Высокоскоростной железнодорожный транспорт 1 страница
| Рис. 17.12 (начало). Снежные заносы на ВСМ: а — высокоскоростной поезд серии ВМ71, сброшенный с рельсов сошедшей снежной лавиной (Норвегия) |
ся в процессе эксплуатации, принимаются превентивные меры, например, по обрушению ненадежных горных пород, принудительному спуску лавин, что, однако, не всегда возможно.
Как правило, воздействие низкой температуры наружного воздуха рассматривается в комплексе с последствиями обильных снегопадов. Экстремально низкая температура наружного воздуха приводит к увеличению расхода энергии на тягу поездов, негативно влияет на работу таких устройств, как системы электроснабжения, СЦБ, на функционирование стрелочных переводов. При низких температурах изменяются, большей частью с ухудшением их конструкционных качеств, свойства синтетических материалов, пластика, резины, используемых во всевозможных прокладках, уплотнителях, трубопроводах, в рельсовых скреплениях и др. При проектировании ВСМ, для учета указанных факторов используют климатические карты, показывающие районы экстремально низких температур и максимального выпадения снега (рис. 17.12).
Разработаны меры по снижению воздействия низких температур и большого количества выпавшего снега на инфраструктуру, методы борьбы со снегозаносами: снегозадержание, специальные лесопосадки и расстановка ограждений, которые принципиально не отличаются от применяемых на обычных линиях. Ведется механизированная очитка от снега путей с применением плужных, роторных и других снегоочистителей, а на станциях — специальных снегоуборочных поездов. Применяют электрообогрев и обдув сжатым воздухом стрелочных переводов с целью предотвращения налипания и уплотнения между остряками и рамными рельсами снега, препятствующего плотному прижатию элементов стрелки.
|
|
|
На ряде ВСМ Японии, проходящих по территории северо-восточных районов с обильными зимними снегопадами, головные вагоны всех находящихся в эксплуатации пассажирских высокоскоростных поездов оборудованы снегоочистителями в виде симметричных плугов, которые отбрасывают снег в обе стороны от пути в предусмотренные продольные канавы (рис. 17.13).
Рис. 17.13. Поезд серии 200 со снегоочистителем на головном вагоне. Япония
| Рис. 17.12 (окончание): б — высокоскоростной поезд серии ЕЗ Восточной японской железнодорожной компании, остановленный снежным заносом. Япония |
|
|
|
Учет факторов природного риска должен производиться на стадии проектирования. На высокоскоростном подвижном составе, предназначенном для работы в условиях снежных зим, — север Швеции, Норвегия, северо-восток острова Хонсю в Японии, северо-восток России и другие территории в конструкции ряда узлов — ходовая часть, кузова, системы вентиляции, кондиционирования воздуха в вагонах, охлаждения электрооборудования, принимаются специальные технические решения.
Так, подвагонное пространство с находящимся там оборудованием закрывается снизу и с боков гладкими металлическими или пластмассовыми кожухами (иногда, с их обогревом), препятствующими налипанию снега; устраиваются кожухи, защищающие от снега детали тележек, тормозные диски (рис. 17.15). В системах вентиляции во входных каналах наружного воздуха размещают сепараторы, отделяющие снег от воздуха и препятствующие его проникновению в салоны вагонов, устройства кондиционирования и охлаждения (рис. 17.16).
В некоторых случаях, как это сделано в вагонах поезда «Сапсан», воздухозаборные отверстия перемещены из нижней части кузова на крышу вагона, для чего была увеличена длина воздуховодов и занята под них часть пространства пассажирских салонов. Сильный ветер, особенно боковой, не только увеличивает сопротивление дви-
|
|
|
Рис. 17.14. Орошение участка пути ВСМ водой. Восточная японская железнодорожная компания
Рис. 17.15. Тормозные диски с защитными щитками для зимней эксплуатации на тележке высокоскоростного поезда Х2000. Швеция
| Кузов |
| для охлаждения тяговых двигателей и другого оборудования |
| Рис. 17.16. Схема работы сепаратора-центрифуги для отделения снега от воздуха в системах забора воздуха японских высокоскоростных поездов |
| Рис. 17.17. Ветрозащитная стенка на ВСМ. Франция. |
жению поездов, что вызывает излишний расход энергии на тягу, но может также при определенных обстоятельствах стать причиной опрокидывания подвижного состава. Особенно это опасно для двухэтажных прицепных вагонов, имеющих относительно высокое расположение центра масс (например, французские высокоскоростные поезда TGV Duplex, японские поезда МАХ Е1.МАХЕ2).
Указанные проблемы решают на стадии проектирования принятием определенных технических решений: выбор конструкционных вариантов подвижного состава; учет условий прохождения трассы, устройство защитных противоветровых стенок (рис. 17.17). Организуют также автоматические метеорологические посты, на которых производится постоянное измерение скорости и определение направления ветра с пере
дачей данных в автоматическую систему управления движением. В случае появления информации о превышении допустимого уровня скорости ветра в сочетании с некоторым направлением, определенными для данного участка как опасное, автоматически вырабатывается команда предупреждения для дежурного персонала, управляющего движением. Определенные нормы фиксирования опасных пределов в настоящее время приняты в Германии, Франции, Японии.
|
|
|
Чрезмерно высокая температура наружного воздуха, интенсивное воздействие солнечных лучей приводят к опасности так называемого «температурного выброса пути», выражающегося в характерном изменении положения пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в рельсах. Выброс пути сопровождается образованием за время около 0,2 с резкого искривления рельсов (до 0,3—0,5 м на длине 20—50 м) с волнами в горизонтальной плоскости. Рельсы приобретают остаточные деформации и становятся непригодными для работы в пути, часть шпал раскалывается, разрушается балластная призма, из которой сбрасывается часть щебня.
|
| Таблица 17.6 Результаты сравнительного анализа состояния уровня знаний и мер противодействия природным рискам (начало 2010-х гг.) |
Чрезмерно высокая температура наружного воздуха опасна также для нормальной работы электрооборудования и электроустановок, в частности, трансформаторных подстанций, тягового оборудования элек- троподвижного состава, воздушных кондиционеров вагонов и вокзальных помещений.
Высокое запыление воздуха, наличие в воздухе мелких частиц песка опасно для систем охлаждения, вентиляции, кондиционирования. Особое внимание обратить на это пришлось разработчикам высокоскоростного подвижного состава для ВСМ, которые сооружаются в Марокко и Саудовской Аравии (2013 г.). Для эксплуатации линий ВСМ, расположенных вдоль морского или океанского побережья, опасность представляют мельчайшие брызги соленой морской воды, которые не только способствуют коррозии металлических частей и деталей, но также опасны для электрооборудования, изоляторов, токоведущих деталей.
В период интенсивного листопада в лесных районах возникает опасность сплошного покрова рельсов листьями, что приводит к резкому снижению сцепления колес с рельсами при торможении. Опасность представляет также массовое попадание насекомых в зону контакта колес с рельсами.
В табл. 17.6 приведены результаты сравнительного анализа современного состоянии уровня знаний и возможных мер противодействия природным рискам на ВСМ.
17.5. Высокоскоростные железнодорожные линии в сейсмически опасных районах
| Очаги |
| Границы литосферных плит Оси конвергентных сейсмоактивных структур — зоны субдукции (погружения плит) и их реликты на континенте () ИНД. — Индо-Австралийская плита ,________ | |
| различных магнитуд и глубина гипоцентров (км) 4» 0—70 < |
| 71—300 |
| Рис. 17.18. Карта сейсмичности территории России и сопредельных регионов |
| Рис. 17.19. Расположение эпицентров 358 214 землетрясений, произошедших в период с 1963 по 1998 г. |
Сооружение высокоскоростных железных дорог должно удовлетворять не только общим требованиям, предъявляемым к сейсмостойкому строительству, но и специфическим, связанным с особенностями эксплуатации ВСМ. Общие требования содержатся в нормативно-технических документах всех стран, подверженных сейсмическим воздействиям. В развитие этих базовых документов разработаны рекомендации по проектированию различного рода специальных сооружений, к числу которых относятся транспортные объекты.
Общие требования строительных норм и правил к сейсмостойкому строительству в полной мере справедливы и для объектов высокоскоростных линий. Наряду с этим при их проектировании необходимо учитывать и сложившиеся требования к железнодорожному строительству в сейсмических районах, исходя из следующих соображений.
1. При землетрясениях в первую очередь повреждаются, как правило, насыпи и верхнее строение пути. После 7-балльных воздействий, как минимум, требуется сплошная рихтовка пути. При разрушительном землетрясении эти повреждения носят катастрофический характер. В качестве примера на рис. 17.20 показаны последствия повреждения железнодорожных путей в районе станции Налбанд в Армении после Спитакского землетрясения 1988 г.
2. Мосты, тоннели, галереи, подпорные стены обладают относительно высокой сейсмостойкостью. Это связано с тем, что нагрузка на искусственные сооружения от
подвижного состава железных дорог соизмерима с нагрузкой от 7-балльных сейсмических воздействий. Тем не менее, при 8 баллах уже возникают повреждения опор и опорных частей мостов, а при 9-балльных землетрясениях опоры получают заметные повреждения: происходит разрушение тела опоры; скол неармированных оголовков опор; крен фундаментов; сдвиг устоев в пролет; разрушение опорных частей и сброс пролетных строений с опор (рис. 17.21). Возникают повреждения и разрушения портальных участков тоннелей. Подпорные стены и галереи сдвигаются в сторону пути.
Указанные повреждения даже в небольшом объеме приводят к необходимости трудоемких и длительных ремонтно-восстановительных работ. Именно восстановление мостов определяет сроки возобновления эксплуатации железных дорог после сильных землетрясений. Рассматриваемые сооружения поэтому относят к числу так называемых барьерных объектов, и их антисейсмическому усилению придается первостепенное значение. Требования к сейсмостойкости мостов и тоннелей изложены в действующих нормах всех стран, подверженных сейсмическим воздействиям.
Анализ данных о проектировании, строительстве и эксплуатации ВСМ в высокосейсмичных районах за рубежом показал, что отмеченные выше общие принципы сейсмостойкости транспортного строительства нуждаются в некоторой корректировке для высокоскоростных железных дорог в части ужесточения норм.
|
|
| Рис. 17.20. Разрушение верхнего строения пути в районе станции Налбанд в Армении Спитакским землетрясением 7 декабря 1988 г. |
| Рис. 17.21. Повреждение опор виадука высокоскоростной железнодорожной линии «Санъё» при землетрясении в Кобе. Япония, 17 января 1995 г. |
Ущерб от перерыва движения на высокоскоростных магистралях (экономические потери для железнодорожной компании, государства и пассажиров, социальный дискомфорт для значительных масс населения)
существенно больше, чем при инцидентах на обычных железных дорогах. В этой связи к конструкциям пути и других сооружений ВСМ предъявляются повышенные требования. В Японии, например, на ВСМ проводится усиление земляного полотна; значительные по протяженности участки линий проходят по эстакадам; верхнее строение пути на мостах и эстакадах укладывается на плитах с усиленным креплением рельсового пути. Эти меры, хотя и повышают стоимость строительства, но существенно сокращают время восстановительных работ после сильного землетрясения.
Аварии поездов ВСМ, например, на мостах, путепроводах, виадуках при высокоскоростном движении, такие, как опрокидывание подвижного состава, сход поезда с рельсов, самопроизвольное расцепление вагонов, разворачивание вагонов поперек пути, приводят к более тяжелым последствиям, чем на обычных железных дорогах. В этой связи на ВСМ в сейсмически опасных районах необходимо создание систем оповещения, сигнализации и блокировки, обеспечивающих, если не полную остановку поезда в момент землетрясения, то существенное снижение его скорости.
Характерные разрушения объектов ВСМ и последствия при землетрясении магнитудой 5,2, которое произошло 31 октября в 2004 г. на западном побережье о. Хонсю (Япония), показаны на рис. 17.22, 17.23. Вблизи эпицентра проходит линия «Дзёэцу Синкансэн».
Землетрясение и катастрофическое цунами 11 марта 2011 г. вызвали серьезные разрушения на линиях Восточной японской железнодорожной компании в регионах Тохо- ку (север о. Хонсю, крупнейший город Сендай) и Канто (восток о. Хонсю, крупнейшие города Токио и Иокогама). Произошли сходы вагонов высокоскоростных поездов, которые, к счастью, не привели к человеческим жертвам благодаря тому, что сработали системы экстренного снижения скорости и остановки поездов при землетрясении. Движение на линиях Синкансэн было возобновлено через 49 дней в ограниченных размерах и с пониженной скоростью.
| Рис. 17.22. Поезд «Дзёэцу Синкансэн», остановившийся на эстакаде во время землетрясения 31 октября 2004 г. — последний вагон, сброшенный с рельсов сейсмическим толчком |
Рис. 17.23. Последствия землетрясения 31 октября 2004 г.: а — сорванное рельсовое скрепление; б — искривленные и разрушившиеся в момент сейсмического толчка рельсы, уложенные на плитном основании на эстакаде; в — трещины в грунте у опоры эстакады
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 556; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!