Средства снегоборьбы
Железнодорожный транспорт принято считать, и не без оснований, "всепогодным" видом транспорта. Он действительно не зависит от условий погоды, однако некоторые природные явления могут создать затруднения и работе железных дорог. По данным Организации Объединенных Наций каждый год отмечается бесчисленное множество стихийных бедствий - 10 тыс. наводнений, тысячи землетрясений, пожаров, оползней и ураганов, сотни извержений вулканов, тропических циклонов. Серьезную опасность для движения поездов представляют обильные снегопады и вызываемые ими снежные заносы. В 1880 г. на участке Оренбург - Бузулук из-за бурана путь был закрыт 50 дней. В России тысячи сел обкладывались "снежной людской и конской" повинностью, со снегом "сражались" крупные воинские части. Пассажирские поезда зимой снабжали лопатами, и застрявший состав вызволяли из снежного плена сами пассажиры.
В странах, где зимой часто случаются снежные заносы, как, например, Россия, Швеция, Норвегия, Финляндия, Канада, США, пути ограждали снеговыми щитами еще на заре развития железных дорог.
Вопрос об очистке железнодорожного пути от снега стоял задолго до начала строительства железных дорог. Особенно актуален он был для России где обсуждался не только в инженерных кругах, но и, как свидетельствуют документы, широкой общественностью.
Начиналась снегоуборочная техника с конских волокуш "мощностью" в 1 л. с., являвшихся прообразом будущих снегоочистителей. Первые снегоочистители в современном понимании этого слова представляли собой плуг, развернутый под углом 135o к оси пути, который монтировался на переднем буферном брусе паровоза. Затем взамен их стали строить снегоочистители вагонного типа. Но они были маломощны и использовались для очистки в основном главных путей.
Для очистки станционных путей предлагался снегоуборщик на базе платформы, оборудованный поперечными наклонными ленточными транспортерами, снег должен был забираться совками. Этот проект не был реализован. Одна из первых нашедших применение снегоуборочных машин имела все элементы, которые присущи головным машинам современных снегоуборочных поездов. Снег забирался из середины колеи и по концам шпал вращающимся барабаном с лопатками, который подавал его на продольный транспортер. Машина имела боковые крылья для очистки междупутья. Снег по транспортеру подавался в прицепную платформу, которая после загрузки заменялась на порожнюю.
Позже начали выпускать снегоуборочные поезда, которые наряду с головной машиной имели промежуточные полувагоны, оборудованные продольными транспортерами, и концевой вагон с устройством для выгрузки снега.
В 30-х годах текущего столетия в СССР сложилась концепция цикличной технологии машинной уборки снега на станциях с последовательным выполнением операций. К этим операциям относятся забор снега с пути, погрузка его с накоплением в промежуточных вагонах снегопоезда, транспортировка к месту выгрузки, выгрузка снега в отвал, возвращение поезда к месту загрузки. Несомненным ее достоинством является занятие одного пути при выполнении всех операций, что особенно важно в условиях интенсивно работающих станций. Указанную технологию используют в настоящее время и в других странах. В конце 50-х - начале 60-х годов на основе этой технологии в СССР были созданы и пущены в серийное производство снегоуборочные поезда второго поколения с головными машинами СМ-2. Они имеют собственную дизель-генераторную установку и электрифицированный привод рабочих органов, оснащены барабаном-питателем для забора снега и боковыми щетками для очистки междупутий. Наряду со снегом поезд очищает путь от мусора.
На железных дорогах ряда стран снег на станциях убирают по иной технологии. Это связано с большим развитием станционных путей и в 2 - 3 раза меньшей интенсивностью их эксплуатационной работы. Для уборки, как правило, последовательно закрывается для движения половина станционного парка или отдельные группы путей, на которых работает общедорожная техника, производящая перевалку снега с последующей погрузкой в самосвалы или перемещением его за пределы земляного полотна. Для погрузки снега в обычный подвижной состав, стоящий на соседнем пути, используются также роторные снегоочистители, с помощью которых можно и разгружать подвижной состав. В этом случае они движутся внутри кузова вагонов или платформ.
Для очистки перегонов в 30-х годах применяли плужные двухосные снегоочистители "Быерке" с ручным управлением, которые убирали снежный покров толщиной до 0,3 м со скоростью до 30 км/ч. При более толстом слое снегоочиститель сходил с рельсов. Эксплуатировались также паровые роторные снегоочистители Лесли. Они были малонадежны и обладали таким большим лобовым сопротивлением, что для их работы не хватало усилия одного и даже двух паровозов. При больших заносах снег перед машиной спрессовывался, и снегоочиститель останавливался. Тогда снимали лопатами верхний слой снега и продолжали работу до следующей остановки. В 1933 г. снегоочиститель "Быерке" был модернизирован и переведен с ручного управления на пневматическое, а в 1946 г. взамен были созданы двух- и однопутные плужные снегоочистители. Тогда же для очистки глубоких заносов был построен таранный снегоочиститель, модернизированный в 1955 г. В 40-х годах создается роторный снегоочиститель с отбором пара от паровоза. Им уже можно было расчищать заносы высотой до 3 м. В послевоенные годы в СССР была создана мощная комбинированная машина СС-1, оснащенная боковыми отвальными крыльями и торцовыми щитами для земляных и снегоочистительных работ. В дальнейшем на смену паровым роторным снегоочистителям пришел электрический трехроторный снегоочиститель, у которого снег вырезается барабанным питателем и выбрасывается в сторону ротором. Эта машина позволяет разрабатывать снежный слой высотой до 4,5 м.
Основными машинами для очистки перегонов стали двухпутные плужные снегоочистители, имеющие цельнометаллические кузова вагонного типа и массу примерно 80 т, что в значительной степени повышает их устойчивость и позволяет вести очистку снега с толщиной заносов 1 м со скоростью до 70 км/ч.
В ряде случаев снегоочистительное оборудование в виде плужных отвалов или фрезерно-роторных головок изготавливают съемным и навешивают в зимний период на локомотивы или самоходные путевые машины. Такие устройства, как правило, предназначаются для профилактической очистки перегонов и станций.
Применяют фрезерно-роторные снегоочистители, причем строят их легкого, среднего и тяжелого типов и используют для расчистки соответствующей высоты снегоотложений. Средние и легкие снегоочистители снабжают поворотным устройством, позволяющим вести очистку в обоих направлениях одним рабочим органом без выполнения дополнительных маневров. В последние годы появились снегоочистители комбинированного типа, оснащенные плужными устройствами и фрезерным рабочим органом, которые могут работать как прицепные, так и в самоходном режиме. Применяют также реактивные снегоочистители, прежде всего для очистки стрелок. Однако для этих целей с экономической точки зрения более предпочтительны вентиляторные снегоочистители.
На вопросах, связанных с защитой от снегоотложений стрелочных переводов, следует остановиться особо. Эта проблема стала актуальной, когда началось массовое оборудование стрелок электрической централизацией. В 30-х годах для очистки стрелок подгорочных путей была применена шланговая воздухообдувка. Сжатый воздух подавался от стационарных компрессоров, предназначенных для питания вагонных замедлителей. Позже был разработан проект пневматических устройств для очистки стрелок с продольной продувкой желобов между остряком и рамным рельсом для механизированных сортировочных горок. Это предопределило на долгие годы использование сжатого воздуха для очистки наряду с горочными и других стрелок станций. Хотя обдувка в значительной мере повышает надежность работы стрелок в зимний период, однако она требует при этом большого объема дополнительных работ по ручной очистке, особенно при интенсивных снегопадах и метелях, а при влажном снеге практически бесполезна.
В странах с более мягкими климатическими условиями взяли ориентир на тепловые способы. В настоящее время в большинстве стран стрелки оборудованы электрообогревом или газовыми обогревателями. Причем предпочтение отдается электрообогреву как наиболее простому в эксплуатации и не требующему расхода более дефицитного газа. Электрообогрев по сравнению с обдувкой снижает затраты на дополнительную ручную очистку в 5 - 7 раз и эффективен на большинстве железных дорог.
При всех достоинствах электрообогрев, как и другие устройства стационарной защиты стрелок от снега, не исключает полностью ручных работ, особенно снегоуборки в горловинах - самом напряженном месте на станциях. Поэтому в дальнейшем придется решать проблему защиты уже не отдельных стрелок, а в целом станционных горловин, для того чтобы не занимать их снегоуборочной техникой. При этом возможно применение новых защитных устройств, исключающих отложение снега в горловинах, с использованием воздушных завес, инфракрасных излучателей, направленных электрических полей, строительства легких кровель. По-видимому, в XXI веке станет реальностью широкое внедрение способа направленного воздействия на облачность химическими реагентами, позволяющего регулировать выпадение снега вне территории крупных узлов и станций. Вообще, учитывая опыт создания и тенденции развития снегоуборочной техники, можно предположить, что в XXI веке она станет более универсальной благодаря многофункциональности создаваемых средств.
Снегоочистители легкого и среднего типов будут, как правило, оснащаться одновременно плужными, фрезерно-роторными рабочими органами в сочетании с вентиляторными установками. Они смогут работать как прицепные агрегаты при расчистке снегоотложений высотой более 0,2 - 0,3 м или как самоходные - при меньших отложениях. Для обеспечения самоходности могут быть использованы бустеры, которые в летний период целесообразно применять для передвижения других путевых машин.
На участках с интенсивным и скоростным движением профилактическая очистка такими снегоочистителями должна вестись со скоростями, близкими к скорости пассажирских поездов, с минимальным занятием перегона с помощью плугов и обеспечением реверсирования отброса снега на ходу.
В местах препятствий вместо плуга очистка будет вестись струей воздуха, а слежавшегося снега - фрезой, но с меньшей скоростью. Рабочие органы должны приводиться в транспортное положение автоматически по сигналам датчиков, установленных в пути.
Тяжелые снегоочистители в основном будут предназначаться для заносов высотой более 1,5 - 2 м и оснащаться развитой системой активных рабочих органов, позволяющих снизить до минимума лобовое сопротивление машины и разрабатывать траншеи за один проход на однопутных участках, а на многопутных - с числом проходов по числу путей. Мощность для таких снегоочистителей целесообразно отбирать от локомотива, являющегося одновременно и тяговой единицей.
Учитывая, что интенсивность работы станций будет расти, для их уборки станет необходимым поезд, который будет максимально вписываться в технологию работы станции, используя промежутки времени, образующиеся при освобождении пути в процессе эксплуатационной работы.