

т

Масса грузового состава, полученная по условиям трогания с места должна быть больше расчетной массы грузового состава:

17201 т > 5250 т

Условие  выполняется, следовательно, поезд сможет тронуться с места остановки на станции.

1.1.3 Проверка массы состава по размещению на приемоотправочных путях станции

Длина поезда не должна превышать полезной длины приемоотправочных путей станции для обеспечения возможности скрещения и обгона поездов.

Наибольшая длина поезда должна быть меньше на 10 метров полезной длины приемоотправочных путей станции, равной 1250 метров (1,50).

Длину поезда определяем по формуле

, (1.10)

где  - длина состава, м;

 - длина локомотива, принимаем  = 33 м (2,25);

 – допуск на установку поезда, м.

Определяем длину состава по формуле

, (1.11)

где - длина крытого грузового четырехосного и изотермического вагона по осям автосцепки, принимаем = 15 м (2,25);

- длина грузового восьмиосного полувагона по осям автосцепки, принимаем

= 20 м (2,25);

- количество однотипных вагонов.

Количество четырехосных вагонов определяем по формуле

, (1.12)

где  - масса одного четырехосного вагона (брутто), т

 (1.13)

т

 принимаем 65 вагонов

Количество восьмиосных вагонов определяем по формуле

, (1.14)

где - масса одного восьмиосного вагона (брутто), т

, (1.15)

т

 принимаем 4 вагона

Определяем длину состава по формуле 1.11

м

Определяем длину поезда по формуле 1.10

м

Проверяем полученную длину поезда по размещению ее на приемоотправочных путях станции, используя при этом следующее выражение

где - полезная длина приемо-отправочных путей, принимаем = 1250 м.

1098 м < 1250 м

Условие  выполняется, следовательно, поезд сможет установиться в пределах приемо-отправочных путей станции.

Массу состава пассажирских поездов с учетом категории поезда (скорый, пассажирский), а также ускоренных грузовых и грузопассажирских поездов при движении по нескольким железным дорогам устанавливает ОАО «РЖД».

Принимаем массу пассажирского состава 1000 т (1,50).

1.2 Размещение пунктов экипировки и технического обслуживания локомотивов (ТО-2)

1.2.1 Определение пробега по запасам песка и пробегу до ТО-2

Пробег локомотива между экипировками ограничивается необходимостью пополнения запаса песка. Максимальный пробег локомотива между пунктами набора песка определяем по формуле

 (1.16)

где  - коэффициент, учитывающий 10%-ный страховой остаток песка в песочных бункерах локомотива;

- расчетная вместимость песочных бункеров локомотива,

= 3,58 м³ (1,50);

 - коэффициент для перевода расчета песка на измеритель 1 млн. т-км брутто;

 - максимальная норма расхода песка на 1 млн. т-км брутто, м³.

Нормы расхода песка зависят от профиля пути, массы состава и серии локомотива. Тип профиля принимаем по расчетному подъему и он равен II , а  равен 0,61 м³, равен 0,78 м³ (1,51).

а) для грузового движения

 км

б) для пассажирского движения

 км

1.2.2 Разработка схемы размещения устройств экипировки и пунктов технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ)

Определяем двойную длину участков обращения БВ и ГД грузовых и пассажирских локомотивов по формуле

 (1.17)

где  - длина участка, км.

а) для грузового движения

 км

б) для пассажирского движения

км

Из расчетов видно, что пробег пассажирских локомотивов больше двойной длины их участка обращения, а пробег грузовых локомотивов меньше двойной длины их участка обращения (1006 км < 1280 км, а 4131 км > 1960 км). Значит, пункты экипировки мы размещаем на станциях Б и В для грузовых локомотивов, и в пункте оборота станции Г для пассажирских локомотивов и совмещаем в целях экономии экипировку с ПТОЛ в пункте оборота станции Б для грузовых локомотивов и в пункте оборота станции Г для пассажирских локомотивов, что сокращает время простоя локомотивов.

Обслуживание локомотивов локомотивными бригадами принимаем по способу сменной езды, когда локомотив обслуживается любыми свободными, или очередными по графику локомотивными бригадами по мере окончания их отдыха.

Выбираем кольцевой способ обслуживания поездов локомотивами для пассажирского, т.е. когда экипировка и ТО-2 организовываются на станциях оборотных депо без захода локомотивов в основное депо. При кольцевом способе обслуживания поездов сокращается непроизводительное время работы локомотивов и уменьшается потребность в парке локомотивов соответственно примерно на 6-9% по сравнению с плечевым способом обслуживания поездов.

Схема расположения ПТОЛ, экипировки и пунктов оборота локомотивных бригад при кольцевом способе обслуживания поездов локомотивами представлена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Схема расположения ПТОЛ, экипировки и оборота локомотивных бригад. Условные обозначения:

А – станция основного депо;

Б, В – станции оборотных депо грузовых локомотивов;

Г, Д – станции оборотных депо пассажирских локомотивов.

1.3. Определение времени полного оборота локомотива

Время от момента выхода локомотива на контрольный пост основного локомотивного депо, затрачиваемое на работу с поездом до момента следующего выхода локомотива на тот же контрольный пост для работы со следующим поездом, называется временем полного оборота локомотива.

Время полного оборота грузового локомотива определяем по формуле

 (1.18)

Время полного оборота пассажирского локомотива определяем по формуле

 (1.19)

где - участковая скорость, км/ч;

 - время простоя с поездом на станции А без отцепки, для пассажирских поездов принимаем = 30 мин (0,5 ч),

 - время пребывания локомотива на станции оборота Б, таблица 1.1 (1,59);

 - время пребывания локомотива на станции оборота В, таблица 1.1 (1,59);

 - время пребывания локомотива на станции оборота Г, таблица 1.1 (1,59);

- время пребывания локомотива на станции оборота Д, таблица 1.1 (1,57).

 ч

 ч

Таблица 1.1 – Элементы затрат времени в пунктах оборота