Сортировочные станции

Сортировочные станции предназначены для массовой переработки вагонопотоков и формирования поездов в соответствии с планом формирования. Здесь перерабатываются транзитные и местные вагонопотоки и формируются сквозные, участковые, сборные, вывозные и передаточные поезда. Кроме того, на сортировочных станциях производятся техническое обслуживание и коммерческий осмотр составов транзитных грузовых поездов и поездов своего формирования, отцепочный ремонт вагонов, техническое обслуживание, экипировка и ремонт локомотивов, смена локомотивов и локомотивных бригад.

Для выполнения операций с поездами на сортировочных станциях предусматривают парки приема поездов, поступающих в переработку, парки отправления сформированных поездов, а также отдельные транзитные парки для приема и отправления поездов, следующих без переработки. Для выполнения сортировочной работы сооружают сортировочные парки, сортировочные горки и вытяжные пути. Парки приема, сортировки и отправления совместно с сортировочной горкой и вытяжными путями образуют сортировочную систему.

На сортировочных станциях сооружают также технические и служебные здания, устройства локомотивного и вагонного хозяйств, водоснабжения и водоотведения, электроснабжения, СЦБ и связи и др. Для посадки и высадки работников станции, следующих на смену и обратно, в пределах станции обычно предусматриваются пассажирские остановочные пункты. Кроме того на сортировочных станциях может выполняться грузовая работа: прием, выдача и сортировка мелких отправок и контейнеров, обслуживание подъездных путей предприятий.

Сортировочные станции оборудуют устройствами электрической централизации стрелок и сигналов, автоматической очистки стрелок, системами телевизионного контроля, системами автоматизации работы горочной системы (горочной автоматической централизацией - ГАЦ, маневровой автоматической локомотивной сигнализацией - МАЛС, системами автоматического задания скорости роспука - АЗСР, системами автоматического регулирования скорости скатывания отцепов - АРС и др.). Сортировочные станции оборудуются комплексной системой автоматизации управления сортировочной станцией (КСАУ СС), позволяющей создать единую информационную среду для всех служб, участвующих в технологическом процессе работы станции и автоматизировать работу не только сортировочной горки, но и всей станции.

На сети железных дорог сортировочные станции располагаются неравномерно. Это объясняется тем, что в зависимости от сложившегося размещения промышленных центров и крупных городов, железные дороги в разных районах нашей страны различаются по густроте сети, характеру и размерам вагонопотоков. Сортировочные станции располагаются в районах массовой погрузки и выгрузки грузов (на выходах из добывающих бассейнов, на подходах к крупным промышленным центрам, вблизи крупных морских и речных портов), а также в крупных железнодорожных узлах, где происходит значительная корреспонденция вагонопотокв между сходящимися линиями и перерабатывается большое число поездов.

По ведомственной принадлежности сортировочные станции классифицируют на общесетевые, промышленные и объединенные.

По значению на сети железных дорог сортировочные станции делят на основные станции сетевого значения и региональные. Основные станции сетевого значения обычно располагаются в узлах, где пересекаются важнейшие магистральные линии с мощными вагонопотоками, и служат главным образом для формирования сквозных поездов, которые проходят несколько сортировочных станций без переработки. На этих станциях в одной системе перерабатывают 3—5 тыс. вагонов в сутки, а на отдельных станциях до 8 тыс. вагонов в сутки и более. Региональные сортировочные станции перерабатывают вагонопотоки, зарождающиеся или погашаемые в узлах и на участках между этими и смежными с ними сортировочными станциями. На них формируются в основном участковые, сборные, передаточные и вывозные поезда и в некоторых случаях - сквозные поезда.

По мощности основных сортировочных устройств, определяемой размерами переработки вагонов в сутки, различают станции: повышенной мощности - более 5500 вагонов, большой мощности - от 3500 до 5500 вагонов, средней мощности - от 1500 до 3500 вагонов, малой мощности - до 1500 вагонов.

По числу сортировочных систем сортировочные станции могут быть одно- и двусторонними. На односторонних станциях вагонопотоки всех направлений перерабатываются в одной сортировочной системе. На двусторонних станциях для каждого направления имеется своя сортировочная система.

В зависимости от схемы взаимного расположения парков в сортировочной системе различают станции с последовательным, параллельным и комбинированным расположением парков. При последовательном расположении парков парки приема, сортировочный и отправления располагаются последовательно друг за другом. В схемах с параллельным расположением парков все три парка расположены параллельно друг другу. В комбинированных схемах парки приема и сортировочный располагаются последовательно, а парк отправления - параллельно сортировочному.

По расположению главных путей и станционного путевого развития различают сортировочные станции с объемлющим, односторонним и внутренним расположением главных путей. В первом случае сортировочная система располагается между главными путями. Во втором случае главные пути проходят с одной стороны от сортировочной системы. Последний вариант, как правило, применяется на станциях с двумя сортировочными системами, когда главные пути проходят между ними.

При проектировании сотрировочных станций и выборе их схем учитывается следующее:

• обеспечение потребной пропускной и перерабатывающей способности, а также максимальной поточности массовых передвижений в пределах станции;
• минимизация пересечений маршрутов, в первую очередь поездных;
• предусмотрение возможности взаимозаменяемости путей и парков;
• создание благоприятных условий для кооперирования однородных устройств (локомотивного и вагонного хозяйства, эксплуатационно-ремонтных баз служб пути, СЦБ и связи и др.);
• предусмотрение возможности дальнейшего развития станции;
• создание условий для комплексной механизации и автоматизации производственных процессов;
• соблюдение экологических требований.

Для односторонних сортировочных станций в качестве основных типовых рекомендуются схемы с последовательным расположением парков приема, сортировки и отправления, так как в этом случае обеспечивается макимальная поточность в работе станции. При недостаточной длине станционной площадки применяется схема с комбинированным расположением парков.

В схемах односторонних сортировочных станций с последовательным расположением парков парки приема, сортировочный и отправления располагаются последовательно друг за другом, а пути для приема и отправления транзитных поездов - рядом с парком прибытия или отправления. Локомотивное хозяйство может располагаться параллельно сортировочному парку или парку прибытия. При его расположении рядом с парком прибытия требуется меньшая длина станционной площадки.

Разборочные поезда нечетного и четного направлений прибывают в объединенный парк приема (П): поезда одного направления - в его верхнюю часть (П1), другого - в нижнюю (П2), где выполняется отцепка поездных локомотивов и их уборка в депо (ЛХ). После подготовки составов к расформированию производится их надвиг на сортировочную горку. После роспуска вагонов с горки в сортировочном (подгорочном) парке (С) происходит процесс накопления вагонов и формирования составов. По его завершении готовые составы переставляют в парк отправления (О). После прицепки поездных локомотивов и опробования автотормозов поезда отправляются по назначениям. Для обслуживания транзитных поездов, следующих без переработки, сооружаются транзитные парки (отдельно для нечетных и четных поездов (Тр1 и Тр2), которые обычно располагаются по обе стороны от парка отправления или сортировочного парка.

При такой схеме расположения парков обеспечиваются большая пропускная и перерабатывающая способность станции, поточность обработки вагонопотоков обоих направлений, концентрируется штат работников по приему и отправлению поездов. Недостатками такой схемы являются перепробеги поездов непреимущественного направления (в данной схеме - четного), а также пересечение маршрутов отправления четных поездов из парков О и Тр2 по путям IIа и II с маршрутами приема четных поездов в парк П по путям II и IIб, а также с маршрутами следования поездных локомотивов из депо в парки О и Тр2. При увеличении объема переработки враждебность становится весьма значительной, и тогда встает вопрос о петлевой развязке подхода четных поездов в парк прибытия через нечетную горловину. Возможно также устройство петлевого выхода из парка отправления четных поездов.

Типовая схема односторонней сортировочной станции комбинированного типа предусматривает сооружение объединенного парка приема (П) для обоих направлений, а парков отправления (О1, О2) и транзитных (Тр1, Тр2)- по обе стороны от сортировочного (С). Локомотивное хозяйство размещается рядом с парком П. При этом возможны два варианта укладки ходовых путей в парки О1 и Тр1: под горкой с устройством путепроводной развязки (путь 18) или в обход вытяжных путей формирования (пути 23, 24, 25). Меньшие пробеги локомотивов и число пересечений маршрутов будут при путепроводной развязке. Верхние пути парка С можно использовать как сортировочно-отправочные на направления А и В.

Комбинированные схемы по сравнению со схемами с последовательным расположением парков имеют ряд существенных недостатков: большие затраты маневровых средств и энергии на перестановку сформированных составов; бóльшую загрузку выходной горловины парка O1 (перестановкой составов, уборкой маневровых и подачей поездных локомотивов, отправлением поездов); наличие пересечений маршрутов приема четных поездов в переработку с маршрутами отправления четных поездов своего формирования из парка О2 и маршрутами подачи локомотивов к этим поездам; нет поточности при формировании поездов (требуется изменять направление движения при пестановке составов из сортировочного парка в парки отправления). Станции комбинированного типа применяют только при недостаточной длине станционной площадки.

Односторонние сортировочные станции с параллельным расположением парков имеют два объединенных приемо-отправочных парка (ПО1, ПО2) и два транзитных парка (Тр1 и Тр2) для нечетных и четных поездов соответственно. Между приемо-отправочными парками располагается сортировочный парк (С). Локомотивное хозяйство располагается последовательно с одной из групп приемо-отправочного и тразитного парков.

Нечетные поезда с подхода Б принимаются в парк ПО1. Маневровый локомотив вытягивает состав на вытяжку 21 и распускает состав с горки на пути сортировочного парка (С). Сформированные составы через вытяжки 23, 24 переставляются в приемо-отправочные парки ПО1, ПО2. Поездные локомотивы подаются и убираются через пути 27, 26, 25. Горловины парков ПО1 и Тр1 позволяют переставлять составы с вытяжек на любой путь парков, подать (убрать) поездной локомотив или отправить поезд. Аналогичным образом производится переформирование четных поездов, поступающих в парк ПО2 с подхода А. При этом для подачи составов на горку используется вытяжка 22.

Перерабатывающая способность сортировочных станций с параллельным расположенрем парков невелика, тка как нет поточности ни при расформировании, ни при формировании составов. Параллельные схемы применяются при небольших объемах работы, в трудных топографических условиях и при реконструкции участковых станций с переводом их в статус сортировочных.

Для двусторонних сортировочных станций наиболее приемлемой является схема с последовательным расположением парков приема, сортировочного и отправления.

В схемах двусторонней сортировочной станции с последовательным расположением парков для четного и нечетного направлений имеется своя отдельная система, где обеспечивается поточность переработки вагонопотоков. В одной сортировочной системе осуществляется переработка вагонопотока только одного направления, т.е. каждая сортировочная система работает как односторонняя сортировочная станция с преимущественным вагонопотоком. Между системами располагаются локомотивное и вагонное хозяйства. Для подачи и уборки локомотивов укладывают два ходовых пути. Парки для обработки транзитных поездов располагаются параллельно паркам отправления соответствующих систем.

Преимуществом двусторонних сортировочных станций является большая перерабатывающая способность ввиду обеспечения максимальной поточности работы. Недостатком двусторонних станций является то, что угловой вагонопоток (вагоны, отправляемые в ту же сторону, откуда прибыли) приходится перерабатывать дважды (пропускать через две сортировочные системы). Двусторонние схемы применяют при сооружении новых станций для переработки значительных вагонопотоков, а также при развитии односторонних станций.

При недостаточной длине станционной площадки применяют двусторонние сортировочные станции комбинированного типа, отличающиеся меньшей перерабатывающей способностью в сравнении со станциями последовательного типа ввиду отсутствия поточности при перестановке сформированных составов из сортировочного парка в парк отправления в каждой сотрировочной системе.

По расположению главных путей наилучшим вариантом является объемлющее расположение, при котором обеспечивается минимальное пересечение маршрутов приема и отправления поездов. Примером сортировочных станций с объемлющим расположением главных путей являются станции Орехово, Бекасово.

При расположении главных путей с одной стороны от сортировочной системы происходит пересечение маршрутов приема поездов одного из направлений с маршрутами другого направления при их приеме в сортировочную систему. Однако при одностороннем расположении главных путей удобно располагать пассажирские устройства. Примером сортировочной станции с односторонним расположением главных путей является станция Люблино.

Внутреннее расположение главных путей широко применялось ранее на двусторонних сортировочных станциях. Но в этом случае они пересекались с соединительными (между сортировочными системами) и ходовыми путями. Главные пути между сортировочными системами располагаются на станциях Кинель, Ховрино. В настоящее время внутреннее расположение гланвых путей на сортировочных станциях не применяется.

Для сортировки вагонов используются вытяжные пути обычного профиля, вытяжные пути специального профиля и сортировочные горки. На вытяжных путях обычного профиля для сортировки вагонов используется только сила тяги локомотива как при непосредственном перемещении вагонов локомотивом до места остановки (маневры осаживанием), так и для создания у вагона кинетической энергии за счет силы тяги, достаточной для самостоятельного прохода до места остановки (маневры толчками).

Профилированные вытяжные пути занимают промежуточное положение по использованию сил тяжести и тяги, т.е. в большей степени, чем на горках, используется сила тяги для производства толчков и в меньшей степени - сила тяжести. Вытяжные пути рассматриваются как вариант технического оснащения станции при переработке в среднем до 250 вагонов в сутки. При бóльшем объеме переработки проектируются сортировочные горки.

На сортировочных горках движение вагона происходит за счет запасов кинетической и потенциальной энергии. Кинетическую энергию вагона создает локомотив, надвигающий состав на горку, а дальнейшее движение вагонов с горки определяется в основном составляющей силы тяжести, появляющейся при движении на наклонной плоскости.

Различают сортировочные горки повышенной, большой, средней и малой мощности. Тип и мощность сортировочных устройств устанавливают на десятый год эксплуатации, исходя из объема работы.

Горки повышенной мощности (ГПМ) проектируются при переработке более 5500 вагонов в сутки и при числе сортировочных путей более 40. Такие горки должны обеспечивать одновременный (параллельный) роспуск нескольких составов.

Горки большой мощности (ГБМ) проектируются для переработки от 3500 до 5500 вагонов в сутки при числе путей сортировочного парка от 30 до 40.

Горки средней мощности (ГСМ) проектируют при среднесуточной переработке от 1500 до 3500 вагонов и числе сортировочных путей от 17 до 30.

Горки малой мощности (ГММ) устраиваются при размерах переработки от 250 до 1500 вагонов в сутки и числе сортировочных путей от 4 до 16. Такие горки применяются на участковых, грузовых, а также на промышленных сортировочных станциях.

В зависимости от типа сортировочные устройства полностью или частично оборудуются тормозными позициями, горочной автоматической централизацией стрелок и сигналов (ГАЦ), устройствами автоматического регулирования скорости скатывания отцепов (АРС).

Горки располагают перед входом в сортировочный парк. Они представляют собой насыпь, на которой уложены один или два пути с крутым спуском в сторону подгорочного парка. Сортировочная горка состоит из трех основных частей: надвижной части, горба (вершины) горки и спускной части.

Надвижная часть начинается от предельного столбика последнего стрелочного перевода предгорочной горловины парка приема и представляет собой наклонный участок пути протяженностью 100—150 м, имеющий перед вершиной горки подъем (противоуклон) крутизной 0,008—0,020 для облегчения расцепки вагонов за счет сжатия автосцепок и остановки их в случае прекращения роспуска. Надвижная часть должна обеспечивать условия трогания с места, когда маневровый локомотив должен взять с места остановившийся состав, даже когда первый вагон находится перед горбом горки.

Вершиной или горбом горки считается точка с наибольшей отметкой высоты, где соединяется надвижная часть горки со спускной. Наименьшие радиусы вертикальных кривых, сопрягающие уклоны продольного профиля, на вершине горки принимаются равными 350 м. Состав надвигается на вершину горки маневровым локомотивом с примерно постоянной скоростью, а вагоны, перевалившие через вершину, отрываются от состава и скатываются поочередно на пути сортировочного парка. Перед вершиной горки в процессе надвига состава производится расцепка вагонов по отцепам. Отцепом называют один или несколько сцепленных вагонов, следующих на один сортировочный путь.

Спускная часть представляет собой участок пути между вершиной горки и расчетной точкой, находящейся на расстоянии 50 м от третьей (парковой) тормозной позиции. Разность отметок между вершиной горки и расчетной точкой называется высотой горки. Эта высота должна обеспечивать скатывание вагона с плохими ходовыми качествами («плохой бегун») при неблагоприятных условиях до расчетной точки. Спускная часть горки в плане представляет собой входную горловину сортировочного парка, которая соединяет вершину горки с сортировочными путями. В профиле спускная часть проектируется по расчетной схеме, состоящей из нескольких элементов с уменьшающимися уклонами: от первого скоростного крутизной 0,050 до уклона крутизной 0,0006 на сортировочных путях между третьей тормозной позицией и расчетной точкой. Спускная часть включает в себя на несколько участков:

• скоростной - от вершины горки до конца первой тормозной позиции. Попадая на этот участок, отцепы быстро набирают скорость, в результате чего между ними создается интервал, необходимый для перевода стрелок. Скоростной участок заканчивается первой (верхней) тормозной позицией;
• промежуточный - от конца первой до конца второй (пучковой) тормозной позиции;
• стрелочная зона - от конца второй тормозной позиции до предельного столбика последней стрелки. После стрелочной зоны на каждом пути находится третья (парковая) тормозная позиция.

Вагоны в зависимости от их конструктивных особенностей, износа ходовых частей и степени загрузки имеют различное сопротивление движению и поэтому при свободном скатывании отличаются скоростями и проходят до остановки разное расстояние. Следовательно, во время свободного скатывания по спускной части горки вагоны с меньшим сопротивлением («хорошие бегуны») будут нагонять вагоны, имеющие бóльшее сопротивление качению («плохие бегуны»). Такие нагоны опасны не только тем, что могут происходить взаимные удары и даже повреждения вагонов, но и тем, что пространственные интервалы между скатывающимися вагонами будут недостаточны для перевода стрелок, что влечет появление «чужаков» (вагонов, попавших на путь не своего назначения) и необходимость повторной сортировки.

Для регулирования скорости скатывания отцепов на спускной части располагаются тормозные позиции с вагонными замедлителями. Число и мощность тормозных позиций зависит от расчетной скротсти роспука, высоты горки, числа пучков и путей в пучке.

На спускной части горки до начала пучков для горок повышенной и большой мощности устраивают две тормозные позиции: первую (верхнюю) - за первой разделительной стрелкой и вторую (пучковую) - перед пучками сортировочных путей. Первая и вторая тормозные позиции являются интервальными. Они служат для регулирования скорости движения отцепов и интервалов между ними. Суммарная мощность тормозных позиций спускной части горки должна быть достаточной для остановки очень хорошего бегуна в благолприятных условиях скатывания на легком для движения пути.

Третья (парковая) тормозная позиция, называемая прицельной, находится на путях сортировочного парка. Она обеспечивает необходимую скорость движения отцепов в расчетной точке, исключающую сильное соударение вагонов при их сцеплении на путях подгорочного парка.

На сети железных дорог сохранилось большое число сортировочных станций с ручными горками, на которых торможение выполняется тормозными башмаками. На механизированных горках на двух тормозных позициях спускной части применяют горочные вагонные замедлители, а на третьей - тормозные башмаки. На автоматизированных горках на всех трех тормозных позициях применяют горочные вагонные замедлители.

Тормозной эффект при торможении тормозным башмаком получается от воздействия вертикального усилия веса вагона, передаваемого на полоз (подошву) башмака, подкладываемого под одно из колес колесной пары регулировщиком скорости и последующего скольжения башмака и другого колеса по рельсу. Тормозной башмак накладывается на головку рельса и удерживается на ней при помощи имеющихся на его полозе бортов. Колесная пара идет юзом до полной остановки вагона, либо до места, где башмак выбрасывается из-под колеса при помощи башмакосбрасывателя. Величина снижения скорости движения отцепа зависит от количества тормозных башмаков, уложенных регулировщиком скорости на определенном расстоянии от башмакосбрасывателя. Для обеспечения безопасности работы регулировщиков и облегчения их труда применяются механизированные башмаконакладыватели системы Пачеса и др.

Наиболее совершенными и эффективными средствами торможения, в полной мере обеспечивающими безопасность работников, являются горочные вагонные замедлители. Они действуют по принципу двустороннего захвата бандажей колес шинами, поднимающимися над головками рельсов. Существует несколько конструкций вагонных замедлителей, наиболее распространенными из которых являются:

• клещевидно-нажимные замедлители, у которых силу нажатия шин на бандажи колес регулирует оператор. Замедлители работают по принципу клещей, которые образуются из двух рычагов - одноплечего и двуплечего, насаженных на общую ось, и концы которых соединены с тормозным цилиндром. При заполнении цилиндра сжатым воздухом концы рычагов раздвигаются и короткое плечо двуплечего рычага сближается с плечом одноплечего рычага. Таким образом навтсречу друг другу перемещаются шины, зажимая обод вагонного колеса. При выпуске сжатого воздуха из цилиндра под действием силы тяжести и регулирующих пружин тормозная система возвращается в отторможенное положение;
• клещевидно-подъемные замедлители, работающие по принципу клещевидно-нажимных, но у которых имеется дополнительное устройство (шибер), которое, перемещаясь пневматическим цилиндром, поднимает или опускает всю силовую систему. Тем самым изменяется по высоте положение тормозных шин и соответственно суммарный момент тормозящих сил;
• клещевидно-весовые замедлители, у которых сила нажатия устанавливается автоматически в зависимости от веса вагона. Такие замедлители снабжены рычажной системой для подъема тормозных балок из нижнего положения в верхнее, при котором нажимная рейка наружной поворотной тормозной балки устанавливается выше уровня головки рельса. При набегании колеса на нажимную рейку поворотная балка поворачивается вокруг своей оси и прижимает бандаж к неподвижной балке с силой, пропорциональной весу вагона.
• пневмогидравлические замедлители, в которых тормозные шины перемещаются из отпущенного положения в тормозное и обратно с помощью пневмогидравлического привода, преобразующего энергию сжатого воздуха в энергию гидравлического масла с давлением до 160 кгс/см², используемого для создания тормозного усилия. Такое техническое решение позволило значительно уменьшить удельную металлоемкость, энергопотребление и трудозатраты на обслуживание, значительно повысить надежность, быстродействие и тормозную мощность замедлителя. В замедлителе предусмотрены четыре ступени торможения, устанавливаемые оператором или системой автоматического регулирования скорости в зависимости от веса вагона, скорости его движения и других факторов;
• рычажно-нажимные замедлители содержат тормозные балки с тормозными шинами, шарнирно соединенные рычагами с пневмоцилиндром. Под действием приводных рычагов и поперечных тяг от пневмоцилиндров тормозные балки при их взаимном сближении взаимодействуют опорными элементами с соответствующими наклонными профилями основания и приводят тормозную систему в поднятое, а затем в заторможенное положение.