Влияние гидрометеорологических условий на деятельность основных служб железнодорожного транспорта




Многие явления погоды в отдельности или совокупности с другими приводят не только к сбоям, но могут временно парализовать работу станций узлов и даже целых направлений.

К метеорологическим явлениям относятся туманы, грозы, гололедно-изморозевые явления, снегопады, дожди, метели, пыльные бури и т.д. Основным и определяющим условием успешной работы железнодорожного транспорта в сложных погодных условиях в первую очередь является:

  1. понимание работниками железнодорожного транспорта сущности влияния погодных условий на деятельность его основных служб,
  2. получение характеристик метеорологических величин, которые могут быть использованы гидрометеорологами для составления специализированных прогнозов погоды и штормовых предупреждений, а руководителями предприятий - для заблаговременной организации работы предприятий в сложных условиях погоды,
  3. определение специализированных климатических характеристик для долговременного планирования различных работ, проектирования и строительства железных дорог и различных железнодорожных объектов.

Влияние метеорологических факторов на объекты службы пути

Рассматривая влияние метеорологических факторов на работу основных служб железнодорожного транспорта выделим, что наиболее подвержена влиянию погодных условий служба пути, так как все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение, искусственные сооружения) в период всей своей службы находятся под открытым небом и испытывают большие статические и динамические нагрузки.

1. Снегопады

Одним из наиболее опасных явлений погоды можно считать снегопады и метели, так как большая часть эксплуатационной длины железных дорог страны подвержена их влиянию.

Со снегопадами на перегонах путейцы справляются без особых затруднений. Наиболее опасны снегопады станциям и узлам, так как постоянная занятость станционных путей подвижным составом осложняет использование снегоуборочной техники. Кроме этого, на крупных станциях и узлах централизованное управление осуществляется сотнями стрелочных переводов.

Продолжительность рабочей смены на железнодорожном транспорте, как правило, составляет 12 часов, поэтому количество снега, опасного станциям, оценивают как количество снега, выпавшего за рабочую смену, т.е. за 12 часов.

Практика показывает, что выпадение снега до 5 см за смену при слабом ветре и отсутствии снежного покрова к сбоям в работе станций и узлов не приводит.

При наличии снежного покрова, слабом ветре снегопады в течение 12 часов создают прирост высоты снежного покрова на величину:

  • 3 - 5 см - опасны крупным станциям и узлам, особенно в ночное время, требуют дополнительного количества рабочих на очистку стрелочных переводов;
  • 6 - 10 см - опасны всем станциям в любое время суток, требуют дополнительного количества рабочих на очистку стрелочных переводов;
  • свыше 10 см - опасны всем станциям в любое время суток, требуют ввода снегоуборочной техники.

Мокрый снег при слабом ветре в течение 12 часов величиной:

  • 1 - 4 см - опасен крупным станциям и узлам только в ночное время. Происходит намерзание мокрого снега на металлические поверхности. Требуется дополнительное количество рабочих на очистку стрелочных переводов;
  • 5-10 см - очень опасен всем станциям в любое время суток. Требуется значительное количество рабочих на очистку стрелочных переводов;
  • свыше 10 см - требуется ввод в действие снегоуборочной техники.

Выпадение мокрого снега больше 5 см в сочетании с резким понижением температуры воздуха равносильно стихийному бедствию. Сбои в работе станций и узлов возможны даже при своевременно принятых мерах. Необходимо помнить, что выпадение указанного выше количества снега за промежуток времени менее 12 часов еще больше осложнит работу станции или узла.

2. Метели

Метели значительно опаснее снегопадов. Метель - это горизонтальный перенос ветром снега над поверхностью земли. Исходя из характера переноса снега ветром, выделяют следующие три разновидности метелей: общая метель, низовая метель и поземка.

Общая метель (метель с выпадением снега) - это перенос снега вдоль земной поверхности при выпадении его из облаков. Общая метель начинается, как правило, уже при ветре 6-7 м/с.

Низовая метель- это перенос ветром снега, поднятого с поверхности снежного покрова, причем снег поднимается на высоту не ниже человеческого роста, что приводит к ухудшению горизонтальной видимости. Для низовой метели необходимо наличие сухого рыхлого снежного покрова и ветра не менее 10-12 м/с.

Поземка - это перенос снега ветром непосредственно над поверхностью снежного покрова. Для поземки, как и для низовой метели, необходимо наличие сухого рыхлого снежного покрова и ветра 6-7 м/с.

Обеспечить четкую, бесперебойную работу железнодорожного транспорта при метели очень трудно.

Рассмотрим влияние следующих типов метелевой деятельности при наличии снежного покрова.

Общая метель продолжительностью до 3 часов при скорости ветра до 10 м/с, создающая прирост высоты снежного покрова за 12 часов величиной:

  • 1 - 3 см - опасна большим станциям и узлам в ночное время и требует дополнительного количества рабочих для очистки стрелочных переводов;
  • до 5 см - опасна всем станциям и узлам в любое время суток, но особенно в ночное время, требует дополнительного количества рабочих для очистки стрелочных переводов;
  • 6 - 10 см - опасна всем станциям в любое время суток, требует значительного дополнительного количества рабочих для очистки стрелочных переводов;
  • свыше 10 см - требует ввода в действие снегоуборочной техники.

Общая метель продолжительностью от 4 до 12 часов при скорости ветра 10-14 м/с, создающая прирост снежного покрова за 12 часов величиной:

  • до 5 см - опасна всем станциям в любое время суток и требует дополнительного количества рабочих для очистки стрелочных переводов;
  • 6 - 10 см - опасна всем станциям в любое время суток и требует ввода в действие снегоуборочной техники;
  • свыше 10 см - опасна всем станциям в любое время суток, требует ввода в действие снегоуборочной техники, вызова рабочих 2 и 3 очереди.

Общая метель продолжительностью свыше 12 часов при скорости ветра 15 м/с, создающая прирост высоты снежного покрова за 12 часов величиной:

  • до 5 см- опасна всем станциям в любое время суток, требует значительного дополнительного количества рабочих для очистки стрелочных переводов, возможен ввод в действие снегоуборочной техники;
  • 6 - 10 см - требует ввода в действие снегоуборочной техники, вызова рабочих 2 и 3 очереди;
  • свыше 10 см - равносильна стихийному бедствию, требует ввода в действие снегоуборочной техники, вызова рабочих 2 и 3 очереди, привлечения рабочей силы с предприятий города и т. д.

Сбои в работе станций и узлов возможны даже при своевременно принятых мерах. Своевременно принятые меры позволят уменьшить экономические потери и сократить сроки восстановления нормальной работы станций и узлов.

Низовая метель и поземка продолжительностью 12 часов опасны всем станциям и узлам в любое время суток. Требуют дополнительной рабочей силы для очистки стрелочных переводов. Часто бывают случаи, когда низовая метель и поземка наблюдаются до 1-2 недель подряд. Такая продолжительность в конечном счете приводит к сбоям в работе станций и узлов даже при наличии дополнительно рабочей силы и круглосуточной работе снегоуборочной техники.

3. Температура воздуха, облачность и ветер и их влияние на температуру рельсов

Другим, после снегопадов и метелей, метеорологическим фактором, от которого во многом зависит работа путейцев, является температура воздуха.

Для пути, особенно бесстыкового, большое значение имеют высокие (> 25ºC) и низкие (< -25ºC) температуры воздуха.

Основным источником нагрева рельсов является солнце, поэтому необходимо знать температуру рельсов, в первую очередь, при ясной безоблачной погоде, когда она достигнет наибольших значений в дневные часы летом и наименьших значений в ночные часы зимой. Для определения расчетной максимальной(минимальной) и ежечасной температуры рельсов используют связь температуры рельсов с температурой воздуха при ясной погоде. Поправка к температуре воздуха достигает своих максимальных значений в период с 14 до 15 часов. При облачной погоде рельсы нагреваются значительно меньше, чем при ясной солнечной погоде. При выпадении осадков или при тумане температуры воздуха и рельсов практически равны.

Имея связь температуры воздуха и температуры рельсов при ясной и пасмурной погоде, зная условия погоды (по картам погоды или данным близлежащей метеостанции), находят поправки в таблицах, прибавляют их к температуре воздуха и получают температуру рельсов. На дорогах, где нет длительного ряда наблюдений за температурой рельсов, такой ряд наблюдений можно получить, если есть температуры воздуха и температуры рельсов и метеорологические таблицы, из которых берутся данные о погоде.

Таким образом, была получена средняя многолетняя температура рельсов для различных районов Октябрьской железной дороги, которая, как показала практика, хорошо согласуется с данными фактический наблюдений.

Средняя многолетняя температура рельсов при ясной, пасмурной и при любых условиях погоды может быть использована для заблаговременного планирования времени работ на бесстыковом пути.

Зимой путейцев интересует, каких минимальных значений в ночные часы достигает температура рельсов. При ясной погоде минимальная температура рельсов наблюдается в утренние часы, причем при ясной маловетреной погоде она ниже минимальной температуры воздуха в среднем на 3ºC, а в ясную штилевую погоду эта разница достигает 5ºC. При облачной погоде, тумане, густой дымке и сильном ветре(> 8 м/с) минимальные температуры воздуха и рельсов практически равны. Таким образом, пользуясь поправкой к минимальной температуре воздуха и зная условия погоды, определяют и прогнозируют в зимний период минимальную температуру рельсов.

Мы считаем, что обработку данных наблюдений за температурой рельсов нужно вести раздельно для каждого направления рельсов(З-В и С-Ю), так как в утренние и вечерние часы разница в температуре рельсов разных направлений достигает 5-6ºC. В первой половине дня (до 13 часов) и вечером (с 17 часов) температура рельсов, ориентированных с севера на юг, выше, чем на рельсах, расположенных с запада на восток, в которых она днем достигает своих максимальных значений. Это связано с тем, что в момент максимальной высоты солнца рельсы (З-В) расположены к солнцу своей боковой стороной.

Опасный предел перегрева рельсов для сети дорог будет неодинаков. Это зависит от климатических условий, в которых находится дорога. Для северо-западных районов ЕТС опасным считается нагрев рельсов бесстыкового пути:

  • весной до +25ºC, так как в этот сезон наблюдается большая амплитуда температуры рельсов - она достигает 30-35ºC, при этом постоянно происходит переход температуры рельсов через 0ºC;
  • до +35ºC, особенно, если такие температуры наблюдаются длительное время - опасность заключается в том, что путь еще не вышел из зимних условий;
  • летом до +40ºC и выше, особенно, если такие температуры наблюдаются длительное время - требуется прекращение путевых работ, связанных с нарушением устойчивости пути.

3. Оттепели и пучины, дожди и туманы, весенние и дождевые паводки.

Весенние продолжительные оттепели приводят к быстрому оттаиванию балластной призмы. Вода, не имея возможности пройти мерзлый грунт земляного полотна, насыщает призму, появляются выплесковые места, в зоне которых образуются перекосы и просадки пути, что приводит к ограничению скорости движения поездов. Ранние и длительные морозы приводят к замерзанию земляного полотна, особенно при отсутствии снежного покрова. Это обстоятельство обстоятельство приводит к вспучиванию грунта, иначе говоря, к образованию пучин, особенно, когда перед наступлением морозов наблюдались длительные и обильные дожди, хорошо увлажнившие земляное полотно и повысившие уровень грунтовых вод.

Пучины бывают двух родов - верховые и коренные:

  • Верховые пучины образуются вследствие замерзания дождевой воды в загрязненной балластной призмой под шпалами;
  • Коренные пучины образуются вследствие замерзания грунтовых вод.

Образование пучин ведет к уширению, перекосам и просадкам пути, что приводит к ограничению скорости движения поездов, а иногда и к авариям. Лучшей защитой от коренных пучин, которые наиболее опасны, является наличие на путях слоя снега (не менее 5 см), хорошо утепляющего земляное полотно и не допускающего замерзания грунтовых вод. Поэтому путейцам необходимо заблаговременно знать дату устойчивого перехода средней суточной температуры через 0ºC в сторону понижения (повышения).

Обложные и ливневые осадки представляют опасность в первую очередь для земного полотна. При обложных дождях, когда за сутки или за несколько дней выпадает месячная и более норм осадков, при загрязненной балластной призме образуются всплески, что приводит к перекосам и просадкам пути, а иногда и к оползанию откосов насыпи.

Сильные ливневые дожди, когда за несколько часов выпадает до месячной нормы осадков, за счет интенсивного ливневого стока размывают насыпи, что ведет не только к ограничению скорости, но и к перерыву движения поездов.

Значительные обложные и сильные ливневые дожди образуют оползни на откосах выемок и слабоустойчивых грунтах.

Туман как явление погоды не опасен путейцам, но в значительной мере усложняет проведение путевых работ, особенно когда работы ведутся на одном из пути двухпутного участка.

Весенние, а летом еще и дождевые паводки на дорогах, расположенных на юге страны, доставляют много неприятностей путейцам. Весенние и дождевые паводки на реках подмывают опоры мостов, а выходя из берегов, размывают в низких поймах земляное полотно. Нередко подъем уровня воды на реках достигает фермы мостов, что приводит к повреждению моста из-за напора воды или плывущих по реке предметов.

При интенсивном снеготаянии часто талая вода скапливается у насыпей. При теплой солнечной погоде с южной стороны насыпи быстро оттаивают, переувлажняются талой водой, после чего часто происходит оползание переувлажненных откосов насыпи. Кроме этого, при интенсивном снеготаянии на станциях и узлах при загрязнении балласта стоит вода. В случае, когда балласт бывает загрязнен мазутом, разными сыпучими грузами, в том числе и минеральными удобрениями, которые, растворяясь в воде, образуют щелочные растворы, хорошо пропускающие электрический ток, происходит понижение изоляции балласта. Понижение изоляции балласта приводит к нарушению нормальной работы электрических рельсовых цепей, то есть к ложной ее занятости.

Влияние метеорологических факторов на объекты службы сигнализации и связи.

1. Температура воздуха.

Служба связи является второй на дороге, после службы пути, работа которой в значительной степени зависит от условий погоды.

К метеорологическим факторам, влияющим на ее работу, относятся температура воздуха, ветер, осадки, гололедно-изморозевые отложения, грозы и туман.

Повышение температуры воздуха до +30ºC вызывает провисание проводов настолько, что даже при тихой погоде может происходить касание и замыкание их. При наличии ветра и касания проводов возникает явление резонансно-взаимного воздействия на соседние провода, увеличивающее раскачивание. В результате создается такое сильное раскачивание, что провода, главным образом старые и подвергшиеся коррозии, рвутся.

Низкая температура воздуха (меньше - 25ºC) приводит к сокращению проводов настолько, что будучи натянуты, как струны, они рвутся при малейшей добавочной нагрузке. Особенно опасны резкие колебания температуры воздуха в течение суток, когда изменение температуры превышает нормальное суточное колебание более чем на 10 градусов.

Жара и сильные морозы очень опасны для автоблокировки. При автоблокировке управление сигналами осуществляется не дежурным по станции, а автоматически, самим движущимся поездом.

Осенью при резком понижении температуры воздуха возможно замерзание смазки или мокрого снега на стрелочной подушке (башмаке), по которой во время перевода стрелки движется остряк. онижение температуры воздуха осенью и весной в ночные часы при наличии воды и мокрого снега приводит к замерзанию последних, а вместе с ними и тяговых устройств. И в первом им во втором случаях малая мощность электродвигателей не позволяет перевести стрелку, а при неправильной эксплуатации электродвигателей возможен их пережог.

Весной при интенсивном снеготаянии нередко талая вода попадает в электрические приводы, что ведет к выходу из строя электродвигателей, переводящих стрелки.

Все эти случаи ведут к длительным задержкам поездов, особенно на станциях и узлах с централизованным управлением стрелочными переводами.

2. Осадки и туманы

Дождь, морось и туман влияют на слышимость передач. Они понижают изоляцию проводов, происходит понижение напряжения в линиях связи, что значительно понижает слышимость, вплоть до полного ее исчезновения. Необходимо отметить, что на слышимость влияет не количество и интенсивность осадков, а их продолжительность. Что же касается тумана, то его влияние на слышимость связано не только с продолжительностью, но и с интенсивностью. Чем больше интенсивность тумана, тем значительней его влияние на слышимость передач.

3. Гололедно-изморозевые отложения

Отложения на проводах связи гололеда, изморози и мокрого снега даже незначительных размеров (гололед и мокрый снег до 5 мм, изморозь до 20 мм) приводят к значительному снижению слышимости, а нередко и к полному ее исчезновению. Отложение на проводах гололеда и мокрого снега от 5 до 20 мм и изморози свыше 20 мм, особенно в сочетании с ветром 10 м/с и выше, создают высокие гололедные и гололедно-ветровые нагрузки, которые приводят к массовому обрыву проводов.

Отложение гололеда и мокрого снега свыше 20 мм в сочетании с сильным ветром (более 15 м/с) приводит не только к массовому обрыву проводов всех видов, но и к поломке столбов линии связи, причем протяженность разрушенных линий связи иногда достигает нескольких сотен километров.

4. Грозы и ветер

Грозы опасны не только потому, что молнии нередко ударяют непосредственно в устройства связи, полностью выводя из строя устройства сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). Они опасны и тем, что при грозовых разрядах появляется в проводах наведенное напряжение, которое достигает очень больших значений. Это наведенное напряжение выводит из строя защитные и согласовывающие устройства и нередко аппаратуру СЦБ и связи.

Сильный ветер (более 15 м/с) при непосредственном воздействии на воздушные линии связи часто приводит к обрыву телефонно-телеграфных проводов. При ветре со скоростью 20 м/с и более могут произойти повалка столбов линий связи и падение на линии связи деревьев.

Влияние метеорологических факторов на объекты электрификации и энергетического хозяйства

1. Температура воздуха и ветер

Основными явлениями погоды, нарушающими четкую бесперебойную работу службы электрификации, являются температура воздуха, ветер, гололедно-изморозевые отложения, грозы.

Сильные морозы с температурой ниже - 25ºC и высокие температуры +30ºC и выше опасны линиям ЛЭП, контактным и другим проводам точно так же, как и воздушным линиям связи. Рвутся, в первую очередь, старые и подвергшиеся коррозии провода.

Ветер со скоростью выше 15 м/с вызывает боковое смещение проводов контактной сети, что может привести к сходу пантогрофа и его поломке. Сильный ветер 20 м/с и более вызывает обрыв проводов линий ЛЭП, повалку столбов (опор), разрушение линий ЛЭП за счет падения на них деревьев.

2. Гололедно-изморозевые явления

Отложения гололеда, изморози и мокрого снега размером до 20 мм на контактной сети и линиях ЛЭП приводят к нарушению контакта межу пантографом и контактным проводом, а это, в свою очередь, к пережогу контактного провода. Кроме этого, увеличение гололедных, а при ветре свыше 10 м/с гололедно-ветровых нагрузок приводит к обрыву проводов линий ЛЭП. Отложения гололеда и мокрого снега свыше 20 мм, особенно в сочетании с сильным ветром (более 15 м/с), вызывают массовый обрыв проводов линий ЛЭП, контактной сети, поломку столбов (опор) и т.д.

3. Грозы

Гроза опасна устройствам службы электрификации не вследствие прямого своего воздействия, хотя это иногда случается, а наведением высоких напряжений в проводах ЛЭП. Эти наведенные напряжения вызывают разрушение изоляции линий и электроустановок, которое приводит к кратковременному или длительному отключению последних.

Влияние метеорологических факторов на объекты вагонной и пассажирских служб

Эксплуатация грузовых вагонов, оборудованных скользящими подшипниками, представляет определенные трудности Уязвимым местом здесь является буксовый узел. При попадании воды в него ухудшается подач смазки, что вызывает нагрев буксового узла и может привести к излому шейки оси вагона.

Другим опасным фактором для грузовых вагонов, оборудованных скользящими подшипниками, является низкая температура воздуха. При низкой температуре воздуха замедляется роспуск этих вагонов, особенно порожних, на сортировочных станциях из-за увеличения вязкости смазки, подаваемой к оси вагона. Чем ниже температура воздуха, тем меньше скорость вагона при роспуске. Но наиболее опасным метеорологическим фактором является температура воздуха ниже -25 градусов, особенно если такая температура сохраняется длительное время. При такой температуре воздуха происходит замораживание пассажирских вагонов, то есть выход из строя водяной отопительной системы: разрыв котла или труб, появление ледяных пробок в магистрали.

Влияние метеорологических факторов на объекты службы контейнерных перевозок и коммерческой работы

При погрузке и выгрузке на железнодорожном транспорте используются краны различной конструкции высотой не более 14 метров. В зависимости от конструкции кранов на них разрешено работать до определенной скорости ветра. Нижний предел, при котором запрещено работать на кране, составляет ветер со скоростью 12 м/с.

Ветер со скоростью 12 м/с и является основным метеорологическим фактором, оказывающим влияние на деятельность предприятий контейнерной службы. К другим явлениям погоды, влияющим на работу предприятий грузовой службы, относятся сильные ливневые дожди и туман.

Сильные ливневые дожди приводят иногда к обесточиванию кранов, как и туман, ухудшают видимость, снижают работоспособность и приводят к травматизму людей, занятых на погрузочно-разгрузочных работах.

Влияние метеорологических факторов на объекты локомотивной службы

Низкие температуры воздуха ( менее -25ºC) сами по себе не опасны для локомотивов, но требуют ограничения весовой нормы грузовых поездов.

Резкие перепады температуры воздуха могут вызвать ослабление бандажей колесных пар локомотивов. Отложения гололеда или мокрого снега до 20 мм, изморози более 20 мм нарушает контакт между контактным проводом и пантографом, что ухудшает условия токосъема электровозами и приводит к пережогу контактного провода. Отложения гололеда или мокрого снега толщиной свыше 20 мм нередко приводят к поломке пантографа. При метелях, снегопадах, туманах и т.д. значительно снижаются условия видимости путевых сигналов, особенно ночью. Это значительно осложняет вождение поездов и маневровую работу на станциях.

Влияние метеорологических факторов на работу службы движения

Служба движения - ведущая служба на дороге. Четкая, устойчивая работа ее возможна только при взаимодействии с другими службами дороги. Поэтому обо всех особо опасных явлениях погоды, ожидаемых или имеющих место на дороге, должны знать руководители службы движения и ее оперативно-распределительный отдел.

К метеорологическим факторам, непосредственно влияющим на работу службы движения, относятся сильные снегопады, метели и ветер более 15 м/с. Они затрудняют подготовку территории станции к приему и отправке поездов, работу на сортировочных "горках", требуют закрепления подвижного состава на путях.

Источник: В.С.Циркунов "Климат и железнодорожный транспорт"

^ Наверх