Vlak v moderním pojetí je vytvořený a spřažený vlak , sestávající ze skupiny vozů s jednou nebo více provozními lokomotivami nebo motorovými vozy , které jej uvádějí do pohybu, a mající instalované signály (zvukové a viditelné), které označují jeho hlavu a konec . . Navíc na mnoha (včetně ruských) železnic dostává každý vlak specifické číslo, které vám umožňuje odlišit jej od ostatních vlaků. Mezi vlaky patří také lokomotivy bez vagónů, motorové vozy a speciální samohybná kolejová vozidla (například motorové vozy a motorové vozy ).neodnímatelný typ), odeslané na zátah s nainstalovanými signály [1] . Disciplína, která studuje vlaky a problémy související s jejich pohybem, se nazývá „ Trakce vlaku “.
Ačkoli je slovo „vlak“ tradičně spojováno s železniční dopravou , objevilo se mnohem dříve než první parní lokomotivy ( 1804 ). Takže podle Dahlova slovníku slovo „vlak“ pochází ze slova „výlet“ a původně znamenalo řadu vozíků jedoucích za sebou – v tomto smyslu se slovo zachovalo zejména ve spojení „ svatební vlak “ [ 2] .
Později, s rozvojem železniční dopravy, se pro ni začalo používat slovo „vlak“. Ve stejném Dahlově slovníku lze také najít následující definici: „Železniční vlak – kolik toho uveze parní lokomotiva, nebo co je spolu propojeno, do jednoho“. [2] Tato definice také zahrnuje skupinu vagonů spojených dohromady – vlak .
Definice uvedená ve slovníku Brockhaus a Efron již specifikuje přítomnost hnacích jednotek ve složení:
Vlak - vozy spřažené k jízdě po železnici. Obvykle se vlak skládá z řady vagónů řízených lokomotivou umístěnou v čele.
Jak upadalo používání vozidel tažených koňmi , slovo „vlak“ postupně ztrácelo svůj původní význam („řada vozíků“) a začalo být spojováno výhradně se železnicí.
Železniční vlak , formovaná a spřažená sestava vozů s jednou nebo více provozními lokomotivami nebo motorovými vozy, mající světelné a jiné identifikační signály [3]
Konečně Řád technického provozu železnic uvádí podobnou oficiální definici slova „vlak“, ale s následujícím upozorněním:
Za vlak se považují lokomotivy bez vozů, motorové vozy, motorové vozy a nesnímatelné vozy odeslané k odtahu.
V oficiálním pojetí tedy nelze každý vlak nazývat vlakem; přítomnost vagonů zase není podmínkou pro vlak.
Termíny, které mají ve svém názvu slovo nebo kořen „Vlak“, ale nespadají pod moderní definici vlaku:
27. září 1825 byla otevřena první veřejná železnice Stockton-Darlington . První vlak na něm vypravila parní lokomotiva Locomotion , jejíž jméno se později vžilo a následně se nejen parním lokomotivám, ale i dalším samohybným kolejovým vozidlům začalo říkat lokomotivy . 15. září 1830 byla otevřena první železniční trať Liverpool - Manchester , na které byl pohyb vlaků prováděn pouze lokomotivní trakcí a poprvé byl samotný pohyb vlaků zefektivněn zavedením jízdního řádu [11 ] [12] . 30. října (11. listopadu) 1837 byla otevřena železnice Carskoje Selo , která se stala první veřejnou železnicí v Ruské říši [13] .
Začíná se rýsovat organizace vlakové dopravy, včetně kromě jízdního řádu se zavádí i signalizace, kdy se vlaky začínají vymezovat v prostoru, a samotné lokomotivy jsou vybaveny návěstidly upozorňujícími na blížící se. Ve druhé polovině století začíná zdokonalování samotného vozového parku, včetně posilování parních lokomotiv, což umožňuje zvýšit hmotnost a rychlost vlaků, a místo dřevěných vagónů se používají kovové rámy. Kromě toho vznikají a začínají se zavádět pneumatické brzdy, které dále zvyšují bezpečnost provozu a objevují se první rychloměry lokomotiv , které mají schopnost zaznamenávat parametry pohybu. Ve Spojených státech a Rusku se staví největší železnice na světě – americká transkontinentální a transsibiřská železnice, resp. Koncem století se ve Spojených státech začalo zavádět automatické spřáhlo , které umožňovalo vyšší tažné síly, a tudíž neomezovalo další růst hmotnosti vlaků. Na ruských železnicích se automatické spřáhla hojně používají od 30. let 20. století.
V první čtvrtině 20. století se konstrukce kolejových vozidel stále zdokonalovala, včetně lokomotiv s pěti a více hnacími nápravami a ve 20. letech ovládl průmysl výrobu čtyřnápravových vozů s vyšší nosností. Na železnici si ale vedle parní trakce postupně získává oblibu zejména v městské dopravě trakce elektrická a v roce 1924 ruští inženýři testují první hlavní dieselové lokomotivy na světě . Do poloviny 20. století se konstrukce nových lokomotiv stále vyvíjela, zatímco konstrukce parních lokomotiv vyvrcholila v podobě skutečných obrů vydaných na počátku 40. let – Union Pacific Big Boy , vážících více než pět set tun. V té době však již bylo zřejmé, že konstrukce parních lokomotiv je zastaralá, a proto byla jejich výroba v řadě zemí od 50. let 20. století zastavena, čímž byl zahájen masivní přechod na dieselovou a elektrickou lokomotivní trakci, což dává významný zvýšení hmotnosti a rychlosti vlaků.
V klasickém smyslu je vlak řetězem vzájemně propojených „vozíků“ pohybujících se po dráze – jednotky kolejových vozidel . Existují kolejová vozidla bez vlastního pohonu - vozy používané k přepravě zboží a cestujících a samohybné - lokomotivy a motorové vozy , které uvádějí vlak do pohybu [14] .
Vůz je hlavní součástí vlaku, protože se v něm přepravuje zboží a cestující. Historie železničního vozu je srovnatelná s historií veškeré železniční dopravy a sahá až do 18. století , počínaje důlními vozy [15] . Stejně jako vozy měly i vozy samotné zpočátku jen pár náprav, ale byly relativně levné a snadno vyrobitelné. Následně byly vyměněny čtyřnápravové vozy, jejichž podvozek tvoří dva dvounápravové podvozky, což umožnilo výrazně snížit tuhý rozvor a zlepšit usazení vozů do zakřivených kolejí [16] . Korby raných vozů byly postaveny ze dřeva; v současnosti má naprostá většina vagonů celokovové karoserie, což zvyšuje bezpečnost. Podle funkčního určení se rozlišují osobní vozy a nákladní vozy [14] .
Osobní vozy se od sebe liší vnitřním uspořádáním: otevřené s místy k sezení nebo na spaní (druhé v postsovětském prostoru jsou známé jako vyhrazená sedadla ), kupé a spací (zvýšený komfort). Také vozový park osobních vozů zahrnuje zavazadla , poštu a poštovní zavazadla , stejně jako restaurace [17] [18] .
Nákladní vozy se dělí na univerzální , které jsou určeny k přepravě mnoha druhů zboží, a specializované , které jsou určeny k přepravě jednoho nebo dvou druhů zboží (například mléka ). Podle typu karoserie se univerzální vozy dělí na kryté vozy , gondolové vozy , plošiny a cisterny [19] .
VR silniční plošina naložená pražci . Zezadu jsou vidět dřevěné plošiny
Silniční cisterna JNR
Cisternový vůz silnice ČSD
K uvedení vlaku do pohybu je nezbytná samohybná kolejová vozidla. Jedním z jeho hlavních typů je lokomotiva , což je vůz s nainstalovaným motorem, kterých může být několik. Tento motor vytváří točivý moment na kolech, který se zase v důsledku interakce kol s kolejnicemi přeměňuje na tažnou sílu, jejímž přenosem prostřednictvím spojovacích zařízení je lokomotiva umístěná v hlavě vlaku uvádí do pohybu celý vlak ( viz schéma uspořádání ). Existují lokomotivy autonomní , které jsou vybaveny vlastním zdrojem energie, a neautonomní , ke kterým dochází k přenosu energie zvenčí – ve formě elektřiny přes dráty. Lokomotivy se také rozlišují podle typu služby: osobní , nákladní , nákladně-osobní , posunovací a průmyslové [28] .
V 19. století a v první polovině 20. století byla hlavním typem lokomotivy parní lokomotiva , jejíž motor byl parní stroj a zdrojem energie byl parní kotel . Vzhledem k tomu, že parní lokomotiva byla relativně jednoduchá, mohla být vyráběna v řadě strojírenských závodů , což přispělo k širokému využití železniční dopravy. Během dvousetleté historie (jednotlivé parní lokomotivy pokračují v provozu i ve 21. století ) byla konstrukce parní lokomotivy neustále modernizována za účelem zvýšení trakce, rychlosti a energetické účinnosti. Účinnost této lokomotivy však byla poměrně nízká - necelých 10 %, proto již v polovině 50. let byla výroba parních lokomotiv v řadě velkých zemí (USA, SSSR, Velká Británie) ukončena [29] .
Moderní autonomní lokomotivy využívají jako primární spalovací motory - dieselové ( dieselové lokomotivy ) nebo plynové turbíny ( plynové turbínové lokomotivy ). Protože takové motory mohou pracovat v omezeném rozsahu rychlostí otáčení, je k přenosu rotace na hnací kola zapotřebí mezilehlý převod - elektrický nebo hydraulický . Elektrický převod se skládá z generátoru a elektromotorů, hydraulický převod se skládá z kapalinových spojek , měničů momentu a hydraulických čerpadel . Hydraulický převod je lehčí a levnější, ale elektrický převod je spolehlivější a ekonomičtější. Na dieselových lokomotivách s nízkým výkonem se někdy používá mechanický převod. Nejrozšířenější lokomotivy s elektrickým převodem [30] [31] [14] [32] .
Primární stroj lze z lokomotivy zcela vyjmout a energii přenést na lokomotivu zvenčí - přes kontaktní síť . Právě na tomto principu funguje elektrická lokomotiva - neautonomní lokomotiva poháněná elektromotory. Elektrická lokomotiva přijímá elektřinu z kontaktní sítě přes sběrač proudu, který je pak přenášen na trakční motory a ty již uvádějí hnací nápravy do otáčení pomocí ozubeného soukolí. Hlavní výhodou elektrické lokomotivy oproti autonomním lokomotivám je faktická absence škodlivých emisí do ovzduší (pokud samozřejmě nepočítáme emise z elektráren ), což umožnilo převést veškerou městskou kolejovou dopravu na elektrickou trakci - tramvaje a metra , stejně jako jednokolejné vlaky. Kromě uvedených typů lokomotiv existují i jejich kombinace: elektrická lokomotiva , elektrická parní lokomotiva , tepelná parní lokomotiva a tak dále [33] .
EMD SD40-2 - hlavní dieselová lokomotiva severoamerických silnic
Siemens ES64U4 — nejrychlejší elektrická lokomotiva na světě (357 km/h)
Dalším typem samohybných kolejových vozidel je motorový vůz , který, jak již název napovídá, je automobil, ale vybavený motorem. Motorový vůz, stejně jako lokomotiva, pohání vlak, ale jeho prostor uvnitř skříně lze využít k přepravě užitečného nákladu. Motorové vozy, které mají relativně malou kapacitu, se rozšířily při přepravě malých objemů zboží nebo počtu cestujících, kdy se můžete omezit jen na několik vozů a není ekonomicky racionální používat lokomotivu jako trakci, např. , například v příměstské a vnitroměstské dopravě. Současně je možné tvořit malá stálá spřáhla, skládající se z motorových vozů a běžných; posledně jmenované se nazývají přívěsné vozy . Takové kolejové vozidlo se nazývá vícejednotkové a v některých referenčních knihách je dokonce označováno jako jiný druh, protože zaujímá mezipolohu mezi kolejovými vozidly s vlastním pohonem a bez vlastního pohonu. Stejně jako u lokomotiv i rané motorové vozy využívaly parní elektrárnu ( locomotive-cars ), kterou ve 20. století nahradil spalovací motor ( dieselové vlaky ) a elektrický pohon ( elektrické vlaky ) [34] [35] [36] . Pro osobní dopravu jsou až na výjimky využívány motorové vozy, i když existují francouzské TGV La Poste a britské dieselové nákladní vlaky MPV ..
Některé vozy vícejednotkových vlaků jsou vybaveny řídícími kabinami; nazývají se hlavou , protože mohou být umístěny vpředu. Ale protože kabina zabírá užitečný prostor uvnitř karoserie, často se neinstaluje na mezilehlé vozy , i když tyto vozy v důsledku toho nemohou fungovat samostatně. Schéma uspořádání přívěsů a motorových vozů ve vícejednotkovém vlaku je odlišné a hlavní vozy mohou být přívěsné i motorové. Přívěsné vozy jsou levnější než motorové vozy, ale nárůst jejich počtu oproti motorovým vozům snižuje zrychlení při rozjezdu, což je důležité zejména pro takové druhy dopravy, jako je metro s velkým počtem zastávek. V těchto případech se vlak skládá pouze z motorových vozů [34] [36] [37] .
Za zmínku stojí samostatně motorové nákladní vozy, které se rozšířily v průmyslové dopravě, zejména v lomech. Železniční tratě v lomech mají často prudké sklony a v tomto případě je potřeba dostatečně velká tažná síla pro vyjetí vlaku z několika desítek naložených vagónů. V tomto případě vybavení několika těchto vozů motory poháněnými lokomotivou umožňuje zvýšit celkovou tažnou sílu. Tento druh dopravy se nazývá hnací vozidlo [38] [39] .
Švýcarská příměstská lokomotiva vagón
Australský příměstský vlak
Britský nákladní dieselový vlak
Tažná jednotka v lomu Michajlovský GOK
Vlak lze uvést do pohybu bez přenosu trakce z motoru na kolo a dále na kolejnici. Takže v lineárním motoru se elektřina přímo přeměňuje na energii translačního pohybu - vlak se pohybuje v důsledku interakce magnetických polí induktoru a kovového pásku. Induktor může být umístěn jak v nadjezdu, tak na kolejových vozidlech. Takový motor se používá ve vlacích s magnetickým zavěšením ( maglev ), stejně jako v jednokolejné dopravě. [40] Kromě toho se ve dvacátém století prováděly experimenty s použitím leteckých motorů ( vrtule , proudový motor ) pro trakci vlaků, ale byly určeny především ke studiu interakce kolejových vozidel a kolejnic při vysokých rychlostech [41] .
V současné době, kdy se hmotnost (hmotnost) vlaků pohybuje v řádech tisíců či dokonce desítek tisíc tun, je již možné předem určit parametry vlaku, včetně výběru optimální hmotnosti vlaku pro danou lokomotivu, nebo naopak výběru potřebné lokomotivy pro daný zátěžový vlak. Již ve fázi návrhu je možné určit délku vlaku, počet vozů a lokomotiv v něm a jejich rozložení podle složení a také způsoby jízdy vlaku po různých úsecích trati. Hmotnost vlaku je jedním z nejdůležitějších parametrů, protože určuje nosnost úseků, tedy kolik cestujících nebo zboží bude přepraveno mezi stanicemi za určitý čas (nejčastěji - 1 den). Zvýšení hmotnosti vlaku umožňuje nejen zvýšit tento parametr, ale také snížit náklady na dopravu. Nadměrný nárůst hmotnosti vlaku zároveň vede k přetěžování lokomotiv a předčasnému selhání jejich zařízení [42] [43] [44] .
Určení hmotnosti vlaku vyžaduje poměrně velké množství dat, zejména sklony trati a parametry lokomotivy. Například vypočtená hmotnost vlaku pro osminápravovou elektrickou lokomotivu VL80 při stoupání 5 ‰ (0,5 %) je asi 8000 tun a při stoupání 10 ‰ (1 %) - 4100 tun. hmotnost vlaku se zvyšuje změkčením profilu trati nebo zvýšením počtu lokomotiv. Pokud jsou ale nejprudší stoupání trati krátká, pak lze k jejich projetí využít kinetickou energii vlaku, což také umožňuje zvýšit hmotnost, i když výpočty jsou komplikovanější. Dále se kontroluje hmotnost vlaku podle takových podmínek, jako je pevnost spojovacích zařízení (na silnicích SNS je to automatické spřáhlo SA-3 ) a možnost rozjezdu vlaku z místa. Poté, když znáte přibližný podíl každého typu vozů ve vlaku, určete počet vozů ve vlaku. Při znalosti délek vozů a lokomotiv je určena délka celého vlaku, která se již kontroluje pro stanici povolenou podmínkami umístění na přijímacích kolejích, protože pokud je tento ukazatel překročen, vlak bude jednoduše částečně na druhé koleji (stačí připomenout film " Hlavní trať ", kde přejímka vlaku je zvětšená délka na kratší cestě vedla k tragédii). Výběr lokomotivy pro řízení vlaku závisí také na velkém množství parametrů [42] [43] [45] [46] .
Ve skutečnosti jsou výpočty vlaků poměrně důležité, protože chyby vzniklé již ve fázi návrhu mohou později zůstat v praxi nepovšimnuty. Příkladem je vlakové neštěstí , ke kterému došlo 12. května 1989 ve městě San Bernardino ( Kalifornie , USA ), kdy ještě při zjišťování hmotnosti vlaku pracovník provádějící výpočty určil zatížení vagónů prakticky „ okem“. Tyto výpočty nebyly překontrolovány a celková hmotnost vlaku byla stanovena na 6151 tun, přičemž ve skutečnosti to bylo 8965 tun, tedy jedenapůlkrát více. Dále šest dieselových lokomotiv řídilo tento vlak přes San Gabriel Ridge , z nichž jedna byla vypnuta. Stoupání bylo úspěšně překonáno a následně při sjezdu strojvedoucí použil reostatické brzdění na lokomotivách. Ale elektrické brzdy fungovaly pouze na třech lokomotivách, když bylo pro skutečnou hmotnost vyžadováno všech šest. V důsledku toho rychlost brzy přesáhla 30 mph (50 km/h), takže byly použity vzduchové brzdy. Protože však strojník neznal skutečnou hmotnost vlaku, postupně zvyšoval brzdný tlak, což způsobilo rychlé přehřátí a selhání brzd. Nekontrolovaný vlak zrychlil na rychlost přes 100 mph (160 km/h), načež vykolejil u San Bernardina a narazil do obytných budov [47] .
Základem klasického vlaku je vlak - skupina vagónů spojených dohromady. Tvorba skladby se provádí na stanicích , především seřaďovacích stanicích, zatímco ostatní skladby jsou často rozpuštěny [48] . Vozy lze přesouvat z vlaku na vlak pomocí malých lokomotiv, ale u velkého počtu vlaků to vyžaduje značné množství času. Proto se rozšířila výkonnější metoda - použití seřaďovacího hrbolu , což je, jak název napovídá, hrb, na který je nasunut deformovatelný vlak, po kterém se dříve odpojené vagóny (řeže) samy kutálejí dolů. svahu, přičemž obsluha je pouze promptně převede na požadovaný způsob, stejně jako pomocí speciálních retardérů sníží rychlost řezů na přijatelnou úroveň. Moderní hrbiště lze automatizovat, když proces rozmístění vozů po kolejích i jejich zpomalení na požadovanou rychlost řídí počítač [49] . Díky tomu lze za hodinu odbavit přibližně 7 vlaků, to znamená, že rozpuštění jednoho vlaku trvá v průměru méně než 9 minut [50] .
Stojí za zvážení, že nestačí jen sestavit skupinu vagónů a řetězit je dohromady. Pokud jsou před vlakem prázdné vozy a v zádi naložené vozy, pak při brzdění v důsledku nerovnoměrného chodu brzd je pravděpodobné, že těžší zadní část vlaku vletí do lehčí přední části, jako Výsledkem je, že lehká auta mohou být vytlačena a při vykolejení vypadnou z cesty. Rovněž z bezpečnostních důvodů nelze do osobních vlaků zařazovat nákladní vozy s nebezpečnými věcmi a za vozy s hořlavými věcmi nelze zařazovat vozy s výbušninami. Výbušné vozy jsou nejbezpečněji umístěny v ocasu a odděleny od zbytku vlaku několika krycími vozy (například prázdnými nákladními vozy). Zároveň se při formování skladeb počítá s tím, že budou následně rozpuštěny. Pokud jsou tedy vozy posílány do různých stanic, pak se je snaží spojit do skupin tak, aby vozy mířící do stejné stanice byly spojeny dohromady [51] .
Vozový park je kontrolován speciálními pracovníky (inspektory), aby bylo možné identifikovat chyby v konstrukci vozů nebo porušení při přepravě zboží, protože to může ohrozit pohyb a dokonce vést k havárii. Po připojení lokomotivy k vagónům se kontroluje činnost brzd na celém vlaku, protože při poruše nebo vyřazení některé z brzd se může vlak vymknout kontrole na cestě z kopce. V případě absence připomínek jsou vystaveny doklady k vlaku a je dáno svolení k následování [52] [53] . V procesu sledování se také provádí dodatečná kontrola účinnosti brzd, během které je vlak zabrzděn, aby se rychlost snížila o určitou hodnotu, přičemž skutečná brzdná dráha by neměla překročit vypočítanou dráhu.
Klasifikace vlaků je velmi různorodá, včetně povahy nákladu, hmotnosti, délky, rychlosti atd. [54] [1] . Mohou být podmíněně rozděleny podle následujících kritérií:
Podle povahy nákladuPoužívá se zpravidla u osobních vlaků, které se liší celoročním , letním a jednorázovým [64]
Podle délkyV tomto případě se takové vlaky rozlišují jako dlouhé vlaky, jejichž délka je vyšší než norma stanovená jízdním řádem na trase, a zvýšená délka , jejichž délka přesahuje určitou hodnotu (v Rusku - 20 vozů pro cestující vlaky a 350 náprav [87 standardních vozů] pro nákladní vlaky). Také zde lze přičíst spojené vlaky , kdy je spřaženo několik vlaků najednou [54] .
Podle hmotnostiAnalogicky s délkou se v tomto případě rozlišují supertěžké vlaky a zvýšená hmotnost . V Rusku spadají nákladní vlaky o hmotnosti přes 6 000 tun pod koncept vlaků s nadváhou [54] .
Podle povahy službyŽelezniční doprava provádí velký objem dopravy, ale vlak nemůže fyzicky přepravit tento objem najednou, protože jeho velikost a tím i hmotnost je omezena možností stanic jej umístit na vedlejší kolej a zpracovat (nakládka a vykládka ). V osobní dopravě hraje roli i denní nerovnoměrnost provozu, kdy ve špičce výrazně narůstá objem osobní dopravy, což vede k počtu vlaků. Železnice proto musí umět projet velké množství vlaků a samy vlaky musí dodávat zboží dostatečně rychle, tedy vysokou traťovou rychlostí, aby mohly konkurovat ostatním druhům dopravy. Vlaky navíc musí také následovat v nějakém intervalu, aby v případě nehody jednoho z nich vlak, který jede za ním, stihl zastavit [68] .
Aby bylo možné tento proud vlaků zorganizovat, na hlavních tratích, vycházejících již ze silnic Liverpool - Manchester (1830) a Petrohrad - Moskva (1851), byl zaveden jízdní řád , který určuje, kde a kdy má který vlak jet. A moderní jízdní řády jsou plánem nejen pro vlastní jízdu vlaků včetně křižovatek a vleček (na jednokolejných drahách ), ale i pro celou provozní činnost dráhy, včetně jízdních řádů práce kolejových vozidel a osob. , zpracování vagónů na nádražích a dokonce i velikost vlaků. Kromě toho budou zajištěna i „okna“ pro opravné a stavební práce na kolejích. S ohledem na důležitost jízdního řádu není dovoleno jeho porušení [69] [70] .
Pro organizaci pohybu podle tohoto jízdního řádu dostává každý vlak číslo a v závislosti na směru může být sudé nebo liché (číslo je možné během cesty měnit). Také podle rozsahu, od kterého se číslo nachází, můžete určit, o jaký vlak se jedná: příměstský, rychlý, ekonomický nebo dokonce samostatnou lokomotivu [69] [70] . Kromě čísla lze každému nákladnímu vlaku ve stanici vzniku přiřadit specifický index, který se až do stanice rozvozu nemění. Pokud vlak není jízdním řádem zajištěn, je mu číslo přiděleno při přidělení [71] . V metru je pro zjednodušení organizace dopravy každému vlaku, který na trati jezdí, přiděleno číslo trasy, které zase odpovídá jízdnímu řádu vlaku na celý den [68] .
Každý vlak obsluhuje skupina speciálních pracovníků - lokomotivní brigáda . Senior v této brigádě je strojvedoucí , také přímo řídí vlak a dohlíží na bezpečnost trati. Součástí lokomotivního týmu je také pomocník strojvedoucího , který stejně jako strojvedoucí dohlíží na bezpečnost trati a také pravidelně na pokyn strojvedoucího vizuálně kontroluje činnost některých zařízení své lokomotivy nebo soupravového vlaku. U parní trakce byl do lokomotivní čety zařazen i topič a na osobních jednotkových vlacích průvodčí [* 3] . Na osobních vlacích je také praxe, kdy strojvedoucí řídí vlak sám, bez asistenta („práce v jedné osobě“). Tento způsob je běžný zejména v městské dopravě – metro a tramvaj . Při vícenásobné trakci , stejně jako při použití tlačníku , je počet lokomotivních čet roven počtu lokomotiv, ale strojvedoucí pomocných lokomotiv jsou přímo podřízeni strojvedoucímu vedoucí (první ve směru jízdy) lokomotivy [ 72] [71] .
U dálkových osobních vlaků nemůže lokomotivní četa sledovat celý vlak a obsluhovat cestující, proto je jmenována vlaková četa , kterou tvoří přednosta vlaku, vlakový elektrikář a průvodčí [61] . Jídelní vozy a poštovní vozy obsluhují také specializovaní pracovníci. K užitkovým vlakům lze přiřadit vedoucího práce nebo jeho zplnomocněného zástupce a vlakům, s nimiž se provádějí manévry, lze přiřadit překladače vlaků [71] .
V prvních letech na železnici byly vlaky odděleny časovými intervaly. Tato metoda však rychle ukázala svou neefektivnost, a tak se začalo využívat prostorové diferenciace [73] . Nejprve směl na úseku mezi dvěma stanicemi (průjezd) jet pouze jeden vlak, k jehož ovládání začaly využívat nejprve semafory jako na lodích a později - semafory . V normální poloze ukazuje semafor zákazový signál a provoz je povolen pouze v případě, že je jízdní pruh za ním volný. Když už délka jednoho stupně byla dostatečně dlouhá na oddělení a začala omezovat pohyb, začalo se jeviště dělit na několik segmentů - blokových sekcí . Délka úseku bloku závisí na vypočtených intervalech mezi projíždějícími vlaky, profilu trati, rychlostech, hmotnosti a délce vlaků a také účinnosti brzd. Obvykle blokové úseky o délce 1 kilometru. První semafory ukazovaly pouze povolovací a zákazové signály, ale moderní semafory již dokážou ukázat, kolik blokových úseků před sebou je volných, díky čemuž mohou řidiči předem znát situaci na trase, a proto, pokud je to možné a nutné, vlaky řídit. při vyšších rychlostech [74] [75 ] [76] . Protože je však pro strojvedoucího někdy obtížné vidět na semafor, což je důležité zejména pro vysokorychlostní provoz , pak se automatická signalizace lokomotivy značně rozšířila . V tomto případě je v kabině řidiče umístěn malý semafor, který duplikuje indikace semaforu umístěného vpředu na kolejích. Signál o odečtech semaforu vstupuje do kabiny přes cestu ve formě šifrovaného signálu [77] .
Aby byl dodržen stanovený jízdní řád vlaků, je nutná kontrola. Za tímto účelem je železniční trať rozdělena na určité úseky (obvykle 100-150 km) - úseky , z nichž každý má přiděleného vedoucího - výpravčího . Tento zaměstnanec je povinen za pomoci všech technických prostředků, které má k dispozici, zajistit plnění jízdního řádu vlaků, a pokud dojde k porušení jízdního řádu, zařadit zpět do jízdního řádu pozdní vlaky, u kterých může regulovat pohyb ostatních vlaků. Proto podléhají příkazy výpravčího bezpodmínečně. Kromě toho strojvedoucí a ostatní zaměstnanci obsluhující vlaky podléhají také pokynům výpravčích , kteří zase podléhají také výpravčímu [68] [78] .
Energie vlaku je kombinací výrobních a energeticky náročných zařízení a zároveň systémů, které zajišťují provoz. Hlavní objem energie spotřebované vlakem je využit pro trakci, tedy uvedení vlaku do pohybu (viz výše o samohybných kolejových vozidlech). Část energie je spotřebována pomocnými systémy, včetně systémů vytápění, osvětlení a ventilace osobních automobilů [79] .
Většina z nich (osvětlení, vytápění , větrání , vaření v jídelních vozech ) využívá k provozu elektřinu. Jedním z jeho zdrojů je autonomní napájecí systém, který zahrnuje elektrický generátor a baterii . DC generátor je poháněn od nápravy dvojkolí přes řemenový nebo kardanový pohon. Napětí na generátoru je 50 V a jeho výkon je asi 10 kW.
Pokud je vůz vybaven klimatizací, napětí na generátoru je 110 V a jeho výkon může dosáhnout 30 kW. V tomto případě se častěji používá alternátor a usměrňovač . Pro získání střídavého proudu (pro napájení zářivek , rádiových zařízení , zásuvek pro připojení elektrických holicích strojků a jiných nízkoenergetických zařízení) se používají strojní nebo polovodičové měniče stejnosměrného proudu na střídavý proud. Baterie je navržena tak, aby zálohovala generátor při nízkých rychlostech a také vnímá špičky zatížení. Hlavní nevýhodou takového systému je zvýšení odporu proti pohybu až o 10 % [80] .
Na vysokorychlostních a vysokorychlostních vlacích se k zásobování vlaku elektřinou používá motorový vůz . Je vybavena dieselagregátem a je instalována hlavně v přední části vlaku, hned za lokomotivou (na rychlovlacích Avrora a Nevsky Express je instalována v zadní části vlaku). U dieselových vlaků se pro generování nízkého napětí používají pomocné generátory, které jsou poháněny dieselagregátem . U stejnosměrných elektrických vlaků je generátor umístěn na stejné hřídeli jako dynamotor , umístěný pod vozem, a často se také používají vysokonapěťové polovodičové měniče. Na střídavých elektrických vlacích se nízké napětí získává z trakčního transformátoru, kde se napětí kontaktní sítě sníží na požadovanou úroveň (asi 220 V). Dále je jednofázový proud v měniči stroje přeměněn na třífázový. Usměrňovače se používají k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud. Na vozech metra jsou ovládací a osvětlovací obvody napájeny z baterie (nabíjí se také z kontaktní kolejnice přes sadu odporů ), nebo ze statického měniče [80] .
K napájení topných okruhů je potřeba vysoké napětí (na hlavních kolejích - cca 3000 V), které přichází z lokomotivy. U stejnosměrné elektrické lokomotivy je výkon ve vlakovém topném okruhu přímo z kontaktní sítě , u střídavé elektrické lokomotivy je napětí kontaktní sítě (25 kV) pomocí přídavného vinutí na trakčním transformátoru. snížena na 3 kV, po které vstupuje do topného okruhu. Dieselová lokomotiva může být vybavena speciálním generátorem, který generuje napětí 3 kV; jinak jsou osobní automobily vytápěny palivem (uhlí, dříví, rašelina). Ve vozech metra provozovaných na otevřeném prostranství (například linka Filevskaja moskevského metra ), stejně jako v tramvajových vozech, jsou elektrické pece připojeny přímo ke kontaktní síti (nebo ke kontaktní kolejnici ). Vysoké napětí může pocházet také nejen z lokomotivy, ale také z vozu elektrárny. Často lze z lokomotivy do vozů přivádět i nízké napětí - pro napájení osvětlovacích obvodů, ventilace apod., což umožňuje nepoužívat autonomní napájecí systém [80] .
Na chladírenských vozech vyžaduje provoz chladicích jednotek také elektřinu. K jeho získání se používají dieselagregáty, které jsou umístěny buď na voze samotném, nebo na samostatné auto-elektrárně a často jsou do auto-elektrárny převáděny i chladicí jednotky [80] .
Moderní vlaky mohou vážit tisíce nebo i desítky tisíc tun, které se po kolejích pohybují značnou rychlostí, která u rychlovlaků může dosahovat i přes 300 km/h. Výsledkem je, že vlak má obrovskou kinetickou energii (jen si vzpomeňte na děj filmů o rozjetých vlacích, jako je „ Nekontrolovaný “), přestože se pohybuje zpravidla na hladkých kovových kolech na hladkých kolejnicích. A v této situaci je důležitá účinnost brzd, protože ty určují, jak dlouhá bude brzdná dráha .
Železniční brzdy se odlišují způsobem generování brzdné síly [81] [82] .
Nejrozšířenější jsou třecí brzdy , které k vytvoření brzdného účinku využívají třecí síly vznikající přitlačením destiček na kovový povrch kola nebo brzdového kotouče . U raných vlaků byly bloky lisovány ručně speciálními pracovníky - brzdaři . V tomto případě však účinnost brzdění závisela na fyzické síle pracovníků a rychlost odezvy byla poměrně nízká. Proto se v současnosti ruční brzdy používají pouze jako parkovací brzdy . Již v roce 1869 byly brzdiče nahrazeny stlačeným vzduchem , který je vytvářen kompresorovými jednotkami a skladován v hlavních nádržích . Pod tlakem několika atmosfér (při normálním provozním brzdění - asi dvě) se tento stlačený vzduch z nádrží přes brzdové potrubí dostane do brzdových válců a poté přes táhlo způsobí, že destičky jsou silou přitlačeny ke kolům nebo brzdovým kotoučům. několika tun. V roce 1872 George Westinghouse dokončil návrh pneumatické brzdy a vytvořil automatickou brzdu , která okamžitě použije nouzové brzdění, když se přeruší vedení, například když se přeruší vlak. Také vzduchové brzdy zpočátku neměly schopnost regulovat tlak vzduchu v brzdových válcích, a tím i brzdnou sílu. Následně vznikly pneumatické brzdy, které to již umožňovaly. Zejména tento typ brzdového systému Ivana Matrosova používaný na železnicích v postsovětském prostoru , který byl používán od počátku 30. let 20. století. Dalším konstrukčním vylepšením byla elektropneumatická brzda , která využívá elektrické ovládání přívodu vzduchu do válců, díky čemuž jsou brzdy na celém vlaku aktivovány téměř současně (při čistě pneumatickém brzdění se vzduchová vlna pohybuje rychlostí zvuku , tedy s určitým zpožděním), což je důležité zejména u dlouhých nákladních vlaků, ale i osobních vlaků [81] [83] [84] [85] [86] .
Hlavní nevýhodou pneumatických brzd je to, že brzdný účinek závisí také na třecí síle kol na kolejích, i když ty mohou být znečištěny. Navíc při nesprávném použití vzduchových brzd se kola mohou zaseknout; v tomto případě může dojít k poškození povrchu běhounu (přítok nebo broušení kovu). Proto existují třecí brzdy, u kterých jsou brzdové destičky přitlačovány přímo ke kolejnicím a brzdný účinek je vytvářen magnetickým polem, pro které jsou destičky ( botky ) vybaveny induktory , čímž se mění v elektromagnet . Tento typ brzdy se nazývá magnetická kolejnicová brzda (Electromagnetic Rail Brake) a je velmi účinná zejména při vysokých rychlostech. Používá se u rychlovlaků, průmyslové dopravy a zejména tramvají [87] .
Při dynamickém brzdění je brzdný účinek vytvářen použitím motoru, čímž nedochází k opotřebení brzdových destiček [82] . Značná část trakčních kolejových vozidel je vybavena elektrickými trakčními motory , které jsou reverzibilní , to znamená, že je lze použít jako elektrické generátory , čímž přeměňují kinetickou a potenciální energii vlaku na energii elektrickou . Jedná se o elektrické brzdění a podle způsobu využití vyrobené elektřiny se rozlišuje rekuperační brzdění , kdy tato energie nabíjí trakční baterii (obdobný princip využívá hybridní vůz ) nebo je dodávána prostřednictvím kontaktní sítě (u kontaktních elektrických lokomotiv a el . vlaky ) dalším spotřebitelům (například další vlaky na místě), reostatické , kdy se elektrická energie přeměňuje na tepelnou energii ve speciálních rezistorech (reostatech) , a také regeneračně-reostatické , ve kterých se oba tyto typy kombinují ( např. například při vysokých rychlostech - regenerativní brzdění a při nižších rychlostech - reostatické) [88] .
Ve vlacích lze využít i zpětného brzdění , tedy vypnutím motoru. Jednoduše řečeno, řidič při tomto brzdění přeřadí motor na zpátečku. Takovéto brzdění bylo použito i na parních lokomotivách ( kontraparní ), kde se ukázalo jako poměrně účinné. Je možné jej použít jak na kolejových vozidlech, tak i na elektrických trakčních motorech, je však třeba mít na paměti, že protiproudý režim ( protiproud ) u elektrických strojů se blíží nouzovému stavu, a proto jej lze použít pouze při nízkých rychlostech. Přesto tento typ brzdění našel uplatnění na střídavých elektrických lokomotivách s pulzní regulací, včetně nejvýkonnějších sériově vyráběných lokomotiv v SSSR - VL85 [88] .
Na vysokorychlostních vlacích lze použít vzduchovou brzdu , jako v letectví . K tomu jsou vozy vybaveny výsuvnými klapkami, které se při brzdění vysouvají, působí podobně jako spoilery u letadel [82] . Taková brzda se používá na japonských elektrických vlacích Fastech 360 a kvůli tvaru štítů byl tento elektrický vlak přezdíván " Sinkansen s kočičíma ušima ".
K zajištění bezpečnosti pohybu potřebuje vlak návěstidla, která by předem upozornila na jeho přiblížení a mohla by také varovat, kterým směrem se ubírá. Kromě toho si může strojvedoucí pomocí zvukových signálů vyměňovat informace s pracovníky na kolejích, včetně zadávání příkazů sestavovačům vlaků a kontrolorům vagonů [89] .
Nutnost varovat před blížícím se vlakem se ukázala již při otevření první železniční tratě - silnice Liverpool - Manchester , kdy téhož dne přejela slavná parní lokomotiva Rocket MP Williama Huskissona , v důsledku čehož poslední zemřel o několik hodin později. K vydávání zvukových signálů u prvních lokomotiv se používaly zvonky , které byly později nahrazeny píšťalami a tyfony s pneumatickým pohonem (parní (u parních lokomotiv) nebo stlačený vzduch). Píšťaly jsou navrženy tak, aby vydávaly signály nízké hlasitosti, typhony - pro signály vysoké hlasitosti. Normální hladina zvuku tajfonového signálu na vzdálenost 5 metrů je asi 120 dB při tónové frekvenci 360-380 Hz a hvizdový signál na vzdálenost 5 metrů má hladinu zvuku 105 dB při základní frekvenci asi 1200 Hz [* 4] . Signály s vysokou hlasitostí by měly být spolehlivě slyšitelné v rámci brzdné dráhy, to znamená na vzdálenost do kilometru i více, ale v hranicích sídel se používají jen zřídka, jen aby se předešlo incidentům, jako je sražení člověka [89 ] .
Zvukové signály se rozlišují podle počtu a trvání signálů. Například tři krátká pípnutí mají význam „Stop“ a jedno dlouhé – „Odjezd vlaku“ [90] .
Signál | Význam | Kdy se podává |
---|---|---|
3 krátké | "Stop" | U vjezdu na signál zákazu. |
Signál tečky | Podává se po úplném zastavení vlaku. | |
jeden dlouhý | "Jeďte vlakem" | Když vlak odjíždí. |
Varovný signál | Při najíždění na přejezdy, tunely, nástupiště pro cestující, zatáčky, místa práce na trati. Při sledování za snížené viditelnosti (sněhová vánice, mlha atd.). Aby nedošlo ke střetu s lidmi. Když se vlaky setkávají na dvoukolejných úsecích: první návěstidlo - když se blíží protijedoucí vlak, druhé - když se blíží jeho ocasní část. | |
Jeden krátký, jeden dlouhý | Upozornění při sledování nesprávné cesty [*5] | Ve stejných případech jako obvyklé oznámení. |
signál bdělosti | Když vlak přijede do stanice na špatné koleji. Při přibližování se k semaforu se zákazovou signalizací, pokud je povoleno jej sledovat. Při sledování semaforu se zákazovou nebo nesrozumitelnou indikací. |
Viditelná vlaková návěstidla jsou navržena tak, aby indikovala hlavu a konec vlaku, to znamená, že ukazují, kterým směrem jede. Mezi viditelné signály patří také světlomet , který ukazuje hlavu vlaku; lze jej doplnit světlomety. Ocasní část vlaku bývá označena červenými světly nebo červeným kotoučem s odrazkou [92] .
Pro zvýšení bezpečnosti jsou vlaky vybaveny různými přístroji a zařízeními, z nichž většina je umístěna v kabině strojvedoucího. Pro ovládání návěstidel semaforů je vlak vybaven ALS - automatickou lokomotivní signalizací . Čte z cesty speciální signály přicházející ze semaforu vpředu , dešifruje je a duplikuje signály semaforu před sebou na mini semaforu (lokomotivní semafor) umístěném v kabině. Pro kontrolu bdělosti řidiče slouží tzv. madlo bdělosti (RB, konstrukčně je vyrobeno ve formě tlačítka nebo pedálu). Při změně indikace na návěstidle lokomotivy a také v případě, že strojvedoucí delší dobu nezměnil polohu ovladačů trakce a brzdy, zazní zvukový signál, který je často duplikován světelným signálem (v některých případech např. světelný signál se rozsvítí před zvukovým signálem). Jakmile řidič uslyší zvukový signál (nebo uvidí světelný signál), musí okamžitě stisknout RB; jinak se po určité době (5-10 s) automaticky aktivuje nouzové brzdění. Periodická kontrola bdělosti se také provádí, když se vlak blíží k semaforu s indikací zákazu. Často se ke kontrole bdělosti řidiče používají senzory, které měří jeho fyziologické údaje (puls, tlak, záklon hlavy) [71] [93] [77] .
Pro regulaci rychlosti v kabině je instalován mechanický rychloměr. ALS a rychloměr spolu neustále interagují: například v případě semaforu s červeným světlem při rychlosti nad 20 km / h bude fungovat nouzové brzdění. Rychloměr lokomotivy navíc funguje jako černá skříňka [94] . V jeho horní části je instalována papírová páska, na které je zaznamenávána řada parametrů: čas, rychlost, ujetá vzdálenost, tlak v tlakovém a brzdovém potrubí a také v brzdovém válci, údaje na semaforu lokomotivy. V současné době ruský vozový park nahrazuje ALS a rychloměr za KLUB (integrované zabezpečovací zařízení lokomotivy). Plní funkce rychloměru a ALS a také řídí rychlost [77] [95] .
Pro sledování stavu zařízení se používají různé senzory a relé (boxovací relé, přetěžovací relé), jejichž signální světla se zobrazují na konzole řidiče. Osobní vlaky jsou vybaveny požárními hlásiči, jejichž hlásiče jsou umístěny v salonech a vestibulech. Pro ovládání pojezdu vagónů a lokomotiv jsou na kolejišti umístěny různé senzory. Umožňují odhalit mnoho závad, včetně: přehřívání nápravové skříně, poškození podvozku, porušení velikosti. Bezpečnost provozu, snížením zatížení strojvedoucího, zvyšuje i SAVP - systém automatického vedení vlaku (strojvedoucího). V současné době je většina souprav metra řízena automatizací, na příměstských elektrických vlacích se využívá především k výzvám (upozorňuje na rychlostní limity, semafory a také oznamuje zastávky) [95] [96] .
Pro výměnu informací mezi strojvedoucími a výpravčími, výpravčími, sestavovateli vlaků i mezi sebou navzájem jsou vlaky vybaveny radiokomunikačními zařízeními . V závislosti na druhu práce se na metru a hlavních drahách používají dva typy radiokomunikací - vlakové a posunovací. První slouží k výměně informací mezi strojvedoucími a výpravčími i mezi sebou navzájem, druhý slouží k výměně informací o osobě ve službě na centralizačním stanovišti s strojvedoucím a překladači vlaků při manévrech [97] [98] .
Rádiová komunikace funguje v simplexním režimu se skupinovým voláním v nejběžnějších hektometrových (~ 2 MHz) a metrových (~ 151-156 MHz) pásmech. Vzhledem k tomu, že úroveň rušení v oblasti hektometrů je poměrně vysoká, pro získání dobrého signálu jsou podél železniční trati taženy vodicí dráty, které mohou být umístěny na podpěrách kontaktní sítě nebo na podpěrách nadzemních komunikačních vedení. . Na hlavních tratích probíhá radiová komunikace strojvedoucích s výpravčími prostřednictvím vlakové výpravčí rádiové komunikace na decimetrovém pásmu (330 MHz, v zahraničí - až 450 MHz), přičemž vlaková slouží ke vzájemné komunikaci strojvedoucích. , s výpravčími, i s přednostou vlaku (u osobních vlaků). V řídicí kabině jsou instalovány lokomotivní radiostanice, často se dvěma panely (zvlášť pro strojvedoucího a zvlášť pro jeho pomocníka ) [97] [99] .
Na osobních jednotkových vlacích je instalován interkom, který se provádí pomocí drátěného vedení. Tento systém je určen k předávání zpráv cestujícím v kabině a také k výměně informací mezi členy posádky lokomotivy (strojvedoucí s asistentem nebo průvodčím ) umístěnými v různých kabinách. Pro nouzovou komunikaci mezi cestujícími a řidičem je určen komunikační systém mezi cestujícím a řidičem, jehož domovní telefony jsou umístěny v prostorech pro cestující. Často se komunikační systémy „řidič-cestující“ a „cestující-řidič“ spojují do jednoho celku [100] .
Tematické stránky | |
---|---|
Slovníky a encyklopedie | |
V bibliografických katalozích |
|
vlaků | Kategorie|
---|---|
Pravidelný |
|
Mimořádný | |
Pro speciální požadavky | |
Zastaralé kategorie |