Работа железнодорожного транспорта на карьерах

Некоторые электровозы (дизель – электровозы) оснащают дизель - генераторным агрегатом. В этом случае отпадает необходимость в контактной сети на забойных и отвальных путях. В глубоких карьерах эффективны тяговые агрегаты с одним – двумя моторными вагонами и электровозом управления. При наличии в составе дизельной секции автономного питания контактную сеть содержат лишь на постоянных соединительных путях.

Промышленные тепловозы  оснащены дизельным двигателем внутреннего  сгорания, что обеспечивает их автономность. Большинство тепловозов имеют электрическую передачу. К недостаткам тепловозов следует отнести резкое снижение скорости при движении на подъем, сложность ремонтных работ, недопустимость перегрузки двигателей, малые преодолеваемые подъемы.

Все локомотивы характеризуются  мощностью, силой тяги, сцепной массой, давлением на ось и проходимостью по кривым.

Карьерные вагоны оснащены открытым кузовом для экскаваторной  погрузки и механической разгрузки. Для перевозки породы и полезного ископаемого с большой плотностью используют думпкары – вагоны с автоматически наклоняющимся кузовом и откидными или поднимающимися при разгрузке бортами.

Перевозку полезного ископаемого, как правило, ведут в полувагонах  типа «гондола», реже – типа «хоппер».

Основными параметрами вагонов  являются грузоподъемность, коэффициент тары, емкость кузова, число осей, минимальный радиус кривой. Эти показатели характеризуют конструктивно-технический уровень вагонов и выбираются с учетом назначения вагона в первую очередь в зависимости от характеристики транспортируемого материала.

 

3. Расчет полезной массы поезда, пропускной способности железнодорожных путей и парка подвижного состава на карьерах

Массу груза, перевозимую  локомотивосоставом за один рейс, называют полезной массой поезда. Ее определяют по условию равномерного движения состава на участке пути с руководящим подъемом при максимальном использовании тяговых возможностей локомотива.

Движение поезда возможно, если сила тяги достаточна для преодоления  сил сопротивления движению. Основное сопротивление движению возникает  вследствие трения в подшипниках, трения между колесами и рельсами, сопротивления воздушной среды. Последнее учитывают при скорости движения более 40 км/ч. Дополнительные сопротивления движению вызваны движением поезда на подъем, под уклон и на криволинейных участках. Практически все силы сопротивления движению пропорциональны массе подвижного состава, поэтому принято использовать их удельные значения, отнесенные к единице массы поезда. Основное уравнение движения поезда имеет вид формулы (1)

,   (1)

где Fсц – сила сцепления, Н;

      Qл, Qп – масса локомотива и прицепной части поезда, т;

       ω0ʹ, ω0ʹʹ – основное удельное сопротивление локомотива и вагонов, Н/т;

       ωi, ωк – удельное сопротивление от уклона и кривизны пути, Н/т.

На временных передвижных  путях удельное сопротивление движению локомотива и вагонов ≈ 60-80 Н/т, на постоянных ≈ 35-45 Н/т.

 

 

Значение удельного сопротивления  движению поезда от уклона пропорционально величине уклона и вычисляется по формуле (2)

,     (2)

где  i – величина уклона в тысячных долях, %;

ɡ – ускорение силы тяжести, м/.

Дополнительное сопротивление  движению на криволинейном участке радиуса :

• для стационарных путей вычисляется по формуле (3)

,      (3)

• для временных путей вычисляется по формуле (4)

(4)

Масса прицепной части  вычисляется по формуле (5)

(5)

где   – количество вагонов в составе, ед.;

 – грузоподъемность  вагона, т;

 – коэффициент  тары вагона.

С учетом всех вышеперечисленных  зависимостей полезная масса поезда может быть вычислена по формуле (6)

(6)

Пропускная и провозная  способности железнодорожных путей  характеризуют интенсивность движения поездов.

Пропускная способность путей перегона (раздельного пункта) – наибольшее число поездов, которое может быть пропущено в обоих направлениях по данному участку в единицу времени. Провозную способность оценивают количеством груза, провозимого по перегону за то же время.

Пропускную способность  всей сети карьерных путей лимитирует пропускная способность самого протяженного перегона с наиболее тяжелым планом, профилем и минимальным числом действующих путей. Его называют ограничивающим перегоном.

В общем случае пропускную способность перегона N можно рассчитать по формуле (7)

    (7)

где  Т – время, за которое определяют пропускную способность, ч;

I – интервал движения поездов, ч.

При расчетах пропускной и  провозной способности коммуникаций предусматривают двадцатипроцентный резерв времени на ремонт и хозяйственные нужды.

На однопутных линиях пропускную способность оценивают в парах  поездов обоих направлений. Интервал движения вычисляется по формуле (8)

,     (8)

где L – длина перегона, км;

 – скорость  движения груженого поезда, км/ч;

 – скорость  движения порожнего поезда, км/ч;

 – время на железнодорожную  связь, ч.

На двухпутных перегонах  расчет пропускной способности ведут  отдельно для грузового и порожнего  направлений по формулам (9) и (10)

(9)

.      (10)

Пропускную и провозную  способности можно увеличить  за счет: повышения скорости движения поездов при использовании более мощного подвижного состава, повышении надежности верхнего строения пути и смягчения его продольного профиля; разделения ограничивающего перегона на отдельные блок-участки меньшей длины; перехода на автоблокировку и централизованную систему связи; укладки дополнительных путей, что связано с дополнительными капитальными затратами; повышения полезной массы поезда путем применения более мощных локомотивов, перехода на тяговые агрегаты или двойную тягу.

Парк локомотивов, необходимый  для работы карьера с заданным грузооборотом, определяется по формуле (11)

(11)

где  – число локомотивов, занятых на поездной работе по перевозке вскрышных пород;

 – число  локомотивов, находящихся в ремонте, ед;

 – число  локомотивов, находящихся в резерве, ед;

 – число  локомотивов, занятых на хозяйственных работах, ед.

Локомотивный парк определяется обычно для некоторого периода работы карьера, реже на весь срок службы карьера.

Число локомотивов, занятых  на проездной работе, зависит от объема перевозок. Необходимое число рейсов в сутки при заданном грузообороте вычисляется по формуле (12)

      (12)

где  – суточный грузооборот карьера, т;

 – масса груза в  составе, т;

 – коэффициент неравномерности  движения, принимаемый равным 1,25.

Число рейсов каждого локомотивосостава находим по формуле (13)

(13)

где Т – время работы транспорта в сутки, ч;

 – полное  время оборота, ч.

При известном числе рейсов каждого локомотивосостава, число  локомотивов на поездной работе находится по формуле (14)

(14)

Число локомотивов, находящихся  в ремонте и резерве вычисляют по формулам (15), (16), а занятых на хозяйственных работах 1-2 единицы.         

, (15)

(16)

Число работающих думпкаров  определяется числом рабочих локомотивов и вагонов в каждом составе по формуле (17)

(17)

Инвентарный парк думпкаров  вычисляют по формуле (18) 

(18)

где   = 1,25÷1,3 – коэффициент, учитывающий думпкары, находящиеся в ремонте, резерве и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Схема развития железнодорожных путей и организация обменных операций на уступах карьеров

Общая путевая схема карьера  включает: забойные и отвальные временные пути; соединительные пути на транспортных бермах; пути капитальных траншей и съездов, соединяющие рабочие горизонты карьера с путями на поверхности; откаточные, цеховые и хозяйственные пути на поверхности; магистральные пути, соединяющие карьер с путями министерства путей сообщения, раздельные пункты.

Раздельные пункты: путевые  посты, разъезды, станции обеспечивают безопасное и эффективное движение поездов. Вся путевая сеть карьера  разбита ими на отдельные участки-перегоны. Путевые посты, как правило, не имеют  путевого развития. Они служат для  регулирования движения поездов  на прилегающем перегоне за счет их остановки или пропуска. При автоблокировке посты заменяют проходными автоматическими светофорами.

Разъезды имеют путевое развитие и предназначены для скрещения (встречи), обгона и обмена составов. Их размещают на поверхности, в непосредственной близости от карьера или отвала, в пунктах примыкания наклонных траншей к горизонтам, на соединительных, забойных или отвальных путях. Конструкция разъезда зависит от интенсивности движения и его местоположения.

Простейший разъезд однопутного  прямолинейного участка имеет только главный и приемо-отправочный пути.

С увеличением количества путей схемы разъездов усложняются.

Станции, имеющие путевое развитие, служат для выполнения обменных операций, размещения, формирования, технологического осмотра, экипировки поездов. На них располагаются диспетчерские посты, управляющие движением транспорта. На карьерах возможно сооружение нескольких станций, обычно специализируемых по характеру груза (порода или полезное ископаемое) либо по назначению: главные, являющиеся продолжением путей перегона; приемо-отправочные, предназначенные для приема, стоянки и отправления поездов; сортировочные, предназначенные для накопления и формирования поездов; погрузочно-разгрузочные, предназначенные для погрузки и разгрузки вагонов; вытяжные, предназначенные для перестановки отдельных вагонов и составов при маневровой работе; деповские и прочие (складские, экипировочные, соединительные).

Исходя из требований правил безопасности, на перегоне может находиться только один поезд. Поэтому после его погрузки экскаватор простаивает или выполняет вспомогательную работу до прихода порожнего состава.

Время погрузки зависит от грузоподъемности экскаватора, а время  обмена связано со схемой путевого развития на уступе. Она должна обеспечивать быстрейшую смену поездов, включая наряду с этим минимальное количество путей и стрелочных переводов.

При одном транспортном выходе с фронта работ уступа движение поездов организуют по маятниковым (тупиковым) схемам, а при двух выходах, возможно, их поточное (сквозное) движение. В некоторых случаях применимы комбинированные схемы.

Время на железнодорожную  связь на однопутных линиях составляет при телефонной связи 6,5 минут, при  полуавтоматической блокировке – 3-4 минуты, при автоблокировке – 2,5 минуты. На двухпутных линиях, соответственно, 4,3 и 1 минуты.

 

5. Организация комбинированного карьерного транспорта

Каждому виду транспорта свойственны  достоинства и недостатки, определяющие наиболее рациональную область их применения. Вместе  с тем большое различие в горнотехнических условиях разработки многих месторождений приводит к тому, что становятся целесообразными различные комбинации отдельных видов транспорта. Особенно ощутима эта необходимость при разработке глубоких месторождений или при большой дальности откатки.

Комбинированный транспорт  предполагает участие в одном  грузопотоке от забоя до конечного  пункта разгрузки (отвала, обогатительной фабрики, станции примыкания МПС) не менее двух видов транспорта. При  этом каждый из них эксплуатируют  в наиболее благоприятных условиях, чем достигают улучшения технико-экономических  показателей всего процесса перемещения  карьерных грузов.

Схемы комбинированного транспорта состоят обычно из трех звеньев: транспорт  в пределах карьера, подъем на поверхность, транспорт на поверхности до пунктов разгрузки. Возможны схемы применения различных видов транспорта на каждом из звеньев.

Недостатком схем комбинированного транспорта является необходимость эксплуатации различных транспортных средств, а также неизбежность пунктов перегрузки, усложняющих технологический процесс и организацию работ.

Основное распространение  получили следующие виды комбинированного транспорта: автомобильного с железнодорожным, автомобильного со скиповым подъемом и автомобильного с конвейерным.

При комбинации автотранспорта с железнодорожным средства автотранспорта используются для перемещения горной массы в карьере с последующей перегрузкой ее в вагоны на перегрузочном пункте, расположенном в карьере или на поверхности у борта карьера.