ПОНЯТИЕ О ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Наша страна располагает мощной транспортной системой, в состав которой входит несколько взаимодействующих видов современного транспорта. Основу транспортной системы составляет железнодорожный транспорт, обладающий огромным перевозочным потенциалом. Железные дороги способны осуществлять регулярные перевозки грузов и пассажиров на различные расстояния, независимо от времени года и суток, при любых погодных и климатических условиях при безусловном обеспечении безопасности движения, сохранности перевозимых грузов и безопасности пассажиров.
Железнодорожный транспорт, как и любая современная отрасль производства, не может существовать без технических устройств, позволяющих механизировать и автоматизировать производственные процессы. Любой транспорт располагает определенным видом подвижного состава - совокупностью транспортных средств, каждое из которых представляет собой сложный технический механизм. Подвижной состав железнодорожного транспорта представлен локомотивами, вагонами (несамоходными и самоходными), специальным подвижным составом (самоходным и несамоходным).
Железнодорожный транспорт, кроме того, имеет технически сложную инфраструктуру, включающую в себя:
· 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 и связи для обеспечения безопасности движения поездов и повышения эффективности перевозочного процесса;
· сооружения для экипировки и ремонта локомотивов и вагонов;
· устройства электроснабжения, включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях;
· устройства водоснабжения и водоотведения;
· устройства материально-технического снабжения.
ЭТАПЫРАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ
Первая в мире железная дорога общего пользования была открыта в Англии между городами Стоктон и Даргингтон в 1825 г. Эта дорога имела протяженность 21 км и строилась под руководством Дж. Стефенсона, который также был создателем паровозов, эксплуатировавшихся на этой дороге. Вслед за Англией строительство железных дорог началось в США (1830 г.), Франции (1832 г.), Германии и Бельгии (1835 г.).
Развитие железных дорог в России началось с постройки рельсовых путей на металлургических заводах и рудниках. В 1764 г. гидротехник Кузьма Фролов применил на Колывано-Воскресенских заводах на Алтае механическую канатную тягу вагонеток по рельсолежневым внутрицеховым путям, имевшим форму желоба. В 1806-1808 гг. его сын, горный инженер Петр Фролов, построил первую в мире чугунную дорогу с конной тягой длиной около 2 км. В 1834 г. крепостные уральских заводчиков Демидовых - отец и сын Черепановы построили железную дорогу длиной 854 м и первый в России паровоз, который мог тянуть состав весом 3,3 т со скоростью до 15 км/ч. Свой второй паровоз Черепановы построили в 1835 г. Он мог перевозить до 17 т груза, а протяженность дороги была доведена до 3,5 км.
История развития в России железных дорог общего пользования начинается с момента открытия 11 ноября 1837 г. первой однопутной железной дороги протяженностью 27 км между Петербургом и Царским Селом. Дорога не имела существенного экономического значения, однако показала целесообразность и возможность применения в России нового для того времени вида транспорта - железнодорожного.
Крупнейшим достижением русского инженерного искусства была постройка в 1851 г. Петербурго-Московской железной дороги - первой по длине двухпутной магистрали в мире протяженностью 650 км. Особая роль в проектировании и строительстве дороги принадлежала инженеру П.П.Мельникову, который впоследствии стал первым Министром путей сообщения России. При постройке линий была установлена колея шириной 1524 мм (5 футов), которая была утверждена в качестве нормальной (стандартной) для всех железных дорог России.
В 1860 г. В России введены единые для всех линий габариты приближения строений и подвижного состава, разработанные профессором Института путей сообщения Н.И.Липиным.
Отмена в 1861 г. крепостного права и последующие экономические реформы обусловили необходимость создания в России эффективной транспортной системы, которая способствовала бы развитию промышленности и сельского хозяйства, освоению новых районов и укреплению связей между ними. В этот период времени началось формирование железнодорожной сети. С середины 60-х и до конца 80-х гг. XIX в. были построены линии Москва - Нижний Новгород, Москва - Курск - Харьков, Курск - Киев, Москва - Брест, Москва - Рязань - Саратов, Москва - Ярославль - Вологда, Москва - Смоленск - Минск - Брест и другие. Началось формирование крупных железнодорожных узлов и сортировочных станций. Первой сортировочной станцией стала Петербург-Сортировочный, открытая в 1879 году. В Европейской части страны была создана разветвленная сеть железных дорог в единой технологической системе. К началу ХХ века по протяженности железных дорог Россия занимала второе место в мире (после США).
Важнейшим этапом в развитии сети железных дорог России стало строительство Великой Транссибирской магистрали (с 1891 по 1916 г.), протянувшейся от Урала (Челябинск) до Тихого океана (Владивосток). По завершении строительства длина дороги составила 6503 км (дорога стала самой протяженной в мире).
Расширение железнодорожного строительства и необходимость обеспечения безопасности движения обусловили разработку нормативно-технических документов, устанавливающих жесткий порядок работы железных дорог, и организации движения поездов, требования к сооружениям, устройствам, подвижному составу и их содержанию. В 1898 г. утверждены первые " Правила эксплуатации железных дорог общего пользования, построенных на средства казны, акционерных и частных обществ ". В 1909 г. были введены " Общие правила сигнализации железных дорог ".
На железных дорогах постепенно совершенствовались средства сигнализации и связи. В 1852 г. на Петербурго-Московской магистрали введена телеграфная связь. В конце 1870-х годов началось применение электрожезловой системы, а в конце 1880-х годов началось использование телефонного регулирования движения поездов, внедрялась система механической централизации стрелок и сигналов. В начале XX века на отдельных двухпутных линиях вводилась полуавтоматическая блокировка, а в 1930 г. между станциями Покровское-Стрешнево и Волоколамск начал функционировать первый опытный участок протяженностью 114 км, оборудованный автоматической блокировкой. В 1934 г. на станции Красный Лиман Донецкой железной дороги была сдана в экплуатацию первая механизированная сортировочная горка. В 1936 г. на участке железнодорожной линии Люберцы - Гжель - Куровская протяженностью 65 км была введена диспетчерская централизация.
На всех этапах развития железнодорожного транспорта изменялось его техническое оснащение. Основным тяговым подвижным составом на сети дорог России до 1920-х гг. ХХ века были паровозы, которые строились в России и Советском Союзе с 1845 по 1956 гг. Однако было очевидно, что тягового потенциала паровой машины, обладающей низким КПД, было крайне недостаточно в условиях необходимости повышения веса и скоростей движения поездов. Велись активные исследования в области применения других видов тяги на железных дорогах нашей страны. В 1924 г. по проекту русского инженера, профессора Я.М.Гаккеля был построен первый в мире тепловоз с электрической передачей Щэл-1, а в 1932 г. был выпущен первый советский электровоз постоянного тока ВЛ19, построенный на Московском заводе "Динамо".
В 1926 г. началась электрификация железных дорог России в рамках плана ГОЭЛРО. В этом году был открыт первый электрифицированный железнодорожный участок Баку - Сабунчи - Сураханы протяженностью 19 км, соединявший город Баку с нефтяными промыслами в его пригороде. В 1929 г. началась электрификация Московского железнодорожного узла на участке Москва - Мытищи (17,7 км), а к 1940 г. было электрифицировано уже 1870 км железнодорожных линий.
В России первые серийные грузовые вагоны начали выпускать в 1846 г. Они были четырехосными на двух двухосных тележках, но рамы и кузова вагонов были деревянными, что значительно снижало их грузоподъемность, поэтому было решено перейти на бестележечные двухосные вагоны. С 1928 г. промышленность вновь начинает выпуск четырехосных грузовых вагонов.
До конца 1920-х годов весь подвижной состав был оборудован винтовой упряжью. В 1930-1940 гг. создаются и внедряются автосцепка СА-3 и пневматические тормоза отечественных конструкций. В 1940 г. половина вагонного парка была оборудована автосцепкой, а новые вагоны выпускались только с такой автосцепкой. Одновременно развернулось строительство четырехосных пассажирских вагонов.
В годы Великой Отечетсвенной войны железнодорожный транспорт в тяжелейших условиях осуществлял перевозки по мобилизации и сосредоточению армии, эвакуации населения и промышленности, в результате чего ему был нанесен серьезный урон. Было разрушено 65 тыс. км железнодорожного пути, 4100 станций, повреждено и уничтожено около 16 тыс. паровозов и 430 тыс. вагонов. По окончании войны была поставлена задача в кратчайшие сроки восстановить разрушенные железные дороги.
Послевоенная реконструкция железнодорожного транспорта осуществлялась на основе широкого внедрения электрической и тепловозной тяги, обновления парка подвижного состава, усиления железнодорожного пути, механизации работы сортировочных станций, внедрения новейших средств автоматики, телемеханики и связи. В 1956 году было прекращено строительство паровозов, железнодорожный транспорт переводился на тепловозную и электрическую тягу, в связи с чем был принят Генеральный план электрификации железных дорог. В этом же году введен в эксплуатацию опытный участок Ожерелье - Павелец, электрифицированный на однофазном переменном токе промышленной частоты. Локомотивный парк стал регулярно обновляться за счет внедрения электровозов ВЛ22, ВЛ23, ВЛ60, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ80, ЧС2, ЧС4; магистральных тепловозов ТЭ2, ТЭ3, ТГ102, 2ТЭ10л, ТЭП10 "Стрела", ТЭП60, маневровых тепловозов ТГМ1, ТГМ4, ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭМ5, ЧМЭ2 и др. В пригородном сообщении эксплуатировались трехвагонные электросекции СР3, электропоезда ЭР1, ЭР2, ЭР22, ЭР9 и дизель-поезд Д1.
Грузовые магистральные электровозы выпускались Новочеркасским (НЭВЗ) и Тбилисским (ТЭВЗ) электровозостроительными заводами. Магистральные грузовые тепловозы строились на Ворошиловоградском (Луганском), Ленинградском тепловозостроительных заводах и Харьковском заводе транспортного машиностроения; пассажирские тепловозы - на Коломенском теповозостроительном заводе; маневровые тепловозы - на Брянском машиностроительном заводе, Муромском и Людиновском тепловозостроительных заводах. Электропоезда выпускал Рижский вагоностроительный завод. В рамках соглашений об экономической взаимопомощи между СССР и странами социалистического лагеря пассажирские электровозы и часть маневровых тепловозов поставлялись из Чехословакии (заводы " Шкода ", " ЧКД "), дизель-поезда - из Венгерской Народной Республики (завод " Ганц-Маваг ").
Алтайский и Уральский вагоностроительные заводы выпускали новые четырех-, шести- и восьмиосные грузовые вагоны, увеличивался парк универсальных и специализированных вагонов. Рефрижераторные вагоны и секции поставлялись с заводов Дессау (Германия). К 1957 г. весь вагонный парк был оборудован автосцепкой, а к 1959 г. - автотормозами. Значительная доля грузовых вагонов выпускалась с металлическим кузовом.
Цельнометаллические четырехосные вагоны пассажирского парка выпускались Калининским вагоностроительным заводом, Ленинградским вагоностроительным заводом, а также заводами Аммендорф и Гёрлиц (Германская Демократическая Республика).
В 1974 г. началось строительство Байкало-Амурской магистрали (БАМ) протяженностью 3147 км для освоения природных богатств Сибири и Дальнего Востока. В 1984 г. открыто рабочее движение на всей протяженности магистрали, ставшей дублером перегруженного к тому времени Транссиба.
С середины 1970-х до начала 1990-х гг. проводилась работа по усилению верхнего строения пути за счет замены деревянных шпал на железобетонные, укладки бесстыкового пути, использования термически обработанных рельсов. На линиях появлялись мощные магистральные электровозы: грузовые ВЛ11, ВЛ15, ВЛ85; грузопассажирский ВЛ65; пассажирские ЧС2т, ЧС4т, ЧС7, ЧС8; пассажирские для скоростного движения ЧС6, ЧС200; магистральные грузовые тепловозы 2ТЕ10, 2ТЭ116, М62, 2М62, пассажирский ТЭП70, маневровые тепловозы ТЭМ18, ЧМЭ3 и большегрузные вагоны. Для перевозок в пригородном сообщении Рижским вагоностроительным заводом выпускались модернизированные электропоезда ЭР2Т, ЭР9Т, дизель-поезд ДР1А, из Чехословакии поставлялись автомотрисы АЧ2. Железные дороги оборудовались автоматической блокировкой, диспетчерской централизацией. Автоматизировались сортировочные горки на крупнейших сортировочных станциях Лосиноостровская, Орехово-Зуево, Бекасово-Сортировочное и др., внедрялись автоматизированные системы оперативного управления перевозками (АСОУП).
1 марта 1984 г. на уастке Москва - Ленинград было открыто регулярное скоростное движение электропоездов ЭР200, преодолевавших расстояние в 645 км за 4 ч 59 мин. 17 декабря 2009 г. на участке Москва - Санкт-Петербург стартовало ежедневное обращение высокоскоростных поездов "Сапсан".
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
НАШЕЙ СТРАНЫ
После распада Советского Союза в начале 1990-х годов объем перевозок на железных дорогах России резко снизился, на состоянии и работе железных дорог сказывались трудности перехода на новые рыночные отношения. Для преодоления этих трудностей была начата перестройка системы управления и реорганизация перевозочного процесса применительно к новым условиям хозяйствования. Обновление технических средств железных дорог потребовало реализации комплексной программы информатизации железнодорожного транспорта. Начался процесс реформирования железнодорожного транспорта в целях повышения качества и эффективности его работы и конкурентоспособности в условиях рыночной экономики. В частности, было проведено разделение функций государственного регулирования и управления хозяйственной деятельностью железной дороги - между МПС и ОАО "РЖД". Для совершенствования работы железнодорожного транспорта была разработана Комплексная программа реорганизации отрасли на период до 2010 г. Важной составной частью данной программы являлись подпрограммы "Локомотивы" и "Грузовые вагоны".
По данным, приведенным ОАО "РЖД" на конец 2018 г., эксплуатационная1 протяженность железных дорог общего пользования России составила 85,6 тыс. км (3-е место в мире после США и Китая), из них 43,8 тыс. км железнодорожных линий являлись электрифицированными (1-е место в мире). Парк грузовых вагонов всех типов насчитывал 166 895 единиц, парк пассажирских вагонов дальнего следования - 17 898 единиц, парк вагонов пригородных поездов - 12 371 единиц.
Основными задачами железнодорожного транспорта на сегодняшний день являются: обеспечение перевозочного процесса и сокращение транспортных затрат, а также ускорение доставки груза от производителя к потребителю при условии обеспечения сохранности перевозимых грузов, сокращение времени поездки пассажиров при улучшении комфортности поездки и культуры обслуживания.
Эксплуатируемые сегодня на сети дорог локомотивы и грузовые вагоны построены по техническим требованиям 1960-х гг. и по существу являются подвижным составом старого поколения, для которого характерны высокие затраты на обслуживание и ремонт, а также недостаточный уровень надежности. При освоении современных технологий по выпуску локомотивов (тепловозов и электровозов) нового поколения предусмотрено увеличение мощности тяговых двигателей, срока службы, пробега до списания, а также использование микропроцессорных систем управления и систем автоматического ведения поезда (УСАВП), а для вагонов нового поколения - повышение грузоподъемности, конструктивной скорости, срока службы. Для локомотивов и вагонов нового поколения предусмотрено увеличение межремонтного пробега.
Основой для разработок подвижного состава нового поколения является принцип модульной компоновки с рациональной унификацией узлов и систем, снижающей стоимость этой техники и ее разработки. Локомотивы и грузовые вагоны нового поколения создаются на основе унифицированных базовых проектов.
Базовыми электровозами нового поколения стали опытные электровозы с асинхронными тяговыми двигателями ЭП10 и ЭП200, созданные отечественной промышленностью. Производство шестиосного электровоза ЭП10 двойного питания осуществлялось совместно с фирмой " Адтранц " (Швейцария). Проверенные на этом локомотиве решения по двум системам тока (3 кВ постоянного и 25 кВ переменного) стали основой для электровозов переменного и постоянного тока, выпускаемых в настоящее время Новочеркасским электровозостроительным заводом (г. Новочеркасск Ростовской области): ЭП1М, 2ЭС4к "Дончак", Э5к, 2ЭС5к "Ермак", заводом "Уральские локомотивы" (совместное предприятие группы "СинараТранспортныеМашины" и Siemens AG, расположенное в г. Верхняя Пышма Свердловской области): 2ЭС6 "Синара", 2ЭС7, 2ЭС10 "Гранит".
Пассажирский двухсистемный электровоз ЭП20 "Олимп", выпускаемый Новочеркасским электровозостроительным заводом совместно с французской компанией Alstom, стал родоначальником поколения локомотивов, в которых используется модульный принцип компоновки узлов и оборудования. Кабина электровоза ЭП20 и часть его механического и электрического оборудования были использованы при создании грузового электровоза 2ЭС5.
Коломенский завод (г. Коломна Московской области) выпускает пассажирский электровоз постоянного тока ЭП2к, пришедший на смену изношенным и морально устаревшим локомотивам чехословацкого производства ЧС2т, ЧС6, эксплуатировавшихся на Октябрьской железной дороге, а также пассажирские тепловозы ТЭП70БС, ТЭП70У и унифицированный с ними грузовой тепловоз 2ТЭ70 для неэлектрифицированных железнодорожных линий. Брянский машиностроительный завод выпускает магистральные грузовые тепловозы 2ТЭ25Км, 2ТЭ25А «Витязь», а Людиновский тепловозостроительный завод (г. Людиново Калужской области) - маневровые тепловозы повышенной мощности ТЭМ7 и ТЭМ14, заменяющие маневровые тепловозы ЧМЭ3.
Для пригородного и межобластного сообщения Демиховский машиностроительный завод производит современные электропоезда ЭД4М, ЭД9М, ЭП2Д и ЭП3Д. Для пригородных неэлектрифицированных линий Мытищинский завод "Метровагонмаш" выпускает дизель-поезд ДПМ770 и рельсовые автобусы РА2, РА3. Для обслуживания городских линий, например, Московских центральных диаметров (МЦД) Тверской вагоностроительный завод разработал электропоезд городского типа постоянного тока ЭГ2Тв "Иволга".
Важным направлением развития железных дорог России является организация скоростного и высокоскоростного движения (со скоростями до 200 км/ч и выше). С этой целью в 2005 г. ОАО "Российские железные дороги" заключило соглашение с немецкой компанией Siemens AG на поставку высокоскоростных поездов Velaro Rus (ЭВС1, ЭВС2 "Сапсан"), а в 2009 г. - Desiro Rus (ЭС1 "Ласточка"). С 2014 г. производство электропоездов ЭС2Г "Ласточка" запущено на Уральском заводе транспортного машиностроения. Новочеркасским электровозостроительным заводом выпускается модификация электровоза ЭП20 с максимальной скоростью 200 км/ч для замены электровозов ЧС200 на линии Москва - Санкт-Петербург. Закупаются вагоны Talgo производства Испании для эксплуатации в составах скоростных поездов " Стриж ". Производится формирование скорых поездов из соотвествующих современным стандартам одноэтажных и двухэтажных пассажирских вагонов производства Тверского вагоностроительного завода с кострукционной скоростью 160 км/ч.
В 2017 г. начались работы по проектированию и подготовке к строительству высокоскоростной магистрали Москва - Казань с макисмальной скоростью движения до 400 км/ч, что позволит преодолевать расстояние в 770 км за 3 ч 30 мин. По имеющимся прогнозам скоростные и высокоскоростные магистрали возьмут на себя 31 % пассажиропотока из 43 %, имеющегося на сегодняшний день на сети железных дорог.
Ведется работа по созданию и освоению выпуска конструкций для грузовых вагонов нового поколения. Разрабатываются конструкционные материалы для кузовов вагонов нового поколения в соответствии с родом перевозимого груза и специализацией вагонов. Исследуются направления повышения хладостойкости и трещиностойкости стального литья для тележек грузовых вагонов.
Для выполнения требований по сохранности перевозимых грузов, снижения времени на погрузочно-разгрузочные работы используются специализированные вагоны и современные средства механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ.
1 При определении эксплуатационной длины железнодорожной линии в отличие от развернутой длины не учитываются вторые пути на перегонах, боковые пути, расположенные на станциях, и некоторые др.