За счет чего передвигается поезд
Как работает поезд
Поезда стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы уже не задумываемся о том, как они работают. Ушли в прошлое паровозы. Сейчас увидеть, как кочегар кидает в паровозную топку уголь, можно только в старых фильмах. На смену энергии парового котла пришла энергия дизельных и электродвигателей. Количество вагонов в составе стало намного больше. Длина грузовых поездов достигает полутора километров. Поезда могут перевозить грузы на огромные расстояния. почему поезд не сходит с рельсов, читайте здесь https://rasp.msk.ru/sovety/poezd/pochemu-poezd-ne-skhodit-s-relsov.
Как устроены современные локомотивы
Чтобы привести вагоны в движение нужен локомотив. Локомотив работает, используя электроэнергию, которую получает через токоприёмники от протянутых сверху проводов, или от мотора на дизельном топливе. Эта энергия вращает колёса локомотива, приводя его в движение. Он едет сам и тянет за собой десятки вагонов.
Дизельное топливо используется для вырабатывания электроэнергии генератором. Эта электроэнергия приводит в движение мотор, вращающий колёса. По способу получения энергии они называются:
Электровоз отличается большой мощностью. Может работать в любых климатических зонах, особенно это важно для регионов с холодным климатом.
Тепловоз полностью автономный. Даже в случае поломки, он может переключиться на запасную секцию и доехать до станции. В подобной ситуации на помощь электровозу вызывают тепловоз.
Как устроен поезд
Что такое поезд вообще? Это ряд вагонов без двигателя, тянет которые по рельсам локомотив. Он же движется за счет мотора – электрического или комбинированного (дизеля и электродвигателя). Один локомотив может тянуть несколько десятков вагонов. Когда одного локомотива недостаточно, то состав тянет пара или даже несколько пар электровозов или локомотивов. По теме мы уже писали здесь /sovety/poezd/kak-ustroeny-poezda.
Какие бывают моторы у локомотива?
Почему у поезда стучат колеса?
Рельсовое полотно состоит из отдельных отрезков рельс в 25 метров каждый. Между ними есть небольшой зазор, он необходим потому, что в летнюю жару металл имеет свойство расширяться, а в зимние холода наоборот сужаться. И данные зазоры обеспечивают подвижность металла без ущерба его эксплуатации.
Характерный стук колес получается от того, что вагону приходится «запрыгивать» на следующий отрезок рельса, ведь край рельсы, когда на нее наезжает колесо поезда, под весом состава слегка прогибается.
Стук повторяется в определенной последовательности, которая зависит от веса состава и его скорости.
В странах, где резкие перепады температур совсем незначительны, рельсы укладываются без зазора и колеса вагона едут по ним без стука.
Почему нумерация вагонов в поезде не всегда “с головы” и какие вагоны бывают
Обычно «голова едет впереди» в тех составах, которые двигаются из начальной станции. И наоборот – при отправке из конечной. Но по дороге направление может несколько раз меняться, и локомотив оказывается то с одного, то с другого конца состава. А на станции Киев-пассажирский привычная фраза «нумерация с головы (или хвоста)» теперь заменена новыми ориентирами – восточным или западным направлениями.
Так что, для того, чтобы разобраться откуда начинается нумерация, следует внимательно слушать, что говорит “тетка, которая объявляет о прибытии поезда”.
Как расположены вагоны и можно ли садиться не в свой вагон
Плацкартные вагоны всегда находятся по краям состава, а купейные, СВ и вагон-ресторан – в центре поезда. То есть, если вы купили билет в купейный вагон, вам стоит сразу направляться в центр состава.
А на станциях, где небольшое время остановки, вы можете садиться в ближайший вагон, а затем пройти в свой уже в движущемся поезде. Немного из истории поездов здесь /sovety/poezd/kogda-poyavilis-poezda.
Как работает поезд?
Поезд — это вагоны, которые тянет по рельсовому пути локомотив или двигатель. Локомотив двигается с помощью мотора – электрического или комбинацией дизеля и электродвигателя. Мотор приводит в движение колеса, которые двигают локомотив, а следовательно и все вагоны. А как устроен поезд, читайте здесь https://ptakiev.info/sovety/poezd/kak-ustroen-poezd.
Из чего состоит вагон?
Дизель-электродвигатели способны обеспечить мощность, которая может двигать локомотивы, которые перевозят тяжелые грузы на большие расстояния.
Дизельное топливо, когда сгорает, приводит в действие генератор, который вырабатывает электричество. Оно питает моторы, приводящие в движение колеса. До того, как начали использовать дизельное топливо, поезда ездили на углях или паре.
Вес поезда является одним из самых важных параметров, так как определяет какое количество пассажиров или грузов будет перевезено между станциями за определённое время. Чем больше масса поезда, тем больше можно перевезти пассажиров и снизить себестоимость перевозок. Однако если чрезмерно увеличить вес поезда, это может привести к перегрузке локомотивов и к преждевременному выходу их оборудования из строя.
Как происходит формирование пассажирских поездов?
В переднем и последнем вагонах крайние торцовые двери запираются. Переходные площадки закрепляются в поднятом положении. Порядок расположения вагонов в поезде определяется специальными инструкциями. К пассажирским поездам допускается цеплять вагоны служебного назначения, однако только два — спереди и сзади. Запрещается ставить:
Как работает поезд?
Многие дети интересуются тем, как устроен и работает поезд, за счет чего он передвигается. Оказывается, данный процесс довольно просто объяснить. По сути, поезд – это ряд соединенных между собой вагонов, которые тянет за собой по рельсам локомотив. При этом вагоны не имеют собственного двигателя, а локомотив приводит в движение мотор.
Мотор вырабатывает энергию, необходимую для обеспечения вращения колес. Таким образом, локомотив двигается и тянет за собой вагоны. Двигатель, как правило, используется электрический или дизель-электрический. В первом случае поезда ездят исключительно по одному рельсовому пути и на незначительные расстояния. Энергию в этом случае поезда получают от специально протянутых над рельсовыми путями проводов. Пример электрического поезда – трамвай.
Дизель-электродвигатели обеспечивают более существенную мощность, чем электромоторы. Именно поэтому их используют для транспортировки тяжелых грузов и пассажирских составов на значительные расстояния. Причем в данном случае локомотив способен передвигать более 10 вагонов, и поезд может иметь длину ориентировочно 1,5 км.
В дизель-электродвигателях электричество, которое необходимо для питания мотора, вырабатывается генератором. А генератор, в свою очередь, работает за счет сгорающего дизельного топлива. Однако изначально локомотивы приводились в действие при помощи перегретого пара, получаемого при сжигании в топках угля или дров.
Как поезд проходит путь от станции до станции: особенности маршрутизации
Архитектура железной дороги — вещь достаточно интересная с точки зрения принципов маршрутизации. Есть перегон — некий линейный маршрут от одного узла до другого, например, от обгонного пункта до станции. По перегону поездам можно следовать только по очереди, не обгоняя друг друга и не «соприкасаясь». Маршрутизация по большей части производится на раздельных пунктах. То есть на перегоне можно только ехать или стоять.
Он разделён на блок-участки. Блок-участок — это маленький отрезок перегона, чаще всего от светофора до светофора. В обычной ситуации на одном блок-участке может находиться только один поезд. То есть если на блок-участке сейчас кто-то есть, в его начале горит запрещающий сигнал, не позволяющий следующему поезду заехать на него. А на блок-участке до этого горит жёлтый, ограничивающий максимальную скорость.
Понятное дело, бывают исключения вроде ситуации, когда нужно вытолкать с блок-участка электричку, оставшуюся без питания (и нужно заехать под красный), но мы сейчас будем говорить про то, как устроено в упрощённых случаях.
Сигналы
Машинист в кабине получает в свой мозг сигналы. Правильно реагируя на них, он может провести поезд безопасно и вовремя.
Светофоры можно увидеть. Изредка попадаются семафоры (это которые машут, а не светят), ещё можно увидеть щиты, фонари, флаги и так далее. Свистки локомотива, речевые информаторы, сирены и гудки можно услышать. Есть старые ветки типа Кувшиново, где вроде сохранился семафор, но я уже давно не работаю с машиной, поэтому не могу точно сказать.
Вот ещё пример: когда на участке работают путейцы, то вначале места работ ставится сигнальный знак — жёлтый щит. Он устанавливается от начала места работ. Если видишь такой — значит, там будут люди на путях. Действует ограничение скорости. Через некоторое время сигнальный знак круглый: «начало опасного места», потом «конец опасного места» — проехал конец, но не должен сразу разгоняться, потому что за тобой вагоны. Нужно, чтобы все выехали с прежней скоростью, и только потом знак зелёного щита — можно разгоняться.
Фонарь — это ночная версия флага. А флаги вы могли видеть у проводников. Как только посадка закончена — машут зелёным флагом. Бабушка с тележкой провалилась под платформу — красный флаг. А ночью красный фонарь. Помощник видит красное и не отправляется.
Звук — например, когда локомотив свистит три раза, он собирается остановиться. Два раза — движется назад. Один — вперёд.
Отправляемся
Когда машинист хочет отправиться с начальной станции перегона, сначала дежурный по станции даёт разрешение. Вообще, очень много что делается вручную, потому что требует контроля. Те же стрелки обычно управляются с пульта, автоматическая (диспетчерская централизация) редко применяется. Но конкретно со станции можно уйти и по ещё одному набору условий: если открыт выходной сигнал, и настало твоё время в расписании. По факту диспетчер и открывает выходной сигнал. То есть чаще всего — включает зелёный сигнал светофора. И сразу же дублирует команду по радиосвязи в кабину — «Выходной сигнал открыт» (не всем, обычно скоростным поездам). Машинист обязан подтвердить получение приказа диспетчера на отправление поезда повторением голосовой команды — «Принято. Выходной сигнал открыт. Отправляемся». Ну а если диспетчер не вызвал — просто едет.
Дальше поезд должен линейно проследовать через перегон, но при этом не приближаясь слишком близко к идущему перед ним составу:
Когда поезд проезжает светофор, он сразу переключается на красный. Это значит, что на данный блок-участок заезжать нельзя.
Переключение на красный выходного светофора на блок-участке (поезд ушёл с отрезка) переключает входной на жёлтый. Переключение выходного на жёлтый переключает входной на зелёный. Выходной светофор одного участка сам по себе является входным для следующего, и называется проходным светофором.
То есть на блок-участок с другим поездом заезжать нельзя. На участке за ним надо двигаться медленно. На участке через один можно двигаться с любой скоростью в рамках разумного и допустимого.
Эта система называется автоматическая блокировка, проще — автоблокировка. Когда-то давно давно была только трёхзначная, как выше. А ещё есть четырёхзначная, сейчас часто между жёлтым и зелёным добавляется ещё один промежуточный светофор с двумя огнями, жёлтым и зелёным. Он просто для информации, что следующий сигнал ограничивает. Чтобы скорость не подбавлял.
Перегон метрополитена, обратите внимание на показания светофоров. На примере метрополитена хорошо видно работу автоблокировки, хотя блок-участки в метрополитене гораздо короче, чем на железной дороге, но алгоритм срабатывания автоматики одинаков.
Принцип работы автоблокировки основан на передаче по рельсовой цепи кодированного электрического сигнала, соответствующего показаниям светофора. Сигнал кодируется в шифраторе, который можно найти в релейном шкафе у каждого светофора.
На автоблокировку завязана система автоматического управления торможением (САУТ). Она устанавливается на предвходных и входных светофорах. Она измеряет скорость движения подвижного состава в соответствии с сигналами светофоров. САУТ нужна для автоматического включения торможения на подвижном составе.
Устройство СЦБ (систем централизации, сигнализации, блокировки), трансформаторный ящик светофора.
Это первое поколение автоматики, сейчас она уже считается чуть ли не археологией, почти везде стоят КЛУБы. Из важного КЛУБ отличается от САУТа тем, что основной блок измерения и обработки находится в кабине, а не на светофоре.
Как локомотивная бригада узнаёт показания следующего светофора, ещё не видя его? В кабине каждого локомотива, электро-или-дизель-поезда установлен локомотивный светофор и дешифратор (сейчас это на КЛУБе). Приёмные катушки, расположенные на локомотиве снизу, над железнодорожными путями, считывают электромагнитные коды с рельсов и передают в дешифратор. Дешифратор, получая электрические импульсы, обрабатывает их и подает сигнал на локомотивный светофор. Так происходит передача автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
Через локомотив всегда идёт трафик со светофора.
То есть сигнал подаётся прямо по рельсам и считывается локомотивом с помощью первой колёсной пары, замыкающей цепь. Точнее, катушки над ней. Поезд, светофор и рельсы всегда образуют замкнутую цепь. Дальше поезда сигнал не идёт. Есть исключения с сразу двумя сигналами спереди и сзади, но это для особых ситуаций.
Если машинист ошибается или происходит какая-то авария, автоматическая сигнализация просто не даёт совершить потенциально опасное действие. Если поезд всё-таки прошёл красный запрещающий сигнал без разрешения диспетчера, то сработает АЛС. И поезд автоматически перейдёт в режим экстренного торможения для предотвращения столкновения или схода с рельс в случае неисправности пути.
Показания локомотивного светофора — цветные панели слева от шкалы скоростемера. Их читает не только человек, но и КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности). Эта система получает числовой код с рельс о показаниях впередистоящих светофоров. На фото фактическая скорость зелёная, красная — это допустимая на участке. Расстояние до цели — графа слева. Вместо слова «переезд» до светофора будет «светофора» и количество метров — 129, 90, 70. И красная скорость начнёт падать пропорционально расстоянию. Когда останется до сигнала 100 метров, она будет равна нулю. Ближе не подъехать. Если нужно заехать под красный — надо ввести специальную команду для выставления допустимой скорости на 20. КЛУБ по сложности комбинации понимает, что в кабине кто-то подумал, прежде, чем делать. Мы несколько раз использовали такой режим, и один раз «разведывая» кривой участок наткнулись за поворотом на хвост электрички, вставшей по срыву стоп-крана.
Какой сигнал показывается на впередистоящем светофоре, тот же дублируется и на локомотивном светофоре в кабине машиниста. Белый сигнал — следующий участок не кодируется.
Зелёный свет — следуй с установленной скоростью, загорелся жёлтый — внимание, проследовать светофор с жёлтым сигналом разрешается со скоростью не выше 60 км/час. Проезд красного сигнала — нарушение, со всеми вытекающими отсюда последствиями для локомотивной бригады (кроме ситуаций, которые по инструкции регламентировано разрешают это делать).
На малодеятельных участках железных дорог работает так называемая полуавтоблокировка. Там, на перегонах между станциями, нет проходных светофоров и блок-участков. Пока движущийся состав не проследует весь перегон полностью и не прибудет на следующую станцию, идущий за ним поезд, будет стоять на станции и ждать, на перегон он не отправится. У нас в Подмосковье на Конаковской ветке такое было раньше.
Какова пропускная способность такого участка? Конечно, не очень высокая. Вот почему нужно отправлять больше пакетов! Так что автоблокировка и разбиение на блок-участки позволила в разы повысить пропускную способность железных дорог.
Светофоры бывают не только входные, выходные, проходные и маршрутные (проходные внутри станций), но и прикрытия для пересечения с другими линиями (например, трамвайными), заградительными (например, в местах частых обвалов — он стоит перед переездом, там дежурная по переезду включает из будки, надо сразу дать торможение), предупредительными (анонсируют следующий светофор), повторительные (на случай, если плохо видно основной в кривой) и так далее. Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и выходной, выходной и маневровый, выходной и маршрутный и другие).
Приоритеты движения опережение подвижного состава
У пассажирского поезда приоритет. Когда нужно опередить товарный поезд, машинист пассажирского связывается для согласования опережения с диспетчером участка пути либо дежурным по станции. После согласования грузовой поезд останавливается на станции, пассажирский опережает его.
Приоритетов много. Высокоскоростные поезда бьют скоростных, скоростные бьют скорые, скорые бьют обычных пассажирских, обычные пассажирские важнее пригородных, и в конце грузовые. Ещё бывают всякие странные исключения вроде правительственных поездов, у которых приоритет превышает максимальное значение int.
Когда опережение нужно сделать не на станции, а на перегоне, тогда машинист совместно с дежурным диспетчером блок-участка пути выбирает удобный для опережения участок. Для этого у машиниста есть карта профилей перегонов, чтобы выбрать наиболее удобный и безопасный участок пути для возобновления движения с места остановки с учётом веса состава.
Вот едет машинист на грузовом поезде с бензином, у него 60 вагонов. Диспетчер говорит — за тобой пассажирский, надо убрать тебя на обгон (но прямо так не скажет, а простой уберёт словами «маршрут на боковой путь»). Машинист будет выполнять. Карта профилей важна вот почему: если обгонный путь от станции, а длина у него всего 30 вагонов, то наш товарняк с бензином не влезет. Значит, дальше надо ехать до другого пункта, где уже можно поместиться.
На каждом перегоне для совершения опережения есть «правильное» и «неправильное» направление движения. В правильном направлении поезда движутся по светофорам. А в неправильном направлении (встречном) движутся не по светофорам, а по показаниям АЛС в кабине локомотива. Смена направления движения по перегону возможна в исключительных случаях и только при участии двух дежурных по станциям (ДСП), контролирующих данный перегон.
Редкий случай на самом деле. Вот есть двухпутка. Правильный путь занят твоим поездом. Тебя берут на перегоне встречку, это «неправильный» путь. Всё встречное движение останавливается, ты едешь в гордом одиночестве, пытаясь понять что это было. Тут — ВЖУХ! — проносится опаздывающий куда-то Сапсан. Ну а в конце перегона снова заходишь на правильный. Да, там уже «пробка» из тех, кто должен был ехать в другую сторону, но маршрутизация по приоритетам есть маршрутизация по приоритетам.
Радиосвязь
Радиосвязью пользуются все: машинисты локомотивов, дежурные по станциям, поездные диспетчеры, начальники пассажирских поездов, дежурные по депо и так далее, практически все службы. Диапазоны КВ и УКВ.
За радиосвязь на железных дорогах отвечает служба связи — ШЧ и региональные центры связи — РЦС. При производстве маневровых работ общение происходит точно так же, но на другой частоте, чтобы маневровая работа не мешала поездной. На случай отказа или сбоя, всегда существуют резервные диапазоны и каналы. Если на локомотиве полностью отказывает радиосвязь, то машинист обязан довести поезд до первой станции, там остановить состав, устно сообщить о проблеме дежурному по станции, и совместно с поездным диспетчером принимается решение о дальнейшем следовании данного поезда с локомотивом, имеющим исправную радиосвязь. Диспетчер может дать приказ, как следовать с неисправной связью.
Все радиостанции дают вести радиопереговоры на больших расстояниях и со всеми причастными. Машинисты поездов могут разговаривать между собой, с дежурными по станциям, с поездным диспетчером, с начальником поезда, без всяких помех и проблем. У Сапсанов своя частота, их слышат теперь не все желающие.
По радио можно вызвать врача или полицию с ближайших станций.
Из Москвы можно было вызвать Петербург при желании. Только просто поговорить не выйдет: всё это пишется, если послать кого-то в эфире, будет резолюция и выговор.
Вот примерно так. Перегоны — это то, что между точками маршрутизации. Они разделены на отрезки блок-участков, на каждом из которых может быть в обычной ситуации только один поезд. Это снабжено системой автоматического контроля и проверяется разными людьми — как минимум машинистом и диспетчером. Всё безопасно и логично прямо на уровне протокола.