Методические указания по выбору вида тяги, рода тока и величины напряжения на промышленном железнодорожном транспорте металлургических заводов

МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫБОРУ ВИДА ТЯГИ, РОДА ТОКА И ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННОМ ЖЕЛЕЗОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ

Москва - 1965 г,

МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

УТВЕРВДАЮ:

.Начаштк ТЪвнопортного 1^твШ1АчМинчвр»1вт СССР

^А.С.Хоружий М 1985 г,

*и

МЕТО.ЩЯЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫБОРУ ВШ ТЯГИ, РОДА ТОКА И ВЕСНИНЫ НАПРЯЖЕНИИ НА ПРОкЫШНШ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ МЕТАЛЛУРШЕСКИХ ЗАВОДОВ

Москва - 19н5 г,

ю -

2)    заводские сортировочные станции;

3)    перегоны, соединительные пути;

4)    пути технологических перевозок (скраповоэные, егло-В08НЫ6, пути перевозки стали, шлака, слитков и др.).

По сземе путей завода составляется упрощенная схема (граф) основных транспортных элементов сети. На графе станции обозначаются кружками с названиями внутри. Перегоны, соединительные пути обозначаются линиями независимо от числа путей на данном направлении, наличия местных ответвлений и слияния с другими линиями.

На схеме путей завода отбрасываются те элементы путевого развития (станции, парки пути), которые не могут быть электрифицированы по технико-эксплуатациошшм соображениям. К ним относятся:

участки, имеющие большое число пересечений о общезаводскими коммуникациями, где подвеска контактного провода невозможна;

участки с малыми грузопотоками, весовыми нормами и частотой движения;

участки, на которых в силу пересечений с зыводскими коммуникациями необходим переход с контактного режима на автономный (и обратно) более одного-двух раз;

фронты погрузки-разгрузки и подходы к ним, где невозможна подвеска контактного провода по условиям работы кранов или другого оборудования (рыхлители, обогреватели, опрокидыватели);

пути слива нефтепродуктов, химпродуктов и других твердых, жидких и пылеобразующих воспламеняющихся грузов.

На схеме путей завода и графе выделяют (жирными лини-| ями) тс участки, которые могут быть в принципе электрифици-i рованы и целесообразность электрификации которых подлежит I дальнейшим выяснениям.

Полученная таким образом наборка участков является исходной базой, по которой далее выявляются и составляются все возможные рабочие варианта электрификации путей завода. На этом этапе, при сравнительно небольшом числе г бранных

- II -

участков, число вариантов перебора (или что то яе, вариантов электрификации участков) может бить достаточно велико, неприемлимо с точки зрения объемов вычислений.

При достаточно большом разнообразии схем путевого развития и, соответственно, элементов графа для отбора практически целесообразных рабочих вариантов электрификации можно руководствоваться следушими наиболее общими правилами: не рассматривать варианты, при которых чередуются участки о электрической и тепловозной тягой;

не рассматривать варианты электрификации менее грузонапряженных участков без электрификации прилегающих более грузонапряженных,

необходимо образовывать варианты электрификации путем "наращивания" менее грузонапряженных участков к более загруженным.

Кроме этих рекомендаций моху? быть приняты во внимание и другие конкретные особенности путевого развития, технологии работа, которые дополнительно сократят число рассчитываемых рабочих вариантов и объемы дальнейших вычислений.

Отметим,что в принципе, внутри кладей электрифицируемой группы путей (как варианта) может быть участок (перегон, станция), электрификация которого может быть рассматриваться отдельно в рамках всех участков.

2.4. Выбор типа электровоза

При замене тепловоза на электровоз последний должен иметь сцепную массу (или силу тяги соответствующего режима) и мощность не менее расчетных для данного участка. Для работы на неэлектрифицированных участках путей (в цехах, на складах) электровозы должны иметь источник автономного питания - тяговую аккумуляторную батарею или дизель-генераторную установку, мощностью 25-30J? от расчетной мощности контактного режима /1,2/.

- 12 -

Необходимость заезда в цеха с крановым оборудованием, построенных без учета электрификации по габариту "СП" /5/, ограничивает выооту электровозов при опущенных токоприемниках величиной 4700 мм.

На вывозных участках путей заводов, где габарит приближения строений по высоте составляет 5500 мм /5/, возможно использование электровозов высотой 5300 до.

При наличии станции стыкования типа 25/3 кВ в электровозном парке возможно применение электровозов только постоянного тока.

Невозможность или нецелесообразность строительства станции стыкования на станции примыкания МПС, электрифицированной на переменном токе напряжением 25 кВ, определяет следующие варианты выбора локомотивов на вывозных участках:

1)    Применение этектровозов на две системе тока (25/3 кВ), при которых вытяжка составов со станции МПС осуществляется на переменном токе до пункта стыкования, а далее - на постоянном токе 1,5 или 3,0 кВ. Электровозов такого типа в стране не производится и не планируется, однако следует иметь ввиду возможность заказа таких машин по импорту в рамках СЭВ.

2)    Применение сцепа из 2-х электровозов - одного переменного, второго - постоянного тока (система 25+3 кВ),

При этом вытяжка составов оо станции примыкания до пункта стыкования осуществляется электровозом переменного тока, а далее - электровогом постоянного тока.

3)    Применение электровозов с прицепной дизельной секцией (или собственно тепловоза), при которой гытяжка составов со станции примыкания до начала электрифицированного участка проводится на автономной тяге.

4)    Применение только тепловозной тяги на вывозных путях. Последний вариант наименее приемлем, т.к. остаются не-электрифлцироваиными наиболее грузонапрякешме линии, увеличивается объем работ на станциях по иерецепке локомотивов.

- 13 -

Основные данные маневрово-промлпленных тепловозов и электровозов, эксплуатирующихся в настоящее время и перспективных, приведены в приложении 2 /9,10/.

Для возможности работы на электровозе в одно лицо они имеют поднятую над крышей моторных отсеков кабину, остекленную по всему периметру, два диагонально установленные пульты машиниста о идентичными органами управления и необходимое специфическое оборудование для обслуживания составов и путевых устройств дистанционно из кабины машиниста.

Для более эффективного использования электровозов с одним машинистом на всех участках необходимо оборудование пути соответствующими системами - централизованным листании о шиш управлением стрелками, введением СЦБ и связи, датчиками остановки саморазгрузаюцихся вагонов в установках погрузки или разгрузки и др.

В табл. I приведены сведения по электрификации железных дорог МПС, примыкают к основным металлургическим заводам страны.

Таблица I

Данные электрификации железных дорог МПС, к которым примыкают пути метзаводов (комбинатов)

Завод (комбинат)	Род тока	Напряжение, кВ
I---------- Карагандинский Череповецкий	----^------	" " "3----
Орско-Халиловский	переменный	25,0

Новолипецкий

Магнитогорский

Оскольский

	- 14 -
I -.........	Продолжение табл. I 2 _ _3_
Криворожский Им. Ильича (Жданов) Азовсталь (Жданов)	постоянный 3,0
Нижнетагильский Челябинский

2.5. Расчет технико-эксплуатационных показателей

Для каждого мэ сформированных расчетных рабочих вариантов электрификации проводится расчет (определение) основных технико-эксплуатационных показателей, необходимых далее для экономической оценки варианта. К основным показателям этой группы .для случаев действующих и вновь проектируемых заводов относятся:

1)    рабочий и инвентарный парк локомотивов (тепловозов и электровозов) всего завода и их типаж;

2)    тип локомотивного (или локомотиво-вагонного) депо, число стойл для ремонта;

3)    расход дизельного топлива и электроэнергии. Здесь необходимо иметь ввиду, что часть электровозов будет оснащена дизельгенераторными установками для работы на неэлек-трифицированных участках путей.

4)    общая эксплуатационная длина электрифицируемых путей для данного варианта, определяемая по плану путей заьо-да;

5)    число и тип тяговых подстанций и дежурных пунктов контактной сети;

6)    общая длина коммуникаций по защите сооружений, линий СЦБ и связи от влияния тяговых токов.

7)    общий объем работ по переоборудованию пути и сооружений в зоне электрификации.

- 15 -

При расширении полигона путей завода число и тип тяговых подстанций, дежурный пункт и тип депо не изменяются, как правило.

Для удобства и наглядности все данные сводятся в таблицы, форма которых выбирается пользователем.

2.6, Расчет приведенных затрат

Расчет приведенных затрат по каждому варианту элекг-трификации проводится на основе определенных технико-эксплуатационных показателей. Выбор варианта электрификации проводится по минимальному значению судей приведенных затрат.

Исходным базовым вариантом для расчетов электрификации на действующих заводах является применяющийся в настоящее время локомотивный парк. Для вновь проектируемых заводов и расширении полигона путей в качестве исходного должен быть вариант с тепловозной тягой на всех участках ("нулевой" вариант).

Для варианта с тепловозной тягой необходимо учитывать следующие статьи затрат:

1)    по капиталовложениям:

стоимость инвентарного парка тепловозов, стоимость строительства тепловозного депо,

2)    по текущим расходам.

стоимость содержания рабочего парка, плановых технического обслуживания и ремонтов, стоимость топлива.

Для рассчитываемых вариантов электрификации (с фактически смешанной тягой) необходимо учитывать следующие статьи затрат:

I) по капиталовложениям:

для вновь проектируемых заводов - стоимость инвентарного парка локомотивов, для действующих - стоимость инвентарного парка за вычетом балансовой цены тепловозов, заменяемых на электровозы и передаваемых на другие предприятия,

3

СОДКРКАНИЕ :

Введение....................

1.    Общие положения ................

2.    Структура решения ...............

2.1.    Исходные данные................

2.2.    Выбор рода тока и величины напряжения .....

2.3.    Разработка рабочих вариантов электрификации ................. .    .

2.4.    Выбор тина электровоза. • ...........

2.5.    Расчет технико-эксплуатационных

показателей ..................

2.6.    Расчет приведенных затрат ...........

3.    Методика расчета статей затрат.........

3.1.    Локомотивный парк ...............

3.2.    Затраты на содержание локомотивного

парка.....................

3.3.    Расход энергоресурсов на локомотивную

тягу......................

3.4.    Локомотивное депо ...............

3.5.    Тяговые подстанции...............

3.6.    Контактная сеть ................

3.7.    Дежурный пункт контактной сети.........

3.8.    Вспомогательные работы.............

4.    Список использованных источников. •••••••

5.    Приложение 1. Пример расчета электрифи

кации железнодорожных путей завода (по данным НЛМС) . . .

6.    Приложение 2. Основные данные промышлен

ных локомотивов ........ •

4

ВВЕДЕНИЕ

"Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 года", развитые в материалах ХХУ1 съезда КПСС, предусматривают дальнейшее развитие и улучшение работы прошгалонного железнодорожного траяопорта.

Одним из наиболее действенных факторов повышения экономической эффективности является электрификация железнодорожного транспорта. Это подтверждает многолетний опыт и анализ эксплуатации электрической тяги на Магнитогорском металлургическом комбинате, Челябинском металлургическом комбинате и некоторых других заводах. Однако, до сих пор основным видом тяги на железнодорожном транспорте метзаводов остается тепловозная.

До сих пор электрификация внутризаводского железнодорожного транспорта проводилась эпизодически на отдельшх участках путей заводов из-за отсутствия специализированных электровозов о автономными источниками питания, невозможности 100-процентной электрификации путей и ввода контактной сети на территорию цехов и складов, большим числом путей о малой грузонапряженностью и частотой движения.

Увеличение затрат на добычу жидкого топлива, повышение его роли (отдачи) в других отраслях промышленности, наметившиеся тенденции ограничения поставок топлива делают необходимым и экономически целесообразным внедрение электрической тяги на ж.д. транспорте крупных промышленных предприятий и, в первую очередь, на металлургических заводах.

Основные преимущества электрической тяги по сравнению о тепловозной заключаются в экономии жидкого топлива, более выоокой надежности электровозов, снижении затрат на содержание и ремонт электровозного парка.

Промтраысяияпроект и другие организации длительное время ведут систематические исследования по эффектявности различных видов тяги на металлургических заводах /1,2,3/.

В 1973 и 1976 гг. были вылущены "Методические указания по

- 5 -

выбору и оценке различных видов тяги на железных дорогах промышленных предприятий" /£,3/, Однако, они решали не веоь комплекс вопросов электрификации заводов, со времеаи издания произошли общественные изменения в ценах на материалы, оборудование, изменился ряд нормативных показателей, более точно определился перспективный типаж маневрово-проадшлеа-ных электровозов в др.

В связи с этим возникла необходимость уточнения и переработки ряда положений действуших методических указаний. Вместе с тем при разработке новой редакции "Указаний" попользован веоь имеющийся положительный методический и практический опыт электрификации транспорта метзаводов.

Настоящие "Методичеокие указания" разработаны совместно Промтрансвиилроектом, Гилромезом (г.Москва), Гипромезом (г.Ленинград), ЦПКТПтрансчерметом (г.Жданов) с участием Укргилромеза (^Днепропетровск) ж Транспортного управления Минчермета СССР, Они имеют целью обеспечить выполнение технико-экономических расчетов на базе единых методичеоких положений и нормативных данных.

Рассмотренный в приложении пример иллюстрирует методические положения и тем самым облегчает проведение расчетов.

Работа предназначена для работников проектных организаций, занимающихся проектированием транспорта метзаводов, а также транспортных управлений и жел.дор. цехов заводов. Замечания и предложения по материалом настоящих "Методических указаний" просим направлять по адресу: II733I, Москва, пр. Вернадского, 29, Промтрансаиипроект.

- 6 -

I. ОБЩЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Целью наотоящих "Методических указаний" является решение задачи по выявлению сфер применения электрической тяги на железнодорожном транспорте металлургических заводов, т. е. номенклатуры участков, рода тока и величины напряжения, количества и типажа электровозов, числа и мощности тяговых подотанций и ряда других характеристик на основе единых методологических положений в нормативных данных,

"Методические указания" предусматривают решение задачи электрификации для условий:

1)    действующих заводов;

2)    проектируемых метзаводов;

3)    реконструкции или расширении полигона путей завода при вводе в строй новых цехов, установок и др.

Расчет объемов электрификации путей метзаводов является сложной, комплексной и многофакторной задачей, критерием оптимального решения которой являются минимальные приведенные расходы, /4/. В общем виде они определяются как

£ ^я Э + к_н С —/п/п _>    (I)

где ^ - приведенные расходы, руб.;

Э - годовые эксплуатационные расходы, руб,, к_н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; принимается равным 0,15, /4/,

С - капиталовложения, руб.

Достаточно большое число участков, перегонов, станции метзаводов приводит к необходимости решения задачи методами перебора и сравнения вариантов.

Весь процесс решения задачи может быть разлит на несколько этапов.

- 7 -

2. СТРУКТУРА РЕШЕНИЯ

2.1. Исходные данные

Для действующих метзаводов на первом этапе проводится обор исходных данных, необходимых для технико-эксплуатационной и экономической оценки электрификации отдельных участков завода.

К ним относятся:

1)    Схема (план) железнодорожных путей завода.

2)    Характеристики основных перегонов и станций: для перегонов:

длина путей, число путей,

объемы перевозок (включая субклиентов) в обоих направлениях (частота движения, массы поездов),

структура локомотивного парка (типаж, рабочий парк локомотивов, расход топлива;,

профиль пути (подъемы и длины их); для станций: число путей,

общая эксплуатационная длина путей станции, объем работы станций в обоих направлениях (число поступающих и отправляемых поездов, транзитных поездов, чио-ло перерабатываемых поездов в вагонов),

число и длина путей к обслуживаемым объектам, отходящих от данной станции (парка),

структура локомотивного парка станции (типаж, рабочий парк, число маневровых и вывозных локомотивов в нем, расход топлива).

3)    Габарит приближения строений по высоте р данном районе.

4)    Основные сведения об энергоснабжении предприятия, промрайояа (наличие и качество резервов электрической мощности на тягу).

- 0 -

5) Вид тяги, напряжение и род тока на примыкающей железной дороге МПС или данные о планируемой ее электрифика-ции, возможность питания вывозных путей завода от тяговой подстанции дороги МПС.

Для вновь проектируемых заводов задача решается в процессе проектирования, иосле того, как определяются все необходимые для этого данные. Проектирование новых заводов необходимо проводить с учетом электрификации максимально возможного объема путей.

При реконструкции или расширении полигона путей на действующем заводе необходимо иметь характеристики проектируемого путевого развития и прилегают участков путей.

2.2. Выбор рода тока и величины напряжения

Выбор рода тока и величины напряжения определяется совокупностью технико-эксплуатационных факторов.

Электрификация всех путей завода должна осуществляться только на одной системе тока.

Большое количество металлических сооружений, конструкций, многочисленные воздушные и кабельные сети, располагав щиесл в непосредственной близооти от железнодорожных путей делают постоянный ток наиболее целесообразным для электрификации.

Использование переменного тока напряжением 25 кВ возможно (допустимо) лишь при электрификации вывозных путей и главных сортировочных станций, т.е. путей, не заводящих вглубь территории завода.

Электрификация примыкающей железной дороги МПС на постоянном токе (или планирование ее) фактически однозначно определяет род тока и величину напряжения при электрификации путей заьода.

При расширении полигона завода и его электрификации система тока и напряжение сохраняются.

Электрификация (иди планирование) придокаицей железной дороги МПС на переменном токе напряжением 25 кВ требует

- 9 -

рассмотреть следующие варианты электрификаций путей завода:

1)    если в соответствии с раочетом электрифицируются пути завода, не заходящие вглубь территория завода, но имеющие пересечений о общезаводскими коммуникациями и сооруженные о использованием габарита приближения строений "Сп" /5/, то возможно применение того же рода тока и напряжения, т.е. переменного тока напряжением 25 кВ,

Выпуск маневрово-лромлвленных электровозов переменного тока на напряжение 25 кВ и постоянного тока на напряжение 1,5/3,О кВ с дизель-генераторными прицепными установками 8СХЗ кВт планируется но Днепропетровском электровозострои-тельном заводе (Д313), Конкретные орокн электрификации заводов должны быть согласованы со ороками и объемами выпуска электровозов.

На этих же участках возможно использование магистральных электровозов переменного Toica.

2)    если электрификация путей завода охватывает внутренние линии со значительным число пересечений о технологическими коммуникациями, то однозначно электрификация проводится на постоянном токе.

Выбор величины напряжения проводится на ооновании рао-четов контактных сетей по допустимому падению напряжения /6,2,1/, На стадии ТЭО допустимо принимать напряжение питания 1,5 кВ при радиусах питания, не превышающих 5 км, при больших длинах плеч питания целесообразно электрифицировать пути при напряжении 3 кВ,

2.3, Разработки рабочих вариантов электрификации

Но схемам путевого развития п движения поездов и маневровых передач завода следует выделить основные типы путей по видам перевозок. Анализ большинства основных типов схем ж.д. сети заводов позволяет достаточно явно выделить следующие типы путей:

X) пути, соединяющие станцию примыкания МНС и станции предприятия (подъездные);