Сооружения и устройства инфраструктуры железнодорожного транспорта

Работа железной дороги обеспечивается огромным многоотраслевым хозяйством, которое называют инфраструктурой железнодорожного транспорта общего пользования. Статья 2 Устава железнодорожного транспорта Российской Федерации определяет её как транспортную инфраструктуру, включающую в себя железнодорожные пути общего пользования и другие сооружения, железнодорожные станции, устройства электроснабжения, сети связи, системы сигнализации, централизации и блокировки, информационные комплексы, систему управления движением и иные обеспечивающие функционирование инфраструктуры здания, строения, сооружения, устройства и оборудование.

Это определение важно тем, что перечисляет не «здания и сооружения вообще», а технологический комплекс: каждый элемент существует не сам по себе, а обеспечивает перевозочный процесс. Уберите из этого перечня устройства СЦБ — и поезда нельзя будет отправлять; уберите связь — потеряется управление; уберите электроснабжение — остановятся электровозы.

Участники использования инфраструктуры по Уставу железнодорожного транспорта РФ:

• владелец инфраструктуры — юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, имеющие инфраструктуру на праве собственности или на ином праве и оказывающие услуги по её использованию на основании соответствующего договора;
• перевозчик — юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, принявшие на себя по договору перевозки обязанность доставить пассажира, вверенный груз, багаж, грузобагаж или порожний грузовой вагон из пункта отправления в пункт назначения и выдать их управомоченному лицу;
• пользователь услуг — грузоотправитель, грузополучатель, пассажир.

Различают железнодорожные пути общего пользования — пути на территориях станций, открытых для приёма и отправления поездов, приёма и выдачи грузов, обслуживания пассажиров, выполнения сортировочных и маневровых работ, а также пути, соединяющие такие станции, — и железнодорожные пути необщего пользования: подъездные пути, примыкающие к путям общего пользования и предназначенные для обслуживания конкретных пользователей или собственных нужд предприятий.

Основные задачи инфраструктурного комплекса: проектирование, капитальное строительство, реконструкция и ремонт объектов и систем инфраструктуры для повышения эффективности перевозочного процесса; обеспечение технической готовности инфраструктуры к перевозке грузов и пассажиров; обеспечение безопасности движения поездов, охраны труда, пожарной и экологической безопасности.

Жизненный цикл любого объекта или системы инфраструктуры включает четыре стадии: создание (проектирование и строительство), эксплуатацию, ремонт (текущее содержание, плановые ремонты, реконструкция) и утилизацию. На всех стадиях объект подчиняется требованиям Правил технической эксплуатации железных дорог РФ, СП 119.13330.2017 «Железные дороги колеи 1520 мм» и других нормативных документов.

Для обеспечения безопасности движения поездов на железных дорогах применяют установленные государственным стандартом габариты. Габаритов три: габарит приближения строений, габарит подвижного состава и габарит погрузки.

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 с подвижным составом: вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления, поворачивающаяся часть гидравлических колонок при наборе воды и подобные им.

Применяются два основных очертания габарита приближения строений:

• габарит С — при строительстве новых линий, постройке вторых путей, электрификации железных дорог;
• габарит Сп — для сооружений и устройств депо, мастерских, грузовых районов, складов, портов, промышленных предприятий (это более «свободное» очертание, допускающее размещение технологического оборудования вблизи пути).

В обозначении габаритов контактной подвески числитель относится к подвеске с несущим тросом, знаменатель — к подвеске без несущего троса.

Основные габаритные расстояния:

• 3100 мм — расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь строящихся зданий, заборов, опор контактной сети); на таком же расстоянии от оси крайнего пути устанавливают сигнальные и путевые знаки;
• 1920 мм — расстояние от оси пути до края высокой пассажирской платформы;
• 1100 мм — высота от уровня головки рельса (УГР) до пола высокой платформы;
• 1745 мм — расстояние от оси пути до края низкой пассажирской платформы;
• 200 мм — высота от УГР до пола низкой платформы.

Для проверки соблюдения габарита приближения строений при строительстве и ремонте применяют габаритную раму, а для проверки габаритности погруженных грузов — габаритные ворота, которые устанавливают в местах массовой погрузки (на современных станциях используют электронные габаритные ворота, фиксирующие выходящие за габарит детали автоматически).

Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как гружёный, так и порожний подвижной состав, установленный на прямом горизонтальном пути. Основные габариты подвижного состава и их размеры приведены ниже.

• 1-Т — высота 5300 мм, ширина 3400 мм; для сети железных дорог России, стран СНГ, Балтии, Монголии;
• Т — высота 5300 мм, ширина 3750 мм; для той же сети (это наиболее «широкий» габарит, под который проектируют междупутья на перегонах);
• 1-ВМ — высота 4700 мм, ширина 3400 мм; 0-ВМ — высота 4650 мм, ширина 3250 мм; 02-ВМ — высота 4650 мм, ширина 3150 мм; для железных дорог России, стран СНГ и европейских стран;
• 03-ВМ — высота 4280 мм, ширина 3150 мм; для железных дорог России, европейских и азиатских стран.

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

Груз (включая упаковку и крепление) считается негабаритным, если при размещении на открытом подвижном составе, находящемся на прямом горизонтальном участке пути и при совмещении продольной вертикальной плоскости симметрии вагона с осью пути, он превышает очертание основного габарита погрузки либо его геометрические выносы в кривых за пределы основного габарита погрузки превышают геометрические выносы в соответствующих кривых расчётного вагона — вагона с длиной рамы 24 м и базой 17 м.

В зависимости от высоты от уровня головок рельсов, на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены три основные зоны негабаритности:

• зона нижней негабаритности — на высоте от 480 до 1229 мм при расстоянии от оси пути 1626—1760 мм и на высоте от 1230 до 1399 мм при расстоянии 1626—2240 мм;
• зона боковой негабаритности — на высоте от 1400 до 4000 мм включительно;
• зона верхней негабаритности — на высоте от 4001 до 5300 мм.

Для определения условий пропуска грузов верхней негабаритности на двухпутных линиях дополнительно введена условная зона совместной боковой и верхней негабаритности: на высоте от 4001 до 4625 мм при расстоянии от оси пути от 1625 мм до границы зоны негабаритности.

По величине выхода груза за очертание основного габарита погрузки в этих зонах установлены степени негабаритности: в зоне нижней негабаритности — шесть степеней, в зоне боковой — шесть степеней, в зоне верхней — три степени. Груз, размеры которого превышают предельное очертание зон негабаритности, а также очертание основного габарита погрузки в нижней зоне (ниже 480 мм от УГР) и в верхней зоне (выше 5300 мм от УГР), называется сверхнегабаритным; сверхнегабаритность грузов высотой более 5300 мм называется вертикальной.

Для перевозочных документов введён индекс негабаритности из пяти знаков: 1-й знак — всегда буква Н; 2-й — степень нижней негабаритности (1—6); 3-й — степень боковой негабаритности (1—6); 4-й — степень верхней негабаритности (1—3); 5-й — вертикальная сверхнегабаритность (8, а при её отсутствии 0). Сверхнегабаритность в любой зоне обозначается цифрой 8, отсутствие негабаритности в зоне — цифрой 0. Например, индекс Н8480 означает нижнюю сверхнегабаритность, боковую негабаритность 4-й степени, верхнюю сверхнегабаритность при отсутствии вертикальной сверхнегабаритности. Перевозка сверхнегабаритных грузов, а также грузов нижней и боковой негабаритности 6-й степени осуществляется с контрольной рамой.

Расстояние между осями смежных путей называют междупутьем. Его наименьшая величина определяется габаритами: междупутье должно быть таким, чтобы подвижной состав, проходящий по одному пути, не задевал ни сооружений, ни подвижного состава на соседнем пути.

Согласно ПТЭ на прямых участках перегонов двухпутных линий наименьшее расстояние между осями смежных путей составляет 4100 мм. Это значение получается из габарита подвижного состава Т, ширина которого равна 3750 мм, плюс зазор безопасности 350 мм: 3750 + 350 = 4100 мм.

На станциях междупутья больше, потому что в междупутье приходится размещать платформы, опоры контактной сети, светофоры, устройства СЦБ и работать людям. Расстояния между осями смежных путей на станциях, разъездах и обгонных пунктах принимаются не менее указанных:

• главные пути при движении со скоростями до 140 км/ч — нормальное 5300 мм, наименьшее 4800 мм; при скоростях 141—200 км/ч — равное расстоянию между осями путей на прилегающих перегонах;
• главный путь и смежные с ним пути при скоростях до 140 км/ч — 5300 мм (нормальное и наименьшее); при скоростях 141—200 км/ч — 7650 мм нормальное и 7400 мм наименьшее;
• приёмо-отправочные и сортировочно-отправочные пути — 5300 мм нормальное, 4800 мм наименьшее;
• второстепенные станционные пути — пути стоянки подвижного состава, пути грузовых дворов (кроме путей для перегрузки) — 4800 мм нормальное, 4500 мм наименьшее;
• пути, предназначенные непосредственно для перегрузки грузов из вагона в вагон, — допускается уменьшение до 3600 мм;
• пути парков приёма и отправления, где предусматривается безотцепочный ремонт вагонов, — через один путь 5600 и 5300 мм.

Светофоры, расположенные в одном междупутье со стрелочным переводом, устанавливаются по габариту на таком расстоянии от перевода, где ширина междупутья достигает 5,2 м; 5,04 м; 4,5 м; 4,2 м (в зависимости от типа светофора и наличия в междупутье устройств). Вновь устанавливаемые светофоры, опоры контактной сети, сигнальные и путевые знаки размещают не ближе 3100 мм от оси крайнего пути (кроме выемок, где расстояния определяются отдельно).

В кривых участках пути расстояние между осями смежных путей увеличивается в соответствии с требованиями габарита приближения строений: при движении по кривой подвижной состав смещается в сторону от оси пути (даёт вынос), поэтому междупутье уширяют. Величина уширения определяется расчётом в зависимости от радиуса кривой и длины подвижного состава.

Все железные дороги по нормам проектирования разделены на категории. При отнесении железнодорожной линии к той или иной категории учитываются: сетевое значение линии (её роль в транспортной сети страны), грузонапряжённость нетто и темп её роста, размеры пассажирского движения и скорости пассажирских поездов. По действующим нормам проектирования (СП 119.13330.2017 «Железные дороги колеи 1520 мм») различают линии скоростные, особогрузонапряжённые и линии I, II, III и IV категорий. Категория линии — не формальность: от неё зависят расчётные скорости, руководящий уклон, наименьшие радиусы кривых, число путей, тип верхнего строения пути и допускаемые осевые нагрузки.

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

Основные элементы плана — прямые участки и кривые (круговые и переходные); основные элементы продольного профиля — площадки и уклоны, сопрягаемые вертикальными кривыми. Крутизна уклонов измеряется в тысячных долях и выражается в промилле. Например, на особогрузонапряжённых линиях руководящий уклон (наибольший затяжной подъём) равен 0,009, то есть 9 ‰ (девять промилле).

Руководящий уклон — ключевая характеристика линии: именно он определяет, какую массу поезда может взять локомотив на этом подъёме, а значит, и провозную способность дороги. Чем меньше руководящий уклон, тем тяжелее поезда можно водить, но тем больше объём земляных работ и искусственных сооружений при постройке линии.

План и профиль связаны с конструкцией пути и с допускаемыми скоростями: в кривых малых радиусов приходится усиливать путь, уширять колею, устраивать возвышение наружного рельса, а на больших уклонах — проверять тяговые возможности локомотива и работу тормозов на затяжных спусках.

Состав инфраструктуры железнодорожного транспорта и её объекты удобно рассматривать по хозяйствам.

Железнодорожный путь — комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов с установленной скоростью. Он состоит из нижнего строения (земляное полотно и искусственные сооружения) и верхнего строения (рельсы, скрепления с противоугонами, рельсовые опоры, балластный слой, стрелочные переводы, мостовое полотно). Подробно путь изучается в лекциях 3 и 4.

Железнодорожные станции и другие раздельные пункты обеспечивают приём, отправление, скрещение и обгон поездов, посадку и высадку пассажиров, погрузку и выгрузку грузов, техническое обслуживание подвижного состава. Путевое развитие станции — это тоже объект инфраструктуры, проектируемый по габаритам С и Сп с учётом рассмотренных междупутий.

Устройства электроснабжения. На отечественных железных дорогах применяются две системы электроснабжения: постоянного тока с номинальным напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока с напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц. Система электроснабжения делится на первичную часть, подводящую энергию к тяговым подстанциям, и тяговую часть — тяговые подстанции и электротяговую сеть (контактная сеть, рельсовая цепь, питающие и отсасывающие линии). При постоянном токе тяговые подстанции располагают часто — через 15—20 км (в отдельных случаях 7—10 км); на переменном токе напряжение в контактной сети выше, поэтому подстанции ставят реже, а сечение контактной подвески примерно в 2 раза меньше. Контактные провода изготовляют из меди и её сплавов с площадью поперечного сечения 85, 100 или 150 мм². Чтобы ограничить зону повреждения при обрыве проводов, контактную сеть разделяют на механически независимые анкерные участки длиной до 1600 м.

Устройства сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), сети связи, информационные комплексы и система управления движением образуют «нервную систему» инфраструктуры: они обеспечивают интервальное регулирование движения поездов, контроль положения стрелок и занятости участков, передачу команд и информации о поездной работе.

Здания, строения, сооружения, устройства и оборудование — депо, мастерские, грузовые районы, склады, порты, пассажирские платформы, служебно-технические здания — также входят в состав инфраструктуры и подчиняются требованиям габаритов (для депо, мастерских и грузовых районов применяется габарит Сп).