Железнодорожная сеть. 
Транспортная инфраструктура

Железнодорожная сеть образуется совокупностью железнодорожных путей и позволяет выполнять перевозки между всеми станциями, имеющими железнодорожные пути общего пользования.

Железнодорожные пути общего пользования — железнодорожные пути на территориях железнодорожных станций, открытых для выполнения операций по приему и отправлению поездов, приему и выдаче грузов, багажа и грузобагажа, по обслуживанию пассажиров и выполнению сортировочной и маневровой работы, а также железнодорожные пути, соединяющие такие станции. Железнодорожные пути общего пользования доступны для коммерческих перевозок, в то время как железнодорожные пути необщего пользования в основном используются для перевозок только их собственником.

Для транспортной системы России железнодорожный транспорт является одним из ключевых видов, обеспечивая свыше 80% транспортной работы (без учета трубопроводного транспорта). Для большинства грузовладельцев нет альтернативы железнодорожному транспорту. 70−90% массовых грузов перевозится по железной дороге.

Железнодорожным транспортом перевозится около 40% всех пассажиров в дальнем следовании и около 44% пассажиров в пригородном сообщении. При этом особенностью железнодорожного транспорта России является использование одной и той же инфраструктуры для осуществления всех видов перевозок: грузовых, пассажирских в дальнем следовании и пригородных пассажирских.

В связи с отставанием развития автомобильных дорог в Российской Федерации железнодорожная сеть является основой транспортной инфраструктуры, хотя по сравнению с развитыми странами ее протяженность существенно ниже (рис. 2.1).

Надо заметить, что недостаточность развития железнодорожной сети компенсируется в других странах бо? льшим развитием автодорожной сети. Так, в Китае протяженность автодорог в 45 раз превышает протяженность железнодорожной сети, в США — в 40 раз, а в России — немногим более чем в 10 раз. В нашей стране по ряду направлений потребитель для доставки грузов или пассажиров имеет возможность использовать только один вид транспорта. В отличие от России во многих других странах у потребителей транспортных услуг есть альтернатива.

Рис. 2.1. Протяженность железных дорог в РФ, Китае, ЕС и США.

За последние 20 лет произошли существенные перемены в экономике России. Изменилось распределение промышленного производства, возникли новые промышленные центры, а часть старых снизила свой потенциал; изменились кооперационные связи промышленных предприятий как внутри России, так и с зарубежными партнерами; увеличилось количество товаров, поставляемых на внешние рынки сбыта, а также поставки сырья и материалов из-за рубежа. За это время железнодорожная инфраструктура с географической точки зрения практически осталась прежней, лишь незначительно изменились ее пропускные способности на некоторых направлениях перевозок.

Консервация топологии магистральной железнодорожной сети уже сегодня тормозит рост экономики. Так, в последние годы железнодорожный транспорт ограничивает грузовладельцев в дальнейшем росте перевозок грузов в зависимости от направлений транспортировки. Пропускные способности инфраструктуры практически исчерпаны в направлении морских портов Дальнего Востока, Северного и Черного морей, предприятий угольной промышленности Кузбасса и т. д.

Железные дороги в России строятся по определенным стандартам. Ширина колеи на всей территории страны, кроме о. Сахалин, составляет 1520 мм. Железнодорожные линии разделяются по грузонапряженности на несколько категорий (табл. 2.1), а по возможной скорости движения помимо обычных выделяются скоростные магистрали, в последнее время планируются высокоскоростные магистрали.

Таблица 2.1

Категории железнодорожных линий

Приведенная грузонапряженность нетто (учитывается только масса груза) () характеризует интенсивность перевозок и определяется по формуле.

где W — грузооборот линии, т км; Р — пассажирооборот линии, пасс км; - эксплуатационная длина линии.

В зависимости от категории линии принимаются ее проектные параметры, технические требования и нормы при проектировании и эксплуатации.

Железнодорожный путь — это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска поездов с установленной скоростью. К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся путь со всеми сооружениями и устройствами, обеспечивающими его бесперебойную эксплуатацию и безопасность движения, а также комплекс эксплуатационных производственных подразделений. Линейными предприятиями путевого хозяйства являются дистанция пути, дистанции лесозащитных насаждений и путевые машинные станции. Для обеспечения безопасности движения подвижной состав железной дороги с грузом должен соответствовать строго определенным размерам.

Железнодорожный габарит — предельное очертание, в котором должен помещаться подвижной состав как в порожнем, так и в груженом состоянии. Погруженный на открытый подвижной состав груз с учетом тары и средств крепления должен размещаться в пределах, установленных габаритом размеров (рис. 2.2).

Для соответствия железнодорожному габариту на криволинейных участках должна контролироваться также и длина перевозимого груза.

На некоторых участках железных дорог из-за наличия тоннелей и других искусственных сооружений используется зональный габарит с более жесткими ограничениями.

Рис. 2.2. Железнодорожный габарит, мм:

УГР — уровень головки рельса.

Историческая справка

Появление железных дорог явилось основой для развития мировой экономики на этапе промышленной революции в XIX в.

Попытки снизить усилия при перевозке появились сразу ноете начала массового производства металла, которое требовало перемещения больших объемов тяжелой руды и каменного угля. В 1680 г. в Англии была построена первая в мире дорога с деревянными брусьями, по которым катились колеса грузовых тележек с углем. Впервые прообразы металлических рельсов в 1763 г. использовал русский изобретатель Козьма Дмитриевич Фролов для перевозки руды на Алтае. В 1879 г. в Англии вместо плоских начали отливать рельсы, близкие к современному профилю. Сопротивление качению уменьшилось в 12 раз по сравнению с ездой по обычной для того времени гужевой дороге. Появление парового двигателя позволило сочетать мощную тягу с низким коэффициентом качения, что предопределило стремительное развитие железных дорог.

Первая железная дорога с паровой тягой в России появилась на Нижнетагильском металлургическом заводе в 1832 г. По дороге длиной около 1 км паровоз мог перевозить до 17 т груза. Первая общедоступная железная дорога протяженностью 25 км появилась в России в 1837 г. между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Для ее строительства использовались импортные рельсы, вагоны и паровозы, но опыт ее эксплуатации заложил основу для развития отечественного производства как рельсов, так и железнодорожной техники. Уже в 1851 г. была открыта самая большая на то время по протяженности (650 км) двухпутная железная дорога между СанктПетербургом и Москвой. К 1875 г. в России было построено свыше 20 тыс. км железных дорог, и их расширение до сих пор является приоритетной задачей экономического развития страны.

Для управления движением поездов по железнодорожному пути широко применяются средства железнодорожной автоматики и телемеханики. К ним относятся сооружения и устройства сигнализации, путевая блокировка, централизованное управление стрелочными переводами, автоматический диспетчерский контроль, автоматика ведения поезда (автомашинист) и управление ограждающими устройствами на железнодорожных переездах.

Для обеспечения безопасности движения железнодорожный путь оснащается автоблокировкой.

Автоблокировка — система регулирования движения поездов на перегонах и ограждения последних путевыми светофорами, показания которых изменяются автоматически под воздействием самих движущихся поездов. При автоблокировке межстанционные перегоны делят проходными, автоматически действующими светофорами на отдельные блок-участки длиной 1−3 км и организуют попутное движение поездов с минимальными по условиям безопасности интервалами между ними. Для автоматического действия проходных светофоров в пределах каждого блок-участка устраивают электрические рельсовые цепи, которые между собой разделяются изолирующими стыками. В каждую рельсовую цепь с одного конца включают источник питания, с другого — путевое реле, которое управляет контактной системой включения светофоров. При свободном блок-участке ток от путевой батареи по рельсам замыкается через обмотку путевого реле, включая цепи разрешающего сигнала на светофоре. При вступлении первых колес поезда на рельсовую цепь путевое реле переключает на светофоре разрешающий сигнал на запрещающий. С помощью рельсовых цепей контролируют также целость рельса: в случае лопнувшего или изъятого рельса путевое реле выключается и на светофоре появляется красный сигнал.