703

но, существенное внимание должно уделяться выбору более точных (сложных) расчетных схем, моделирующих колебания груза.

2.Решение статически неопределимых задач

сприменением различных методик

Известно, что задача определения усилий в креплениях грузов на железнодорожной платформе является статически неопределимой задачей. Методы решения статически неопределимых задач [6, 7] давно разработаны и заключаются в составлении дополнительных уравнений, учитывающих деформацию упругих связей.

При большой степени статической неопределимости, например, при определении усилий в растяжках крепления объемных (трехмерных) тел (железнодорожных грузов), составление геометрических соотношений представляет собой довольно нестандартную и непростую задачу. Подстановка физических соотношений в геометрические превращает их в более громоздкие уравнения.

Научными сотрудниками СГУПСа была предложена следующая концепция формулировки и решения статически неопределимых задач [8]:

—определяется общее количество неизвестных усилий и степень подвижности конструкции как твердого тела; таким образом, в число неизвестных включаются неизвестные перемещения твердого тела;

—обычным образом составляются уравнения равновесия;

—записываются физические соотношения, связывающие перемещения (деформации) с неизвестными внутренними усилиями;

—перемещения (деформации), участвующие в физических соотношениях, выражаются через перемещения рассматриваемой конструкции, как перемещения твердого тела при поступательном и вращательном движении; в таком виде соответствующие геометрические соотношения могут быть более просто записаны, чем при традиционном подходе;

—геометрические соотношения подставляются в физические соотношения или могут оставаться в виде дополнительных уравнений.

Таким образом, перераспределение усилий в растяжках как в статически неопределимых системах происходит только в случае действительного перемещения груза, и усилия в растяжках

221

нельзя рассчитывать без учета вертикальных сил инерции, вызывающих уменьшение опорной реакции и соответственно максимальной силы инерции.

Вработе [9] разработаны метод и алгоритм расчета усилий в статически неопределимых схемах растяжек, закрепляющих устойчивый от опрокидывания единичный груз в вагоне от сдвига по взаимно перпендикулярным осям и разворота в горизонтальной плоскости, без составления громоздких систем уравнений и привлечения сложной вычислительной техники с использованием дорогостоящего программного обеспечения.

Вработе другого автора [10] выведена аналитическая формула для определения обобщенной жесткости растяжек при движении груза по продольным и вертикальным осям вагона, позволяющая определять величину продольного смещения. В формуле были учтены жесткость каждой растяжки и ее топология, коэффициент трения между соприкасающимися поверхностями груза и пола вагона, что не было учтено в ранее существующей методике. В результате вычислительных экспериментов выявлено существенное влияние на распределение нагрузок между растяжками усилий их предварительных закруток и установлены их рациональные значения.

Вработе сотрудников СГУПСа [11] определены аналитические формулы, с использованием которых проведены вычислительные эксперименты в среде MathCad. Результатами вычислительных экспериментов установлено, что при поперечном смещении груза из-за действия на него поперечных сил распределение усилий между элементами крепления в рассматриваемой статически неопределимой системе «груз-крепления-вагон» подчиняется общему закону – эти усилия зависят от значений удельной жесткости растяжек. При одной и той же величине смещения груза и постоянном значении физико-геометричес- кой характеристики растяжки ЕА (что соответствует практике крепления грузов), чем больше угол наклона растяжки, тем меньше проекция смещения груза на направления растяжки (т. е. абсолютное изменение растяжки l меньше, а удельная жесткость растяжек больше), тем она жестче и большую долю усилия воспринимает, и наоборот. Эти данные строго соответствуют основным результатам расчета статически неопределимых систем: чем относительно жестче элемент статически неопределимой системы, тем большую долю внешней нагрузки, передаваемой на группу элементов, он принимает на себя. Авторы этой разработки рекомендуют для обеспечения безопас-

222

ности движения поездов закреплять груз для исключения действия поперечных сил короткими растяжками (по возможности почти вертикально расположенными).

Авторы работы [12] провели ряд вычислительных экспериментов по определению усилий в гибких элементах креплений груза при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил. Разработанный подход к определению усилий в гибких элементах крепления позволяет провести вычислительные эксперименты при вариациях значений радиуса кривой кривых участков пути, массы груза, коэффициента трения, продольных, поперечных, вертикальных и ветровых нагрузок в автоматизированном режиме. Результаты исследований дают возможность выбирать рациональный способ крепления груза гибкими и упорными элементами крепления.

Таким образом, были рассмотрены аспекты различных способов определения усилий в элементах системы «груз-крепле- ния-вагон». Определены инновационные моменты способов расчета элементов крепления. Но все же решение проблемы выбора рационального крепления грузов до сих пор не найдено, так как остается нерешенным вопрос комплексного влияния всех сил, действующих на систему «груз-крепления-вагон» в процессе транспортировки.

Литература

1.Юрченко А.В. О расчетных схемах грузовых вагонов для исследования нелинейных колебаний при соударениях // Проблемы динамики и прочности железнодорожного подвижного состава. Днепропетровск, 1983. С. 39–45.

2.Соколов М.М., Хусидов В.Д., Минкин Ю.Г. Динамическая нагружен-

ность вагона. М., 1981. 207 с.

3.Блохин Е.П. Применение двумерной расчетной схемы к исследованию колебаний вагонов при продольных ударах / Е.П. Блохин, Л.А. Манашкин,

Л.А. Нечай // Проблемы динамики и прочности железнодорожного подвижного состава: Межвуз. сб. научн. тр. Днепропетровск, 1981. Вып. 220/28. С. 14– 18.

4.Вершинский С.В., Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагонов. М., 1978. 352 с.

5.Манашкин Л.А., Юрченко А.В. Исследование продольных колебаний амортизированных грузов при транспортировке // Проблемы динамики и прочности железнодорожного подвижного состава: Сб. научн. тр. Днепро-

петровск, 1973. Вып. 152. С. 72–78.

6.Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для высш. техн. учеб.

заведений. М., 1964. 539 с.

7.Ахметзянов М.Х., Лазарев И.Б. Сопротивление материалов: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск, 1997. 300 с.

8. Бондаренко А.Н., Туранов Х.Т., Псеровская Е.Д. Общая формулировка и решение статически неопределимых задач при определении усилий в

223

креплениях грузов // Актуальные проблемы транспорта азиатской части России. Новосибирск, 2001. С. 135–141.

9. Егоров С.А. Расчет усилий в статически неопределимых схемах растяжек, закрепляющих груз в вагоне от сдвига и разворота // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог. Новосибирск, 2004.

С. 61–80.

10.Королева Д.Ю. Усовершенствованный метод расчета усилий в растяжках в среде MathCad // Вузы Сибири и Дальнего Востока — Транссибу. Новосибирск, 2002.

11.Обоснование рациональной схемы крепления грузов на вагоне при движении поезда под уклон / Е.Д. Псеровская, А.М. Островский, О.Ю. Чуйкова, Д.Ю. Королева // Вузы Сибири и Дальнего Востока — Транссибу. Новосибирск, 2002.

12.Власова Н.В., Мясникова Н.А. Результаты вычислительных экспериментов по определению усилий в гибких элементах креплений груза при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте. Крас-

ноярск, 2005. С. 117–121.

УДК 656.222.4

Н.В. ЯНКОВСКАЯ (ИрГУПС)

АНАЛИЗ ПРОПУСКА ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ И ДЛИННОСОСТАВНЫХ

ПОЕЗДОВ НА ВОСТОЧНОМ ПОЛИГОНЕ

В связи с техническим прогрессом в последние десятилетия значительно возросла мощность поездных локомотивов, что позволило при одиночной тяге организовать вождение грузовых поездов повышенного веса или длины. С целью рационального использования появившихся резервов мощности локомотивов в течение многих десятилетий на сети железных дорог страны широко практиковалось повсеместное повышение среднего веса за счет организации вождения тяжеловесных или длинносоставных порожних грузовых поездов.

Для грузового направления на сети железных дорог страны повсеместно повышали такой показатель, как норма массы грузовых поездов, что дало дополнительные возможности для освоения возрастающих объемов перевозок и позволило сокращать потребность в локомотивах и локомотивных бригадах сразу для груженого и порожнего направлений. Повышение нормы веса грузовых поездов производилось вначале для отдельных дорог, в последующем — для всей Транссибирской магистрали. Проводимые меры осуществлялись для одиночной тяги, что

224

позволило сокращать размеры движения грузовых поездов по стыковым пунктам дорог на Транссибирской магистрали.

Повышение среднего веса грузовых поездов проводилось этапами вместе с удлинением станционных приемоотправочных путей на части промежуточных и участковых станций. Затем повышались нормы как веса, так и длины формируемых грузовых поездов и пропускаемых впоследствии по всей Транссибирской магистрали. Меры по удлинению путей начали осуществляться на Западно-Сибирской дороге и стали постепенно распространяться на восточный регион. Наибольший эффект от дальнейшего увеличения веса и длины формируемых грузовых поездов был получен только после удлинения участков обращения локомотивов. Имеющаяся в прошлом необходимость смены локомотивов по стыковым пунктам дорог — по Тайшету и Петровскому Заводу вызывала длительные простои грузовых поездов в пути следования из-за несвоевременного прибытия локомотивов.

Совершенствованию эксплуатационной работы полигона и организации вождения составов грузовых поездов повышенного веса или длины в значительной мере способствовала реализация важного технического решения: перевод участка Зима–Слюдян- ка протяженностью в 378 км с постоянного на переменный ток. Данное техническое решение позволило избавиться от смены поездных локомотивов по двум стыковым пунктам ВосточноСибирской железной дороги: Зима и Слюдянка, сократить простои грузовых поездов на междорожных стыках, а также высвободить локомотивные бригады, которые смогли поехать с единым парком электровозов на соседние дороги. В результате этого удалось значительно увеличить маршрутную скорость движения грузовых поездов, сократить время доставки грузов.

Введение единого полигона обращения локомотивов Мари- инск–Карымская, кроме сокращения простоя грузовых поездов по стыковым пунктам дорог, облегчило условия пропуска тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов, величина которых значительно превышает полезную длину приемоотправочных путей для большого количества станций.

В то же время в течение многих лет на дорогах восточной части страны систематически проводились меры по удлинению приемоотправочных путей на промежуточных, а также ряде участковых и сортировочных станций. При этом вместе с появлением удлиненных путей создавалась возможность для организации беспрепятственного вождения части длинносоставных

225

грузовых поездов одиночной тягой на полигоне большой протяженности.

Для обеспечения возможности повышения среднего веса грузовых поездов в грузовом направлении систематически проводились меры по дальнейшему повышению норм массы грузовых поездов на участках Транссибирской магистрали. Особой оценки требуют меры, связанные с повышением среднего веса грузовых поездов в порожнем направлении, для которого средний вес грузовых поездов оказался почти в два раза меньше, чем в груженом направлении. Имеющиеся резервы мощности локомотивов в нечетном порожнем направлении позволяют беспрепятственно посредством одиночной тяги организовывать массовое вождение длинносоставных грузовых поездов в 100 ваг. и более, что имеет определенные достоинства и недостатки.

На Восточно-Сибирской магистрали вождение поездов повышенного веса электровозами переменного тока ВЛ85 началось еще в 1998 г. В условиях дефицита локомотивов и локомотивных бригад, систематического роста объемов перевозок постоянно наблюдалось увеличение числа тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов, пропускаемых по стыковым пунктам дорог. Если в январе 2003 г. Восточно-Сибирская ж.д. отправляла на Забайкальскую по стыку Петровский Завод в среднем 1,8 тяжеловеса в сутки, в декабре 2003 г. — уже 14,3 поезда, в 2004 г. – 17,2 поездов, а в 2005-м — 22,8 поезда. Показатели передачи четных тяжеловесных поездов по стыкам дорог восточного региона за 2003–2005 гг. представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Таблица 1

Дорога	Стыки		2003 г.			2004 г.			2005 г.
		Общая	Kол-во	% от	Общая	Kол-во	% от	Общая	Kол-во	% от
		пере-	тяже-	общего	пере-	тяже-	общего	пере-	тяже-	общего
		дача	лов.		дача	лов.		дача	лов.
ЗСЖД	Мари-	10931	704	6,4	12185	1150	9,4	11769	1007	8,6
	инск
	Между-	4651	1702	36,6	5074	2152	42,4	5106	1910	37,4
	реченск
	Итого	15582	2406	15,4	17259	3302	19,1	16875	2917	17,3
KрЖД	Юрты	10895	897	8,2	11772	1692	14,4	11419	1456	12,8
	Тайшет	3854	1505	39,1	4481	2107	47,0	4283	2152	50,2
	Итого	14749	2402	16,3	16253	3799	23,4	15702	3608	23,0
ВСЖД	П. Завод	14435	4615	32,0	16417	6301	38,4	15973	8221	51,5
ЗабЖД	Архара	13957	6880	49,3	15449	9655	62,5	14754	9349	63,4

226

										-3,2%
12000									+40,3%
				2003	2004	2005		+30,5%	9655
10000										9349
								8221
							+36,5%
8000
									6880
	+37,2%	-11,7%			-5%			6301
6000				+58,2%
							4615
					3799	3608
4000	2406	3302	2917	2402
2000
0	ЗСЖД				КрЖД		ВСЖД		ЗабЖД

Рис. 1. Диаграмма передачи тяжеловесных поездов по стыкам дорог восточного региона за 2003–2005 гг.

С начала 2003 г. количество составов весом 6000 и более тонн, проследовавших в четном грузовом направлении по стыку Петровский Завод, составило почти 26 % от общего количества поездов, в декабре 2003 г. — 32 %, в 2004 г. — 38,4 %, а в 2005 г.

– 51,5 %. По этой причине из-за разной длины составов (в четном направлении — 71 усл. ваг., в нечетном направлении — до 100 ваг.) создавалась значительная непарность поездов по станциям смены локомотивных бригад. Тяжеловесы в грузовом направлении помогли сократить непарность в движении грузовых поездов по стыкам до 10 %. Локомотивные бригады стали меньше следовать в качестве резерва и пассажиров. Наряду с повышением веса составов поездов в грузовом направлении необходимо дополнительно разработать комплекс мер по усилению пропускной способности и повышению производительности локомотивов, в том числе за счет ускорения пропуска поездопотока по узловым станциям. Камнем преткновения становятся короткие пути на узловых и промежуточных станциях. На Восточно-Сибирской железной дороге в 2004 г. прошла реконструкция станции Иркутск-Сортировочный, которая теперь может принимать поезда до 90 усл. ваг. Также осуществлена реконструкция станции Тайшет. Эта станция формирует составы условной длиной 85–90 ваг. В результате проведенной работы по совершенствованию деятельности путевого хозяйства, системы электроснабжения, реконструкции станций и т.д. были воплощены в жизнь следующие мероприятия:

— с 12.06.03 по Восточному региону от станции Тайшет (ВСЖД) до станции Карымская (ЗабЖД) организовано вождение грузовых поездов массой 6000 т локомотивами серии ВЛ85;

227

—с 11.10.03 установлена критическая весовая норма грузовых поездов массой 6000 т для электровозов серии ВЛ85, 3ВЛ80р на участке Мариинск–Тайшет в четном и нечетном направлениях;

—с 20.07.04 установлена максимальная норма веса грузовых поездов на локомотивы ВЛ85, 1.5ВЛ80р – 6300 т на участке Суховская, Зуй, Иркутск-Сорт.–Петровский Завод с подталкиванием на лимитирующих участках.

В прошлом при вождении составов грузовых поездов только графиковой длины в пределах полезной длины станционных путей возникали значительные трудности в портах при появлении повышенного парка вагонов и длительных сбоях в движении поездов вследствие неприема портами в случае несвоевременной выгрузки вагонов. Повышением веса поездов или формированием длинносоставных порожних поездов можно при временном недостатке поездных локомотивов убирать с загруженных пунктов избыточный парк вагонов, что позволяет в наиболее сжатые сроки стабилизировать эксплуатационную работу на полигоне большой протяженности.

В то же время повсеместное ежесуточное вождение большого количества длинносоставных порожних поездов посредством одиночной тяги вызвало появление дополнительной неравномерности в движении поездов по стыковым пунктам. Это стало приводить к возникновению дополнительных поездок локомотивных бригад в качестве резерва или пассажиров и к увеличению эксплуатационных расходов железнодорожного транспорта.

Диаграмма поездопотока, передаваемого по стыкам дорог восточного региона за 11 мес. 2005 г. (в сравнении с прошлым годом), представлена на рис. 2.

11 мес. 04	11 мес. 05
14500					13022		13542
12500
							10396
10500	9261		9271				9492
8500

6500

3918

4500

2619

2500

500

КрЖД

ВСЖД

ЗабЖД

ДВЖД

Рис. 2. Диаграмма передачи длинносоставных поездов по стыкам дорог за 11 мес. 2005 г.

228

Наибольшее количество длинносоставных поездов приходится на долю Забайкальской и Дальневосточной ж.д. (рис. 3).

с ДВЖД	с КрЖД

28%	11%

	с КрЖД
с ВСЖД	с ВСЖД
25%	с ЗабЖД
	с ДВЖД

с ЗабЖД

36%

Рис. 3. Доля дорог в передаче длинносоставных грузовых поездов за 11 мес. 2005 г.

Распределение поездов по их длине по дорогам региона за 11 мес. 2005 г. представлено в табл. 2.

Таблица 2

Дорога	Всего	<40	% от	41–57	% от	58–71	% от	>71	% от
	поездов	усл.	обще-	усл.	обще-	усл.	обще-	усл.	обще-
		ваг.	го	ваг.	го	ваг.	го	ваг.	го
KрЖД	78752	11966	15,2	18272	23,2	40408	51,3	7223	9,2
ВСЖД	112433	21809	19,4	21636	19,2	49053	43,6	18875	16,8
ЗабЖД	71559	16455	23,0	14676	20,5	22959	32,1	17007	23,8
ДВЖД	115887	24269	20,9	33272	28,7	34925	30,1	22492	19,4
Регион	378631	74499	19,7	87856	23,2	147345	38,9	65597	17,3

По стыку Архара Дальневосточная ж.д. на Забайкальскую ж.д. сдает 10,4 % от общей передачи поездов, длина которых более 100 усл. ваг., в свою очередь, по стыку Петровский Завод Забайкальская ж.д. на Восточно-Сибирскую ж.д. сдает только 0,3 % поездов длиной более 100 усл.ваг. Снижение в порожнем направлении произошло в связи с тем, что по ст. Белогорск, Завитая, Бурея, пропускающим ежесуточно от 7–9 нечетных грузовых поездов, длина уменьшается до условной длины 80– 85 ваг. Основной причиной уменьшения является недостаточное количество на промежуточных станциях дороги путей длиной более 100 усл. ваг.

Анализ показал, что с течением времени происходит систематическое и постепенное увеличение количества длинносоставных и тяжеловесных поездов, пропущенных по стыковым пунктам Транссибирской магистрали. Этому способствует постепенный рост загрузки магистрали, около 5 % в течение после-

229

дних лет. Дальнейшее увеличение числа длинносоставных грузовых поездов восточного региона обеспечивают технические меры, проводимые по удлинению приемоотправочных путей станций дорог.

В то же время, несмотря на удлинение приемоотправочных путей, по стыковым пунктам Забайкальской железной дороги происходит уменьшение числа вагонов в длинносоставных грузовых поездах, что вызывает значительный рост эксплуатационных расходов, связанных с передвижением поездов. С целью достижения наилучших результатов целесообразно в дальнейшем учитывать высокую эффективность удлинения приемоотправочных путей только части промежуточных станций участков. Это позволит значительно улучшить качество использования локомотивов при большом числе неполновесных или длинносоставных порожних поездов, обращающихся на магистральных железнодорожных линиях.

Литература

1.Грунтов П.С. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1994. 542 с.

2.Паристый И.Д., Черепашенец Р.Г. Вождение поездов повышенного веса и длины. М.: Транспорт, 1983. 240 с.

3.Янковская Н.В., Киткина Е.В. Поезда повышенного веса и длины на Восточно-Сибирской железной дороге // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока. Хабаровск:

Изд-во ДВГУПСа, 2001. Т. 1. С. 15.

УДК 656.222.4

А.В. ДМИТРЕНКО, Б.А. ДОСЖАНОВ, А.И. РОМАНЕНКО

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ

В СЛУЧАЕ ПРОПУСКА ВАГОНОВ

ПО ТЕРРИТОРИИ СОСЕДНЕГО ГОСУДАРСТВА

Во времена существования Советского Союза на железнодорожном транспорте имела место четко разработанная технология пропуска грузовых поездов между всеми союзными республиками. Для железных дорог большого государства был составлен единый оптимальный вариант плана формирования грузовых поездов, обеспечивающий минимальные затраты, связанные как с простоем вагонов под накоплением, так и с их переработкой на попутных сортировочных станциях всех союз-

230