Статья: «ОБЩИЙ КУРС ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»
статья

СТАТЬЯ

«ОБЩИЙ КУРС ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»

Автор - составитель:

Рохманов Михаил Васильевич – преподаватель Ржевского подразделения Октябрьского учебного центра профессиональных квалификаций – структурного подразделения Октябрьской железной дороги – филиала ОАО «РЖД».

ТРАНСПОРТ - ВАЖНЕЙШАЯ ОТРАСЛЬ ХОЗЯЙСТВА СТРАНЫ

Характеристика железнодорожного транспорта и его место в транспортной системе.

1. 1. Значение транспорта и основные его показатели

Транспорт является одной из важнейших отраслей материального производства. Он продолжает производственный процесс всех отраслей хозяйства страны в сфере обращения и заканчивает его доставкой продукции к месту потребления.

Перемещая различные виды продукции из мест производства в места их потребления, осуществляя перевозки пассажиров, транспорт не создает новой продукции. Его продукцией является сам процесс перевозок грузов и пассажиров.

Железнодорожный транспорт в большой мере способствует освоению новых районов и их природных богатств, удовлетворению материальных и культурных потребностей населения и развитию связей России с другими странами; он имеет первостепенное значение и для обороны нашей страны.

Все виды транспорта взаимодействуют между собой, дополняют друг друга и составляют транспортную систему.

В качестве измерителей продукции транспорта используется ряд показателей перевозочной работы.

В качестве основного установлен показатель p - объем перевозок грузов, измеряемый в т.

Грузооборот∑ρl (т·км) представляет собой сумму произведение массы перевезенных грузов на расстояние перевозки.

К числу важнейших показателей относится и количество перевезенных пассажиров а обычно за год.

Пассажирооборот ∑аl (пассажиро-км) представляет собой сумму произведений числа перевезенных пассажиров на расстояние перевозки.

Приведенная продукция транспорта в приведенных тонно-километрах

∑ρlприв=∑ρl+k·∑аl,

где k – коэффициент перевода пассажиро-километров в тонно-километры.

Грузонапряженность характеризуется средним количеством выполненных тонно-километров или приведенных тонно-километров, приходящихся на 1 км эксплуатационной длины Lэкс.

Под эксплуатационной длиной понимают протяженность железнодорожных линий между станциями без учета путей: второго главного, станционных и др.

Важнейшим качественным показателем на железнодорожном транспорте, отражающим работу всех основных служб дорог, подразделений и предприятий, является оборот вагона. Оборотом вагона называют время от начало одной погрузки вагона до начала следующей его погрузки.

К основным экономическим показателям работы транспорта относятся производительность труда, себестоимость перевозок, а также доходность и прибыль.

Производительность труда определяется объемом выполненной продукции в приведенных тонно-километрах, пассажиро-километрах или тонно-километрах, приходящимся на одного ра-ботника эксплуатационного штата, а себестоимость перевозок — отношением эксплуатационных расходов по перевозке к объему выполненной продукции.

Прибыль представляет собой разность между суммарными доходами дороги, отделения и эксплуатационными расходами на выполнение перевозок.

1.2. Виды транспорта и их особенности. Роль железных дорог в ЕТС.

Транспортная система страны представляет собой большой и сложный комплекс путей сообщения, подразделяемых на магистральный транспорт общего пользования, промышленный и городской.

Магистральный транспорт общего пользования включает железнодорожный, автомобильный, морской, речной, воздушный и трубопроводный.

Промышленный транспорт осуществляет перемещение предметов и продуктов труда в сфере производства.

Городской транспорт обеспечивает перевозки внутри городов и включает метрополитен, троллейбус, трамвай, автобус, такси.

Перевозки в сфере обращения выполняются всеми видами транспорта общего пользования. Роль и значение их зависит от размеров территории страны, уровня ее промышленного развития и других факторов.

Железнодорожный транспорт во многих промышленно развитых странах среди других видов транспорта занимает ведущее место. Это объясняется его универсальностью — возможностью обслуживать производящие отрасли хозяйства и удовлетворять потребности населения в перевозках вне зависимости от погоды, практически во всех климатических условиях и в любое время года. Именно поэтому, несмотря на относительно бурное развитие автомобильного, воздушного и трубопроводного транспорта, вот уже более 175 лет железнодорожный транспорт остается основным средством перевозок грузов и массовых перевозок населения.

Имея современные виды локомотивов и вагонов, мощный рельсовый путь, используя современные средства автоматики, телемеханики и вычислительной техники, железнодорожный транспорт, наряду с другими отраслями промышленного производства, входит в экономический потенциал каждой страны.

Вместе с тем, железнодорожный транспорт влияет и на другие стороны жизни государства, участвуя в межрегиональных связях в области культуры, социальных преобразований, в международном туристическом сотрудничестве, вносит существенный вклад в научно-технический прогресс.

За время своего существования протяженность железных дорог мира достигла почти 1,3 млн. км; при этом они не имеют себе равных по объему провозной способности и непрерывности функционирования.

Перспективным направлением в развитии железнодорожного транспорта является высокоскоростной наземный транспорт, способный соперничать с воздушным транспортом.

Автомобильный транспорт обеспечивает относительно высокую скорость передвижения, способен доставлять грузы в районы, где нет других видов транспорта, удобен тем, что позволяет доставлять грузы непосредственно от отправителя к получателю без перегрузки.

Очень эффективно использование автомобильного транспорта на внутригородских и междугородных перевозках пассажиров.

Вместе с тем, себестоимость грузовых перевозок автомобилями более высокая по сравнению с другими видами транспорта, а пассажирских — выше, чем на железнодорожном.

Морской транспорт осуществляет массовые перевозки в зарубежные страны, а также между портами внутри страны, расположенными на побережье морей. Морские перевозки наиболее эффективны на направлениях, где морские маршруты короче сухопутных, и там, где нет других видов массового транспорта. Для России особенно велико значение морского транспорта в обслуживании северных районов Сибири и Дальнего Востока, где нет железных дорог.

Себестоимость морских перевозок ниже, чем других видов транспорта, и особенно при перевозках на дальние расстояния.

Речной транспорт осуществляет местные и дальние перевозки на маршрутах, которые совпадают с расположением судоходных рек и каналов. Он обладает высокой провозной способностью особенно при использовании судов большой грузоподъемности на глубоководных реках, а также на маршрутах река-море. Себестоимость речных перевозок невысокая.

Существенными недостатками речного транспорта России являются кратковременность навигации в течение года и низкие скорости движения.

Воздушный транспорт имеет очень высокие скорости движения и осуществляет, в основном, пассажирские перевозки на ближние и дальние расстояния. Стоимость воздушных перевозок значительно выше, чем на других видах транспорта.

Удельный вес грузовых перевозок невысок. На работу воздушного транспорта очень влияют погодные условия.

Трубопроводный транспорт наиболее молодой из всех видов транспорта. Он используется для транспортировки, главным образом, нефти, нефтепродуктов и природного газа и почти не зависит от погодных условий, способен транспортировать жидкие и газообразные продукты на очень большие расстояния, является относительно дешевым видом транспорта.

Удельный вес различных видов транспорта в транспортной системе общего пользования России в 2000 г. приведен в таблице 1.

Таблица 1.

История развития железных дорог

2. 1. Из истории создания железнодорожного транспорта

Прообразом железных дорог являются рельсолежневые пути, сооружавшиеся в цехах заводов по производству металлов и в рудниках. По путям из деревянных рельсов перемещались с помощью канатов и водяных колес вагонетки, груженные рудными материалами. Позднее деревянные рельсы стали покрывать сверху железными полосами для облегчения передвижения вагонеток, а к концу XVIII века появились чугунные рельсы.

Для перемещения вагонеток с грузом по такому пути была использована конная тяга. Однако она не могла удовлетворить затраты промышленности, ставшей на путь машинного производства.

Благодаря выдающимся изобретениям нашего соотечественника П.П. Ползунова и англичанина Д. Уатта, построившим паровые машины, появилась возможность использования механической тяги.

В 1803 году английским изобретателем Р.Тревитиком была построена первая транспортная машина-паровоз, передвигавшаяся по рельсовому пути с помощью паровой машины.

Паровоз Тревитика имел все основные элементы строившихся впоследствии паровозов: котел с внутренней топкой, давление пара выше атмосферного, раму с гладкими колесами, приводимыми в движение механизмом паровой машины, и двигался по гладким рельсам.

В 1811 г. англичанин Бленкинсон, уверенный, что гладких колес недостаточно для развития силы тяги по гладкому рельсу, построил паровоз, имевший зубчатое сцепление с рейкой, уложенной вдоль рельсового пути.

В 1814 г. англичане Блакет и Гедлей доказали, что сцепления гладких колес с рельсами достаточно для получения необходимой силы тяги. Они построили паровоз с передачей движения от вертикальных паровых цилиндров к колесам при помощи балансиров и зубчатых колес. Конструктивное решение было настолько удачным, что этот паровоз проработал 50 лет и выставлен в качестве памятника в Лондонском музее.

В 1814 г. Д. Стефенсон, благодаря своим способностям и познаниям в области машиностроения сделавшийся из погонщика лошадей на руднике сначала машинистом паровой машины, а затем инженером угольного рудника, построил свой первый паровоз «Блюхер».

В 1823 г. он основал в г. Дарлингтон первый в мире паровозостроительный завод.

Д. Стефенсон в то же время был и выдающимся строителем железных дорог. Под его руководством была построена первая в мире железная дорога общего пользования Стоктон-Дарлингтон протяженностью 21 км. Торжественное открытие дороги состоялось 27 сентября 1825 г., и сам Д. Стефенсон провел по ней первый поезд.

Продолжая попытки наиболее эффективного использования паровоза, Д. Стефенсон в 1829 году сделал паровоз «Ракета», который на соревнованиях паровозов ряда изобретателей, проведенных в Англии, показал лучшие результаты, развив скорость 22 км/ч

После некоторых усовершенствований этого паровоза, скорость его движения затем была доведена до 45 км/ч. Этим была подтверждена целесообразность применение на железных дорогах паровой тяги.

Вслед за Англией строительство железных дорог общего пользования началось и в других странах.

В 1830 году появилась первая железная дорога в США, в 1832 г. — во Франции, в 1835 г. — в Германии и Бельгии и в 1837 г. — в России.

Наиболее интенсивно железнодорожный транспорт развивался в США. Если в 1830 г. протяженность железнодорожных линий составляла 36 км, то уже через 10 лет она достигла 4537 км. В 1840 году, т.е. через 15 лет после появления первой железной дороги в Англии, во всем мире имелось уже 8 тыс. км железнодорожных линий.

2. 2. Железнодорожный транспорт России

Развитие железных дорог в России началось с постройки рельсолежневых путей на металлургических заводах. В 1764 г гидротехник Кузьма Фролов применил на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае механическую канатную тягу по рельсолежневым внутрицеховым путям, имевшим форму желоба. Вагонетки с рудой перемещались по путям канатами от вала водяного колеса.

В 1788 г. на Александровском артиллерийском заводе в Петрозаводске была сооружена рельсовая дорога с чугунными рельсами протяженностью 174 м.

В 1806-08 гг. горный инженер П.К. Фролов (сын Кузьмы Фролова) построил на Алтае первую в мире чугунную дорогу с конной тягой длиной около 2 км имела с выпуклыми чугунными рельсами, по которым катились колеса, имевшие обод с желобом. Эта дорога имела насыпи, выемки, мосты и соединяла Змеиногорский рудник с заводом на реке Кораблиха. При постройке дороги П.К. Фроловым были правильно решены многие важные задачи железнодорожного строительства. Он использовал нивелировку местности, смягчение крутых уклонов, постройку мостов, т.е. все то, к чему строители железных дорог в Европе пришли гораздо позже. Ширина колеи на этой дороге составляла 1067мм, а длина рельса была принята равной 1,8 м.

Крепостные уральских заводчиков Демидовых-механик Нижнетагильского завода Е.А. Черепанов и его сын М.Е. Черепанов построили первый в России паровоз и железную дорогу. В августе 1834 г Черепановы открыли движение на этой дороге.

Первый русский паровоз, или как его называли на Урале «сухопутный пароход», вез состав массой 3,3 т со скоростью около 15 км/ч по чугунной дороге длиной 854 м. Паровоз Черепановых по своей мощности превосходил стефенсоновскую «Ракету» и, кроме груза, возил до 40 пассажиров.

Свой второй паровоз Черепановы построили в марте 1835 г. Он мог перевозить до 17 т груза, а протяженность дороги была доведена до 3,5 км.

К сожалению, работы русских изобретателей Е.А. и М.Е. Черепановых не получили ни известности при их жизни, ни должного развития. Один из популяризаторов достижений русской науки и техники Л. Гумилевский писал в своей книге «Русские инженеры»: «Нижне-тагильскую железную дорогу, сооруженную русскими мастерами из русских материалов, руками русских рабочих, по чертежам русских изобретателей и следует считать первой железной дорогой России, открытой в 1834 году. Дорога перевозила не только грузы, но и пассажиров».

Вопрос о строительстве железных дорог, этого нового вида путей сообщения, вначале вызывал упорное сопротивление.  

Когда в Англии был решен вопрос о постройке первой железной дороги, в прессе началась компания по срыву ее строительства. Крестьян убеждали в том, что новый транспорт вытеснит лошадей, сено и овес не найдут сбыта.    

Распространялись слухи, что «огненные машины» сожгут города и села, а ужасный грохот паровозов вызовет у людей потерю слуха, а у коров — молока.

Не отставали в сочинении нелепых измышлений и в Америке. «Общеизвестен факт, — писал один американский журналист в начале 30-х годов XIX века,-что пассажиры от быстрого движения в поездах теряют память. Многие деловые люди по прибытии на место забывали о цели своей поездки, им приходилось писать домой, чтобы узнать, зачем они поехали».

Подобные споры были и в России. В 1834 г. в Россию прибыл чешский инженер, профессор Венского политехнического института Ф.А. Герстнер.

В январе 1835 г. он подал докладную записку на имя императора Николая II о необходимости постройки в России железных дорог и в первую очередь дорог: Петербург - Москва, Москва — Нижний Новгород — Казань, Москва — Одесса и др.

Основное значение он уделял военно-стратегическому значению дорог. Герстнер высказал мнение: «Нет такой страны в мире, где железные дороги были бы более выгодны и даже необходимы, чем в России, так как они дают возможность сокращать большие расстояния путем увеличения скорости передвижения».

В марте 1834 года Герстнер предложил «на первый раз построить линию от С.-Петербурга до Царского села, Павловска и Колпина». Такое разрешение он получил в июне 1835 г., а к концу года организовал компанию по строительству  дороги.

Строить дорогу начали 1 мая 1836 г. Почти вся дорога располагалась на насыпи, было запроектировано 42 небольших деревянных моста.

В конце августа приступили к укладке пути. Рельсы закупили в Англии и Бельгии. Длина дороги составила 27 км. Ширина колеи была выбрана равной 1829 мм. Для дороги закупили за рубежом семь паровозов. Первые поездки с конной тягой начались 27 сентября 1836г., а с паровой — в конце ноября. Официальное открытие движения на первой в России железной дороге общего пользования состоялось 11 ноября 1837 г.

Царскосельская железная дорога полностью оправдала себя и доказала полезность нового вида транспорта для России.

В конце 30-х годов XIX в. многие сторонники железнодорожного строительства в России стали все настойчивее высказываться за строительство железной дороги между Петербургом и Москвой. В 1841 году правительство России создало особый комитет для подготовки проекта строительства такой железной дороги.

До этого еще нигде в мире не строили дорог в таких северных широтах. Высокая ответственность налагалась на проектировщиков и изыскателей в выборе трассы дороги, строить которую требовалось по кратчайшему пути, при заданной величине предельных уклонов и радиусов кривых, т.к. скорости движения поездов на прямых и кривых участках должны были быть одинаковыми. Ширина колеи была принята равной 1524 мм. Дорога строилась сразу двухпутной. Технические вопросы проекта дороги разрабатывались под руководством профессора Петербургского института инженеров путей сообщения П.П. Мельникова. Строительство дороги возглавили П.П. Мельников и Н.О. Крафт.

На магистрали нужно было построить 184 моста, 19 путепроводов, 69 водопропускных труб. Руководство строительством искусственных сооружений было поручено талантливому ученику профессора П.П. Мельникова, молодому инженеру Д.И. Журавскому, окончившему Петербургский институт инженеров путей сообщения в 1842  г.

Магистраль строилась 8,5 лет. Ее официальное открытие состоялось 1 ноября 1851 г.

Газета «Северная пчела» писала: «Сегодня, в четверг, 1 ноября, двинулся первый всенародный поезд по новой железной дороге в Москву. С утра большое число публики столпилось перед станцией и наполнило обширные ее сени. В одном отделении записывали паспорта проезжающих, в другом — продавали билеты на поезд, в третьем — принимали багаж пассажиров…

…В 11 часов утра раздался первый звонок колокольчика, через пять минут второй, а в 11.15 подан был знак свистком, и поезд …двинулся при общих радостных восклицаниях и при усердном пожелании, как тому поезду, так и всем последующим, счастливого пути. Пассажиров было в вагонах первого класса 17, второго — 63 и третьего — 112. Поезд придет в Москву в пятницу в 9 часов утра».

Эксплуатация железной дороги Москва — Петербург в течение последующих двух лет показала высокую надежность всех ее сооружений и возможность значительного увеличения скорости движения. Осенью 1853 г. проследовал первый поезд со скоростью 60 км/ч, находясь в пути 12 часов, т.е. почти на 10 часов меньше, чем в первые два года эксплуатации магистрали.

Все это свидетельствовало о высоком уровне отечественной науки в области железнодорожного строительства и умелом руководстве работой русских инженеров путей сообщения. К сожалению, несмотря на выдающиеся результаты, дальнейшее строительство железных дорог резко замедлилось. И только после отмены крепостного права и с началом развития капитализма в России железнодорожное строительство резко усилилось, что, в свою, очередь привело к развитию промышленности и, прежде всего, металлургической и топливной.

С середины 60-х годов и до конца 80-х годов XIX в. строятся такие крупные дороги, как Москва — Нижний Новгород, Москва — Курск — Харьков, продолженная затем до Севастополя и Ростова — на — Дону, Курск — Киев, Москва — Рязань — Саратов, Москва — Ярославль — Вологда, Москва — Смоленск — Минск — Варшава, Киев — Одесса, Царицын (ныне Волгоград) — Орел — Смоленск — Рига. К началу XX в. была построена железная дорога Москва — Брянск, значительно сократившая путь до Киева.

Такое интенсивное строительство железных дорог было связано с формированием новых промышленных регионов и освоением отдельных местностей на Востоке страны.

Строятся новые железные дороги на севере, Урале, в Сибири, такие как Пермь –– Вологда –– Петербург, Кинель –– Уфа –– Челябинск –– Екатеринбург, Вологда –– Архангельск и ряд других.

В 1891 г. было начато строительство Великой Сибирской магистрали одновременно с двух сторон: на востоке от Владивостока и на западе от Челябинска.

Строить магистраль намечали в три этапа: первый этап — Западно-Сибирская дорога от Челябинска до Оби (протяженность 1418 км), Средне-Сибирская дорога от Оби до Иркутска (1871 км) и Южно-Уссурийская дорога от Владивостока до Графской (408 км); второй этап –– Забайкальская дорога от Моховой (восточный берег Байкала) до Сретенска на Шилке (1104 км) и Северо-Уссурийская от Графской до Хабаровска (361 км); третий этап –– Кругобайкальская дорога от Иркутска до Мысовой (261 км) и Амурская дорога от Сретенска до Хабаровска (2130 км). Русско-Японская, а затем и первая мировая войны замедлили темпы строительства. Строительство магистрали было закончено в 1916 году.

Железная дорога «через всю Сибирь», или, как ее называли, Великий Сибирский путь, имела огромное значение для России.    Она связала Дальний Восток с центром страны. Если раньше, до ее постройки, этот путь занимал 5-6 месяцев, то после открытия движения он сократился в несколько раз. Благодаря железной дороге в экономическую жизнь страны были вовлечены новые труднодоступные районы.

К началу первой мировой войны (1913 г.) Россия имела железнодорожную сеть протяженностью более 70 тыс. км, однако, для такой огромной страны она была не только недостаточна, но и размещена на территории страны крайне неравномерно. Почти 85 % железных дорог располагалось в европейской части преимущественно в центральных, южных и западных районах. Богатейшие по природным ресурсам районы не имели железнодорожных линий, а существовавшие, в основном однопутные, дороги имели малую пропускную способность. Паровозов и вагонов не хватало, железнодорожный путь был весьма слабым.  Наиболее крупным недостатком железных дорог царской России была высокая стоимость перевозок. Неразвитость железнодорожного транспорта в Российской империи особенно серьезно сказывалась в период империалистической войны.

За годы первой империалистической, а затем и гражданской войны железнодорожный транспорт России был серьезно разрушен. К началу 1920 г. количество неисправных паровозов составляло свыше 60 %, а вагонов 23 %; путь был в крайне неудовлетворительном состоянии.

После окончания гражданской войны начался период восстановления народного хозяйства. В число первоочередных задач входило восстановление железнодорожного транспорта. Пути его восстановления и развития на новой технической основе, на базе электрификации, были указаны в плане ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России), утвержденном VIII Всероссийским съездом Советов в 1920 г.

В этом плане предусматривалось превращение главнейших железнодорожных направлений в мощные магистрали, которые сочетали бы высокую провозную способность и дешевизну перевозок. Одновременно с восстановительными работами и строительством новых железнодорожных линий началась техническая реконструкция железнодорожного транспорта.

Ученые нашей страны приступили к работе по созданию нового типа локомотива – тепловоза. В 1924 году Ленинградские заводы закончили постройку тепловоза по проекту, разработанному под руководством профессора Я.М. Гаккеля.

В 1926 г. была открыта первая в нашей стране электрифицированная железнодорожная линия Баку — Санбучи.

В 1930 г. была сдана в эксплуатацию Туркестано-Сибирская железная дорога протяженностью 1442 км. В том же году начал эксплуатироваться первый опытный участок автоблокировки Покровское –– Стрешнево –– Волоколамск длиной114 км. В 1932 г. построен первый отечественный магистральный электровоз серии ВЛ (Владимир Ленин).

Важным событием в развитии технического оснащения станций явилась сдача в эксплуатацию в 1934 г. первой в стране механизированной сортировочной горки на станции Красный Лиман. В 1936 г. участок железной дороги Люберцы –– Куровская протяженностью 65 км был оборудован устройствами диспетчерской централизации.

Железнодорожный транспорт получил около 12 тыс. новых паровозов, свыше 500 тыс. грузовых вагонов, из которых 75 % были оборудованы автотормозами и около 50 % автосцепкой. В это же время построено 13,4 тыс. км новых железнодорожных линий, в том числе магистраль Москва — Донбасс. К 1940 г. по сравнению с 1913 г. железнодорожная сеть увеличилась в полтора раза.

Было достигнуто значительное повышение провозной способности железных дорог за счет замены двухосных вагонов малой грузоподъемности четырехосными. Одновременно вводились более мощные паровозы, усиливалось верхнее строение пути. Все это обеспечивало повышение массы грузовых поездов и скоростей их движения. Слабыми сторонами проводившейся реконструкции на транспорте была невозможность дальнейшего увеличения мощности паровозов, их малая экономичность, трудности эксплуатации, особенно в зимнее время, а также недостаточная надежность вагонов и пути.

Однако огромная работа, проведенная на железнодорожном транспорте за двадцать предвоенных лет, позволила ему успешно справиться со своими задачами в тяжелые годы Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.

Вероломное нападение фашистской Германии на нашу страну 22 июня 1941 г. потребовало от советских железнодорожников выполнить в кратчайшие сроки огромные перевозки по мобилизации и сосредоточению армии и по эвакуации людей и промышленности из западной части страны на восток. Железнодорожникам приходилось работать в условиях воздушных налетов и затемнения.

В годы войны было разрушено 65 тыс. км пути, 13тыс. железнодорожных мостов, 4100 станций, 317 паровозных депо. Повреждено и увезено захватчиками 15 800 паровозов и мотовозов и 428 тыс. вагонов.

После победоносного окончания Великой Отечественной войны развернулись работы по капитальному восстановлению и дальнейшему развитию железных дорог и всего народного хозяйства.

Огромный рост грузооборота потребовал коренного перевооружения техники на железных дорогах, которая уже не отвечала предъявляемым требованиям.

В 1956 г. правительство приняло постановление «О Генеральном плане электрификации железных дорог». Развернулись большие работы по электрификации железных дорог и внедрению тепловозной тяги.

В том же1956 году был введен в опытную эксплуатацию участок Ожерелье — Павелец, электрифицированный на однофазном токе, что явилось началом внедрения прогрессивной системы переменного тока.

Реконструкция железнодорожного транспорта проходила на основе замены малоэффективной паровозной тяги на электрическую и тепловозную. Одновременно велась работа по усилению пути, строительству вторых путей, переводу вагонного парка на подшипники качения, более широкому внедрению автоблокировки, телемеханики, связи и вычислительной техники во все отрасли железнодорожного хозяйства.

С 1956 г. прекратилось строительство паровозов, а с 1975 г. они были исключены из поездной работы и заменены современными электровозами и тепловозами.

В 1974 г. было принято постановление о строительстве Байкало-Амурской магистрали (БАМ) протяженностью 3834 км от Усть-Кута до Комсомольска-на-Амуре. В 1984 г. железная дорога была принята в эксплуатацию на всем ее протяжении.

Мировая практика строительства железных дорог ничего подобного не имела ни по объему строительных работ, ни по смелости инженерно-технической мысли, ни по применению самых современных механизмов. БАМ — уникальная магистраль.

К концу XX в. все основные железнодорожные магистрали России оборудованы автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией, автоматической локомотивной сигнализацией, все важнейшие станции оснащены электрической централизацией стрелок. Вся сеть оснащена поездной и станционной радиосвязью. Для укладки в путь используются рельсы тяжелого типа массой 65 кг на метр длины, деревянные шпалы заменяются на железобетонные с новыми типами скреплений с рельсами. Широко внедряется бесстыковой путь длиной от нескольких сот метров до длины, равной целому перегону.

Новые локомотивы мощностью 4-6 тыс. л.с. (тепловозы) и 9-10 тыс. кВт (электровозы), обеспечивают вождение поездов повышенной массы и длины. Промышленность начала поставку железнодорожному транспорту новых электровозов третьего поколения с питанием от сети постоянного и переменного тока, а также двойного питания.

Вместе с тем, железнодорожный транспорт нуждается в обновлении подвижного состава и в приведении железнодорожного пути и искусственных сооружений в соответствие с условиями эксплуатации при повышенных скоростях движения и нагрузках от подвижного состава.

Развернутая длина железнодорожных путей России в настоящее время составляет 125900 км.

Сооружения и устройства железнодорожного транспорта.      Организация управления железными дорогами

3. 1. Понятие о комплексе устройств и сооружений. Структура     управления на железнодорожном транспорте

Железнодорожный транспорт представляет собой сложное многоотраслевое хозяйство, в состав которого входят железные дороги и предприятия, а также административно-хозяйственные, культурно-бытовые и медицинские учреждения, научные вузы, институты, техникумы, школы.

Для выполнения перевозочного процесса железные дороги имеют технические средства, состоящие из подвижного состава и железнодорожных сооружений и устройств, в которые входят:

железнодорожный путь с необходимым путевым развитием на раздельных пунктах для приема, скрещения, обгона, расформирования, формирования и отправления поездов и выполнения других операций;

сооружения для посадки, высадки и обслуживания пассажиров;

устройства для хранения, погрузки и выгрузки грузов;

устройства автоматики, телемеханики, связи и вычислительной техники для обеспечения безопасности движения поездов и ускорения производственных процессов;

сооружения для экипировки и ремонта локомотивов и вагонов;

устройства электроснабжения, включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях;

устройства водоснабжения;

устройства материально-технического обеспечения.

В ПТЭ 1999 г. введено понятие «специальный подвижной состав». К нему относятся несъемные подвижные единицы на железнодорожном ходу:

— специальный самоходный подвижной состав - мотовозы, дрезины, специальные автомотриссы для перевозки материалов или доставки работников предприятий МПС к месту производства работ, железнодорожные строительные машины, имеющие автономный двигатель с тяговым приводом в транспортном режиме;

— специальный несамоходный подвижной состав - железнодорожно-строительные машины без тягового привода в транспортном режиме, прицепы и другой специальный подвижной состав, предназначенный для производства работ по содержанию, обслуживанию и ремонту сооружений и устройств железных до-рог, включаемый в хозяйственные поезда.

В структуре железнодорожного транспорта - 17 железных дорог, 57 заводов и других производственных, строительных и снабженческих организациях. В числе других составляющих структуры — главный вычислительный центр, диспетчерский центр управления ОАО «РЖД», центр фирменного транспортного обслуживания и др.

На железнодорожном транспорте работает 1,66 млн. чел., из них в основной деятельности - 1230,4 тыс. чел, в том числе в эксплуатации - 1047,2 тыс. чел., в подсобно-вспомогательной деятельности - 140,6 тыс. чел.

Специфике работы железных дорог, связанных с размещением их по всей территории страны, с необходимостью обеспечения регулярности движения поездов и чeткого взаимодействия всех звеньев железнодорожного конвейера, свойственна особая структура управления. Эта структура обуславливается необходимостью:

а) сочетания централизованного руководства (с подчинением нижестоящих органов вышестоящим) с предоставлением больших прав и самостоятельности дорогам, отделениям и линейным подразделениям;

б) организации управления по территориальному и отраслевому (производственно-техническому) принципам, обеспечивающих оперативность и конкретность руководства и возможность осуществления единой технической политики на сети железных дорог.

Организационная структура управления железнодорожным транспортом предусматривает сочетание территориального, отраслевого и функционального принципов.

Территориальный принцип основан на руководстве предприятиями и организациями железнодорожного транспорта всех его отраслей, находящихся на определенной территории.

В соответствии с этим вся сеть железных дорог разделена на части, называемые «железная дорога», например: Московская железная дорога, Северная железная дорога и т.д.

В свою очередь, железная дорога разделена на отделения дороги.

Отраслевой принцип предполагает руководство отдельными отраслями, для чего в высшем органе управления — ОАО «РЖД» созданы отраслевые департаменты и управления, а на дорогах — службы и отделы, а в отделениях дорог — отделы.

Функциональный принцип означает наличие подразделений, занимающихся отдельными специальными вопросами.

Существующая на железнодорожном транспорте России многие годы система управления подразделяется на несколько звеньев. Структуру управления основной деятельностью железнодорожного транспорта можно представить следующей цепочкой: ОАО «РЖД» — управления железных дорог — отделения дорог — линейные производственные предприятия.

ОАО «РЖД» — федеральный орган управления, который руководит:

деятельностью железнодорожного транспорта на всей территории страны, решая важнейшие вопросы управления;

перспективным развитием всех отраслей железнодорожного транспорта, внедрением в производство достижений науки и техники; развитием пропускной и провозной способности дорог и т.д.

Железная дорога — государственное производственное объединение, являющееся основной хозяйственной организацией железнодорожного транспорта. Руководит ею начальник дороги, подчиненный непосредственно министру. В управлении дороги на правах коллегиального органа управления работает технико-экономический совет, который состоит из специалистов различных отраслей транспорта, представителей производства. Начальник дороги и его заместители, осуществляют руководство службами по отраслям. Службы управления дороги, в свою очередь, руководят работой подразделений по отраслям в пределах своей дороги.

Все службы управления дороги по производственным и техническим вопросам подчинены соответствующим департаментам и управлениям ОАО «РЖД».

Службы и отделы управления дороги руководят линейными предприятиями через соответствующие отделы в отделениях дорог, не вмешиваясь непосредственно в их оперативно-хозяйственную и производственную деятельность.

Отделение дороги — основное линейное производственное объединение. Оно руководит всей производственной деятельностью находящихся в его границах структурных подразделений: станций, локомотивных и вагонных депо, путевых машинных станций, дистанций пути, дистанций сигнализации, централизации, блокировки и связи, дистанций электроснабжения, дистанций гражданских сооружений, механизированных дистанций погрузочно-разгрузочных работ и др.

Структурная схема управления на железнодорожном транспорте Российской Федерации в настоящее время приведена на рисунке 1

1 ур. ОАО «РЖД»

2 ур. железные

дороги

3 ур. отд. дороги

4 ур. линейные

предприятия

Рисунок 1. Структурная схема управления

3. 2. Габариты на железных дорогах

Для безопасности движения поездов требуется, чтобы локомотивы и вагоны, а также грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений у пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечивается соблюдением установленных  государственным стандартом габаритов приближения строений и габаритов подвижного состава.

Габаритом приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны заходить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия их с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления, поворачивающаяся часть колонки при наборе воды и др.).

Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как груженый, так и порожний подвижной состав, установленный на прямом горизонтальном пути.

На железнодорожном транспорте введен ГОСТ 9238-83 на габариты приближения строений и подвижного состава для линий со скоростями движения не более 160 км/ч (для линий и участков со скоростями движения поездов свыше 160 км/ч габаритные нормы устанавливаются специальными указаниями МПС). Этот ГОСТ распространяется на железные дороги общей сети колеи 1520 мм (для новых линий) и колеи 1524 мм (для существующих линии), а также на подъездные пути железных дорог и промышленных предприятий.

Габарит приближения строений С (рисунок 2.) применяется при строительстве новых линий, постройке вторых путей, электрификации железных дорог и осуществлении других реконструктивных мероприятий на общей сети и подъездных путях (от станции их примыкания до территории предприятия). Габаритные расстояния по высоте принимаются от уровня верха головки рельса, горизонтальные расстояния - от оси пути. Очертание I—II—III установлено для перегонов, а также для путей на станциях (в пределах искусственных сооружений), на которых не предусматривается стоянка подвижного состава. Очертание Iа— IIа—IIIa—IVa — для остальных путей станций. Высота габарита указана на рисунке 2 дробью: числитель— для контактной подвески с несущим тросом, знаменатель—для контактной подвески без несущего троса.

Ширина габарита приближения строений С составляет 4900 мм. Размер 1100 мм означает расстояние от головки рельса до пола высокой пассажирской платформы, а размер 1920 мм —расстояние от оси пути до края платформы. Для низкой платформы эти размеры составляют соответственно 200 и 1745 мм. В габарите на перегонах на расстоянии от оси пути 1745 мм предусмотрен уступ высотой 1070 мм от головки рельса для перил на мостах, эстакадах и других искусственных сооружениях.

Расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь строящихся зданий, заборов, опор контактной сети и линий связи) установлено 3100 мм. Не допускается укладывать фундаменты, трубопроводы, кабели и другие не относящиеся к пути сооружения в пределах 1000 мм от уровня головки рельсов по вертикали и на протяженности 2900 мм от оси пути по горизонтали.

Рисунок 2. Габарит приближения строений С

Государственным стандартом установлен также габарит Сп, отличающийся от габарита С отдельными размерами (например, по высоте, составляющей для габарита Сп 5500 мм). Требованиям этого габарита должны удовлетворять сооружения и устройства депо, мастерских, грузовых районов, складов, портов, промышленных предприятий, а также между территориями этих предприятий, т.е. в местах, где скорости движения сравнительно невысоки.

Для проверки соблюдения габарита приближения строений применяется устанавливаемая на платформе специальная габаритная рама, представляющая собой деревянную конструкцию, внешний контур которой соответствует очертанию габарита С. Свободный проход рамы около сооружений и устройств свидетельствует о соблюдении габарита С.

Пpocтpaнcтвo между габаритами подвижного состава Т и приближения строений С (рисунок 3.), а также между подвижным составом, находящимся на смежных путях, необходимо для того, чтобы подвижной состав при поперечном смещении или наклоне его не мог задеть за какие-либо части сооружений и устройств. Смещение и наклон подвижного состава могут быть вызваны отклонениями в содержании пути, а также боковыми колебаниями подвижного состава на рессорах.

Рисунок 3. Совмещенные габариты приближения строений и подвижного   состава

Расстояния между осями смежных путей определяются условиями обеспечения безопасности движения поездов, личной безопасности людей, находящихся на междупутьях (рисунок 4.). При этом учитываются соответствующие размеры габаритов подвижного состава и приближения строений. Согласно ПТЭ расстояния между осями путей (междупутья) на прямых участках должны быть не менее указанных:

        На перегонах двухпутных линий                                        4100 мм

        На трехпутных и четырехпутных линиях между ося-

        ми второго и третьего путей                                         5000  »

        На станциях между осями смежных путей                         4800  »

        На путях второстепенных и грузовых районов                 4500  »

Расстояние между осями второго, и третьего путей 5000 мм позволяет оставить на междупутьи инвентарь и инструмент для ремонта пути при следовании поездов по второму и третьему путям.

Расстояние между осями путей, предназначенных для непосредственной перегрузки грузов из вагонов в вагон, может быть допущено 3600 мм.

В кривых участках размеры междупутья, а также расстояния между осью пути и габаритом приближения строений зависят от радиуса кривой, скорости движения, месторасположения кривой (перегон или станция) и других факторов и устанавливаются по нормам, приведенным в указаниях МПС по применению габаритов приближения строений.

Железные дороги принимают к перевозке и негабаритные грузы, которые, будучи погруженными на открытый подвижной состав, выходят за пределы габарита погрузки, установленного МПС (рис. 3.6).

Габаритом погрузки называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен размещаться груз (с учетом упаковки, и крепления) на открытом подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном пути.

Негабаритные грузы могут быть перевезены при соблюдении специальных условий предосторожности. Для проверки габаритности грузов, погруженных на открытый подвижной состав, их пропускают через габаритные ворота, устанавливаемые в местах массовой погрузки.

Рисунок 4. Зоны негабаритности груза:

1, 2, 3, 4 — соответственно верхняя, совместная боковая и верхняя, боковая, нижняя негабаритности

Габаритные ворота представляют собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет ворота, не зацепляя планок, то габарит не нарушен. Изменение положения планки укажет место негабаритности.

В зависимости от высоты, на которую груз выходит за габарит погрузки, установлены зоны нижней, боковой и верхней негабаритности (см. рисунок 4). Кроме того, для более точного определения условий пропуска грузов верхней негабаритности на двухпутных линиях введена дополнительно зона совместной боковой и верхней негабаритности.

Порядок определения негабаритности грузов, приема их к перевозке и погрузки, отправления и следования поездов изложены в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов по железным дорогам колеи 1520 мм.

В связи с тем, что на некоторых участках железных дорог имеются еще сооружения (в основном старой постройки), не приведенные к габариту приближения строений С, в ряде случаев возникают затруднения в пропуске вагонов габарита Т.

Чтобы избежать этих затруднений, разрешается применять еще два габарита подвижного состава: Тц для восьмиосных цистерн с уменьшенной высотой габарита 5200 мм и промежуточный габарит Тпр шириной 3550 мм для всех типов грузовых вагонов, кроме цистерн (между Т шириной 3750 мм и 1-Т шириной 3400 мм). Эти габариты позволяют пустить в обращение большегрузные восьмиосные полувагоны и цистерны и тем самым повысить нагрузку на 1 м пути, В результате при той же длине станционных путей значительно увеличивается масса поездов и, следовательно, провозная способность железнодорожной линии.

В 1983 г. введен зональный, увеличенный габарит погрузки дли перевозки лесных грузов в полувагонах.

Этот габарит имеет более широкое очертание в верхней суженной части по сравнению с обычным габаритом погрузки. Это позволяет увеличить вместимость полувагона и тем самым выполнить дополнительные перевозки.

        3. 3. Основные руководящие документы по обеспечению четкой работы железных дорог и обеспечению безопасности движения

Переход государства к рыночной экономике вызвал необходимость в коренном улучшении качества предоставляемых железнодорожным транспортом услуг населению, грузоотправителям и грузополучателям, совершенствованию взаимодействия с другими видами транспорта.

Новый Транспортный устав железных дорог Российской Федерации, утвержденный в 1997 г. и действующий с 1995 г. федеральный закон «О федеральном железнодорожном транспорте» создает основу законодательного регулирования его деятельности.

В Транспортном уставе определяются взаимоотношения между железными дорогами, грузоотправителями, грузополучателями, пассажирами, другими физическими и юридическими лицами при пользовании услугами федерального железнодорожного транспорта. В этом документе указываются основные права, обязанности и ответственность железных дорог, клиентуры, а также взаимоотношения дорог с другими видами транспорта.

В устав внесен ряд новых принципиальных положений. В частности, установлено, что перевозка грузов по железной дороге осуществляется по заявкам грузоотправителей. С принятием заявки железная дорога обязана предоставить грузоотправителю перевозочные средства, а грузоотправитель - груз к перевозке.

По новому уставу вводится почасовая оплата за пользование вагонами и контейнерами за время нахождения их у грузополучателя и грузоотправителя.

Устав впервые предусматривает конкретную ответственность перевозчика перед пассажирами за задержку отправления или прибытия пассажирских поездов, а также ответственность железной дороги за просрочку доставки багажа и грузобагажа, за вред, причиненный здоровью пассажиров.

От слаженного взаимодействия всех подразделений железнодорожного транспорта зависит бесперебойная, безаварийная его работа, выполнение планов перевозок пассажиров и грузов. Эта слаженность обеспечивается соблюдением единого общесетевого графика движения поездов, утверждаемого МПС. График движения объединяет деятельность всех подразделений железных дорог и выражает план их эксплуатационной работы. Движение поездов по графику обеспечивается правильной организацией и выполнением технологического процесса работы станций, депо, тяговых подстанций, пунктов технического обслуживания и других подразделений железных дорог, связанных с движением поездов.

Четкая и бесперебойная работа железных дорог и безопасность движения достигаются неуклонным выполнением Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, Инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации и Инструкции по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации.

Правила технической эксплуатации железных дорог устанавливают: основные положения и порядок работы железных дорог и работников железнодорожного транспорта, основные размеры, нормы содержания важнейших сооружений, устройств и подвижного состава и требования, предъявляемые к ним, систему организации движения поездов и принципы сигнализации. ПТЭ обязательны для всех подразделений и работников железнодорожного транспорта. Требованиям ПТЭ должны соответствовать все инструкции и другие руководящие указания, относящиеся к технической эксплуатации, проектированию и строительству железных дорог, сооружений, устройств и подвижного состава.

Инструкция по сигнализации на железных дорогах устанавливает систему видимых и звуковых сигналов для передачи приказов и указаний, относящихся к движению поездов и маневровой работе, а также типы сигнальных приборов, с помощью которых эти сигналы подаются.

Необходимым условием обеспечения безопасности движения поездов является содержание технических устройств в исправном состоянии. Согласно ПТЭ каждый работник железнодорожного транспорта обязан подавать сигнал остановки поезду или маневрирующему составу и принимать другие меры к их остановке в случаях, угрожающих жизни и здоровью людей или безопасности движения. При обнаружении неисправности сооружений или устройств, угрожающих безопасности движения или загрязнения окружающей природной среды, работник транспорта должен немедленно принимать меры к ограждению опасного места и устранению неисправности.

Исключительное значение для работы железнодорожного транспорта имеет высокая сознательность и строгое соблюдение дисциплины работникам железных дорог, ибо нарушение ее может повлечь за собой угрозу для жизни перевозимых людей и сохранности материальных ценностей. Требования к железнодорожникам в этой области определены Положением о дисциплине работников железнодорожного транспорта.

Большое внимание уделяется на железнодорожном транспорте охране труда. Каждый работник железнодорожного транспорта должен соблюдать правила и инструкции по технике безопасности, пожарной безопасности и производственной санитарии, установленные для выполняемой им работы. Лица, поступающие на железнодорожный транспорт на работу, связанную с движением поездов, должны пройти профессиональное обучение, а локомотивные бригады, кроме того, профессиональный отбор, выдержать испытания и в последующем периодически проверяться в знании ПТЭ, инструкций по сигнализации, движению поездов и маневровой работе на железных дорогах Российской Федерации, должностных инструкций, правил и инструкций по технике безопасности и производственной санитарии, положения о дисциплине работников железнодорожного транспорта.

В последние годы на железнодорожном транспорте усилено внимание к работе с кадровым составом, направленное на безупречное выполнение каждым железнодорожником обязанностей и обеспечение безопасности движения. Этому способствует внедряемая на железных дорогах на базе Психологического центра ПГУПСа* Автоматизированная система профессионального психологического отбора локомотивных бригад, поездных диспетчеров, дежурных по станции и других работников, от которых непосредственно зависит безопасность движения.

Основы проектирования и строительства железных дорог.

4. 1. Основные сведения о категориях железнодорожных линий, трассе, плане и продольном профиле

Железнодорожные линии сооружают для освоения новых районов и их природных богатств, для разгрузки существующих грузонапряженных линий, сокращения пути и времени следования пассажиров и грузов. Новые линии могут существенно различаться по своему значению в работе сети железных дорог, размерам и характеру перевозок. В зависимости от этих факторов технические требования и нормы, которыми руководствуются при разработке проектов железнодорожных линий, дифференцированы.

Строительные нормы и правила, являющиеся основным руководством при проектировании, предусматривают деление новых железных дорог и подъездных путей колеи 1520 мм на несколько категорий. От категории линии зависят основные параметры и технические условия ее проектирования, допускаемые скорости движения пассажирских и грузовых поездов, мощность всех устройств линии. Основные показатели железных дорог по категориям даны в таблице 2.

Таблица 2

Трасса железнодорожной линии характеризует положение в пространстве продольной оси пути на уровне бровок земляного полотна. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом, а развертка трассы на вертикальную плоскость - продольным профилем линии.

Полоса земли вдоль трассы, отведенная для размещения железнодорожного пути, других устройств железной дороги, а также железнодорожных поселков и лесонасаждений, называется полосой отвода. Границы полосы отвода определяются с учетом перспективы развития путей и обозначаются специальными указателями (межевыми знаками).

Процесс прокладки трассы в ходе проектирования называется трассированием линии. Идеальной была бы трасса, представляющая собой прямую в плане и пологий спуск в грузовом направлении в профиле.

Однако это не всегда возможно из-за необходимости подхода к населенным пунктам, обхода естественных препятствий (гор, озер, болот и т.п.), наличия неровностей земной поверхности и стремления удешевить строительство линии. Поэтому план железнодорожной линии проектируется в виде сочетания прямолинейных участков и кривых (рисунок 5), а профиль - в виде горизонтальных участков, называемых площадками, и наклонных, именуемых уклонами (рисунок 6).

Рисунок 5. План железнодорожной линии

Прямые участки характеризуются длиной и направлением. Основные параметры кривой: угол поворота ϕ, зависящий от условий местности, радиус R, обусловленный категорией линии, длина кривой K и тангенс Т - расстояние от начала и конца кривой до вершины угла поворота (рисунок 7). Эти параметры кривых геометрически связаны. Исходя из заданного радиуса кривой R и угла поворота ϕ легко определить значения тангенса и длины кривой: 

Рисунок 6. Элементы продольного профиля линии

Кривые малого радиуса вызывают необходимость снижения скорости движения (наибольшая скорость движения в кривой в зависимости от радиуса R может быть приближенно определена по формуле υmax = 4,6 км/ч), повышенный боковой износ рельсов и колес подвижного состава, удлинение линии, повышают сопротивление движению и ухудшают видимость. Плохая видимость в кривых малого радиуса затрудняет ведение поездов машинистами локомотивов, вызывает необходимость ставить дополнительно сигналистов для обеспечения безопасности при производстве работ по содержанию и ремонту пути и контактной сети.

Рисунок 7. Элементы круговой линии:

НК - начало кривой; ВУ - вершина угла поворота; KK - конец кривой

Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава в круговые кривые они сопрягаются с прямыми участками с помощью переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от ∞ до радиуса круговой кривой R (подробнее смотрите главу 8). Между смежными кривыми предусматриваются прямые вставки минимальной величиной от 30 до 150 м в зависимости от категории линии и направления кривых (в одну или в разные стороны).

Продольный профиль линии характеризуется крутизной уклонов элементов и их длиной. Крутизна измеряется в тысячных долях и получается как частное от деления разности отметок конечных точек, элемента профиля h на его длину l (рисунок 8.) т.е. равна тангенсу угла наклона элемента профиля к горизонту α.

Рисунок 8. Расчетная схема для определения крутизны уклона

Из рисунка 8 видно, что крутизна уклона создает движению поезда дополнительное сопротивление от подъема:

где Q - масса поезда;

        i - число тысячных подъема.         

От крутизны подъема зависит масса поезда, поэтому при проектировании железных дорог стремятся к возможно меньшей крутизне уклонов.

Одним из основных параметров железнодорожной линии является ее руководящий уклон, представляющий собой наибольший затяжной подъем, по значению которого устанавливается норма массы поезда при одиночной тяге и расчетной минимальной скорости движения. Этот уклон зависит от категории линии, топографических условий и устанавливается технико-экономическими расчетами с учетом унификации весовых норм на новой и примыкающих существующих линиях.

В сложных топографических условиях, когда на протяжении не менее перегона уклон местности значительно превышает руководящий, применяют так называемый уклон кратной тяги, который поезд расчетной массы проходит с несколькими локомотивами. Предельное значение уклона кратной тяги зависит от величины руководящего уклона. Например, если руководящий уклон линии составляет 0,015, то уклон кратной тяги при двух локомотивах должен быть не более 0,029, а при трех локомотивах - не более 0,040.

Длина элементов продольного профиля должна быть, как правило, не менее половины длины обращающиеся поездов, принятой на перспективу. При этом под поездом будет одновременно не более двух переломов профиля. Смежные элементы профиля обычно сопрягаются в вертикальной плоскости, кривыми радиусом от 15000 до 3000 м. в зависимости от категории линии.

Продольные профили оформляются с применением установленных условных обозначений по стандартной форме. По масштабу изображения и количеству содержащихся данных различают подробный и сокращенный продольные профили.

Подробный продольный профиль используют обычно для проектирования (определения объемов земляных работ, проектирования вторых путей, развития станций и др.). Этот профиль имеет горизонтальный масштаб 1:10000 и вертикальный 1:200, и состоит из собственно профиля (верхняя часть) и сетки (нижняя часть). На сетке продольного профиля указывают план линии, пикетаж, существующие отметки земли и проектные отметки, проектные уклоны, ситуацию местности и инженерно-геологическую характеристику.

Разности между проектными отметками и отметками земли называются рабочими отметками и представляют собой глубину выемок или высоту насыпей. На профиле показывают также условными обозначениями мосты, трубы и другие искусственные сооружения, оси станций и других раздельных пунктов, оси переездов.

Сокращенный продольный профиль составляется на основе подробного продольного профиля для характеристики и удобства рассмотрения основных элементов плана, профиля и всех линейных сооружений. Он предназначен главным образом для машинистов локомотивов с целью ориентации их при ведении поездов о предстоящих подъемах и спусках. В основном сокращенный профиль повторяет в сжатом виде главнейшие данные подробного продольного профиля. Он имеет горизонтальный масштаб 1:50 000 и вертикальный 1:1000. На нем наносят проектный профиль земляного полотна, план линии, километры, оси раздельных пунктов и расстояния между ними, входные и проходные сигналы, положение входных стрелочных переводов, путевых зданий, переездов и искусственных сооружений.

4. 2. Общие принципы и стадии проектирования железных дорог. Экономические и технические изыскания

Строительству железных дорог предшествуют изыскания и проектирование их. Цель изысканий - изучение условий строительства и эксплуатации будущей дороги, сбор и подготовка необходимых материалов для проектирования. Основная задача проектирования заключается в разработке наиболее рационального проекта новой железной дороги, которая бы полностью удовлетворяла потребности в перевозках с учетом их роста в перспективе.

Проектом железной дороги необходимо предусмотреть обеспечение заданной пропускной и провозной способности, безопасности и бесперебойности движения поездов, наиболее эффективное использование капитальных вложений, возможность дальнейшего развития устройств, применения новых технических средств и прогрессивной технологии при строительстве и эксплуатации. Проекты новых линий должны разрабатываться комплексно с учетом потребностей промышленности, населенных пунктов, других видов транспорта, требований охраны окружающей среды и безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.

Проектно-изыскательские работы на железнодорожном транспорте выполняют специальные институты Министерства путей сообщения РФ и бывшего Министерства транспортного строительства СССР, которые в настоящее время преобразованы в акционерные общества (АО).

Общее руководство проектными работами в системе МПС осуществляет Управление строительства и эксплуатации объектов железнодорожного транспорта, в ведении которого находятся специализированные проектно-изыскательские институты (Гипротранстэи, Трансэлектропроект, Гипротранссигналсвязь и др.), а также региональные проектно-изыскательские институты - Желдорпроекты, выполняющие проектные работы по заказам тяготеющих к ним железных дорог.

Среди проектно-изыскательских институтов бывшего Министерства транспортного строительства имеются также территориальные  (АО Мосгипротранс, АО Ленгипротранс, АО Сибгипротранс и др.) и специализированные институты (по проектированию больших мостов - АО Гипротрансмост, тоннелей и метрополитенов - АО Метрогипротранс и др.)

Для установления экономической целесообразности и народнохозяйственной необходимости строительства новой железнодорожной линии перед разработкой ее проекта составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое содержит характеристику существующих путей сообщения района, расчеты строительной стоимости и эксплуатационных показателей различных вариантов. На их основе выбирают наиболее рациональное направление железнодорожной линии и пункты примыкания к существующей сети, кроме того, приводят соображения об условиях и сроках строительства, о развитии строительной базы.

Проектируют железнодорожные линии и их отдельные устройства обычно в две стадии: на первой разрабатывается проект, а на второй —  рабочая документация. Для технически несложных объектов проектирование ведется в одну стадию— разрабатывается рабочий проект. В проекте в рамках установленного ТЭО принципиального направления уточняются технические решения по выбору основных параметров линии, показателям эффективности и себестоимости перевозок, сметной стоимости и очередности строительства. На основании проекта по выбранному в нем варианту разрабатывается рабочая документация. В ее состав входят рабочие чертежи, по которым ведутся строительные и монтажные работы, а также сметы, ведомости объемов работ и потребных материалов.

Проект железной дороги — это комплексный документ, состоящий из экономической и технической частей. В экономической части определяются размеры и характер ожидаемых перевозок на расчетные годы эксплуатации (обычно 2, 5 и 10-й), масса поездов, коэффициенты неравномерности движения. Эти данные необходимы для обоснования экономической эффективности и целесообразности постройки линии. В технической части проекта содержатся все проектно-сметные материалы и расчеты по обоснованию направления трассы и ее основных параметров (руководящего уклона, числа главных и полезной длины приемо-отправочных путей, вида тяги и др.), проекты земляного полотна, искусственных сооружений и верхнего строения пути, размещение раздельных пунктов и проекты станций, устройств локомотивного и вагонного хозяйств, водоснабжения и канализации, сигнализации и связи, электроснабжения и зданий. В техническую часть входит также проект организации строительства железной дороги. Таким образом, проект железной дороги представляет увязанный в единое целое комплекс проектов отдельных сооружений. Проекты, разрабатываемые на каждое сооружение, по условиям применения могут быть типовыми, повторно применяемыми, индивидуальными и экспериментальными (опытными).

Разработке проектов предшествуют обстоятельные  инженерные изыскания проектируемой линии, которые подразделяются на экономические и технические.

Основными задачами экономических изысканий при проектировании новых железнодорожных линий являются:

обоснование роли проектируемой линии и ее значения в составе существующей сети железных дорог и во взаимодействии с другими видами транспорта, определение эффективности ее строительства;

выявление возможных вариантов направления и конечных пунктов линии для выбора наиболее целесообразного;

установление размеров грузовых и пассажирских перевозок на проектируемой линии на расчетные сроки и определение технико-экономических показателей ее работы (грузооборот, пассажирооборот, грузонапряженность и др.).

При проектировании реконструкции существующих железных дорог в задачи экономических изысканий входит:

выявление возможного изменения роли и значения дороги в связи с ее реконструкцией;

определение расчетных размеров перевозок на реконструируемой дороге и влияния ее усиления на работу существующей сети железных дорог и других видов транспорта в зоне реконструируемой дороги;

установление технико-экономических показателей дороги после ее реконструкции.

В технические изыскания входят обследования и съемки для выбора наиболее удачного расположения трассы проектируемой линии на местности, а также сбор необходимых технических данных для проектирования всех объектов железной дороги.

Проблемные технические изыскания выполняют по картографическим материалам с обследованием в натуре наиболее сложных участков.

Титульные технические изыскания заключаются в производстве геодезических, инженерно-геологических, гидрологических работ и обследовании существующих сооружений. Выполнение этих работ можно разделить на подготовительный, полевой и камеральный периоды. В подготовительный период изучают сведения о районе прохождения трассы, намечают по картам варианты трассы, которые затем обследуют в полевой период. Полевые изыскания ведут изыскательские партии, которые производят все виды работ по разбивке трассы на местности, а также сопутствующие геодезические работы, инженерно-геологические и гидрологические обследования. В камеральный период обрабатывают результаты полевых изысканий.

Одним из основных видов геодезических работ является топографическая съемка местности обычно на 100–200 м в каждую сторону вдоль намечаемой трассы линии. В ходе съемки определяют положение точек местности в горизонтальной плоскости и по высоте, что необходимо для получения плана местности с изображением ситуации и рельефа. Для съемок используют различные геодезические инструменты.

Так, длину обычно измеряют рулетками, в том числе электронными, а также специальными приборами - светодальномерами и электронными тахеометрами, достоинством которых являются быстрота и высокая точность измерений. Перпендикуляры на местности восстанавливают, пользуясь теодолитами; ими же измеряют горизонтальные углы. Для одновременного измерения горизонтальных, вертикальных углов и расстояний пользуются электронными тахеометрами. Для съемок профиля местности используют нивелиры или электронные тахеометры.

Инженерно-геологические изыскания проводятся для определения геологического и гидрогеологического строения территории на месте будущей трассы, наличия и характера различных геологических процессов, которые могут воздействовать на строительство и последующую эксплуатацию дороги. В ходе этих изысканий устанавливается наличие и качество местных строительных материалов, пригодных для постройки дороги, прогнозируется возможность деформаций и разрушений оснований отдельных сооружений вследствие просадок, размывов и т.п. При гидрологических изысканиях изучают режимы рек, скорости их течения, количество выпадающих осадков и распределение их по сезонам года, возможные уровни паводковых вод. Эти материалы необходимы при проектировании мостовых переходов, выборе конструкций и отверстий мостов и водопропускных труб.

Для геодезических, инженерно-геологических и гидрологических работ всё шире применяют аэрометоды. Основными из них на изысканиях железных дорог являются аэровизуальные обследования и рекогносцировки, аэрофотосъемка, аэронивелирование, аэрогеологическая съемка, аэрогидрометрические работы.

Приемы и методы проектирования трассы железной дороги зависят главным образом от топографических условий (наличие рек, водоразделов и др.), а также соотношения руководящего уклона и уклонов местности. В зависимости от топографических условий участки трассы делятся на долинные, водораздельные и поперечно-водораздельные ходы.

По соотношению руководящего уклона и уклонов местности различают вольные и напряженные, ходы. Вольным ходом называется участок трассы, на котором средний уклон местности меньше руководящего уклона, а напряженным - участок, на котором средний уклон местности больше руководящего или равен ему.

На вольных ходах трассу обычно ведут по кратчайшему расстоянию, а отклонения положения трассы от заданного направления в плане вызываются только необходимостью обхода препятствий (города, заповедники, озера, болота). На напряженных ходах трасса вынужденно следует за рельефом местности, в максимальной степени используя руководящий уклон или уклон кратной тяги. При этом во избежание превышения допустимого уклона приходится искусственно увеличивать протяженность трассы.