CC BY
45
УДК 625.1:656.2.022.846
М. Б. КУРГАН, О. С. МАРКОВА (ДПТ)
ВТРАТИ ЧАСУ РУХУ ПО1ЗД1В НА Д1ЛЯНКАХ ОБМЕЖЕННЯ ШВИДКОСТ1
Встановленi аналiтичнi залежностi мгж втратами часу руху та швидшстю, що обмежуе рух по1здв.
Определение аналитической зависимости между потерями времени движения и скоростью, которая ограничивает движение поездов.
The analytical dependence of the time loss from the speed which limits train movement has been defined.
Вступ
Одним з важливих показниюв, яю характеризуют роботу зашзничного транспорту, е графш руху по!зд1в. Однак досягти 100 % виконання йо-го у вс1х видах сполучення ще не вдалося. Основною причиною затримок е наявтсть попере-джень, вплив «в1кон». Так, у 2006 рощ затримки вщ р1зних господарств Укрзатзнищ склали бли-зько 900 год, третина з яких припадае на кол1йне господарство [1]. Детальний розподш затримок по!зд1в показано на рис. 1.
Обмеження швидкостей на зашзницях - до-сить розповсюджене явище. Деяю обмеження, наприклад, як через модершзащю або катталь-ний ремонт (несвоечасне проведення ремонт1в), враховуються при складанш графшу руху по!з-д1в, шш1 ж виникають раптово 1 призводять до
збо!в в рус по!зд1в. Так, у 2006 рощ по Укрзаш-зниц було 162 834 випадюв неграфшових зупи-нок по!зд1в з додатковими витратами на тягу по-1зд1в 5,43 тис. туп енергоресуршв ор1ентовною вартютю 7,4 млн грн [2] (рис. 2).
При розв'язуванш р1зних задач, що пов'язаш з рухом по!зд1в, приходиться ви-значати час руху, швидкост руху та шш1 екс-плуатацшш показники. Як правило, щ показ-ники визначаються без урахування коротко-тривалих обмежень швидкостей руху, яю з'являються в процес експлуатацп зал1зниць { також впливають на режим руху по!зда. 1гно-рування наявност короткотривалих обмежень швидкосп може призвести до прийняття неправильного р1шення при проектуванш реко-нструкци заизнищ.
350
5 300 и
.¡а 250
14
!i 200 в s а s
S
а
н
<я
150 100
50
321
я
о И
201.2
я и
sS
о
о и о Ч
108.9
77.5
52.3
32.5
11.8
я я о
U й И
М О
43.8
£
Господарства
Рис. 1. Затримки по1здв у 2006 рощ по Укрзалiзницi
0
□ При забороняючих сигналах □ При дозволяючих сигналах (без наказу)
□ При дозволяючих сигналах (за наказом)
Рис. 2. Неграфiковi зупинки по!'зд1в (одиницi й вiдсотки) по Укрзалiзницi за 2006 рiк
Ниш на затзницях Укра!ни експлуатуеться 1300 км головно! коли, що потребують терм> ново! модершзаци. Поставлено завдання оно-вити 1375 км головних колш, що вдв1ч1 бшьше, шж обсяг робгг минулого року.
Планом модершзаци основних засоб1в у ко-л1йному господарста на 2007 рш передбачено виконання робгг на загальну суму 1 млрд 600 млн грн. З них 125 млн грн. буде спрямовано на ремонт колшних машин, 750 млн грн. тде на заку-твлю ново! кол1йно! техшки. Оздоровлення ко-л1йного господарства дасть можливють збшьши-ти пропускну спроможшсть зашзниць, пщвищити швидюсть та безпеку руху. Сьогодш середня хо-дова швидкiсть пасажирських по!зд1в складае майже 90 км/год. У 2008 р. шсля виконання робгг з модершзаци та оновлення коли середня швид-кiсть становитиме 100 км/год [3].
Постановка задачi
Поява попереджень з обмеження швидкосп руху по!зд1в на тих чи шших дшянках зал1зниц1 залежить вщ багатьох фактор1в: пропущеного тоннажу, вантажонапруженосп, осьових наван-тажень, поздовжнього профшю тощо.
Втрати часу руху подщв при виникнент обме-жень залежать вщ плану i профшю зал1зниц1, вста-новлених максимальних швидкостей руху i р1вня обмежень швидкостей та тривалосп !х да, а також вщ розташування дшянок, на яких вони дшть.
Щоб досягти встановленого р1вня швидкосп, необхщно виявити дшянки, на яких усунен-ня обмежень швидкосп руху погздв призведе до найбшьшого ефекту, величина якого залежить вщ темшв зростання швидкосп руху, зменшення часу руху та зниження витрат енерги.
У данш робот на прикладi Придншровсько! затзнищ було розглянуто вказану проблему. Для
Г! вирiшення запропоновано методику щодо ви-значення для будь-яко! д^нки залiзницi, що об-межуе швидюсть, дiапазону змiн часу руху по!здш.
Методика дослiдження
Дослiдження щодо поставлено! задачi вико-нувалися за допомогою тягово-експлуатацiйноГ моделi, що розроблена на кафедрi «Проектування i будiвництво дори» ДИТу. Така модель дозволила визначити час руху по!зда по заданш дiлянцi, допустимi швидкостi руху по!здв в залежностi вщ плану тип, параметрiв поздовжнього профi-лю, характеристик рухомого складу, обмежень швидкосп руху на станцiях та iнших бар'ерних мiсцях; а також витрати, що пов'язанi з рухом по-Гздiв (вантажного й пасажирського).
До розрахунку приймалися наступнi вихiднi дат: рух вантажних поГздiв середньою масою 3 600...4 600 т (згщно з Наказом «Про нормативи графка руху вантажних поГздiв на 2006-2007 рр.»), тип локомотива - ВЛ8, максимальна швидюсть -90 км/год. Довжина д^нки обмеження - 1 000 м та рiвень швидкосп, що обмежуе рух подщв -25 км/год i 40 км/год (що складають по Приднш-ровсьюй залiзницi майже 59 % серед постшних i 44 % серед тривалих та е найбiльш несприятливи-ми). Також розглядався рух пасажирських по!здв з локомотивом ЧС-7 масою 1 000 т. Моделюва-лась ситуащя, коли виникае одночасно одне чи деюлька обмежень, розташованих як скупчених, так i розосередженi по довжиш дiлянки.
Чисельна оцiнка втрат часу руху по!з,щв на кожному перегон отримана на основi тягових розра-хункiв. Делянки з обмеженням швидкостi розгля-дались як випадковi - за мiсцем !х розташування на поздовжньому профiлi. Застосування тако! методики дозволило виявити найбшьш несприятливi дiлянки за величиною енергетичних витрат.
Поява обмежень швидкосп руху впливае не лише на енергетичш витрати, але й на значення ходово! швидкосп руху. Так, при дослiдженнi було виявлено такi дiлянки, на яких по!зд може розiгнатися до значення швидкосп Утах i руха-тися з нею певну вщстань (в залежносп вiд па-раметрiв поздовжнього профшю), але виник-нення обмеження може призвести до того, що пiсля його проходження по!зд не зможе досягти встановлено! швидкостi Утах (рис. 3, а). Але зу-стрiчаються й таю дiлянки, на яких наявтсть обмеження не заважае по!зду знову виходити на за-дану швидюсть Утах (рис. 3, б).
Загальний вигляд дшянок, що дослщжува-лися, наведений на рис. 4.
На рис. 4 показано, що дшянка обмеження розташована на двох ухилах поздовжнього профшю (тдйом i спуск) з рiзними значеннями ухилу /1 i ?2, що й приймалось до розрахунку. Таким чином, розглядались рiзнi комбшаци як ?1 i ?2, так i Ь1 та Ь2, в тому числi таю, коли дь лянка довжиною Ьобм знаходиться на одному ухилi. Значення ухилiв поздовжнього профiлю приймалися вщ 0 до 8 %о.
б)
Рис. 3. Вплив розташування д1лянки обмеження на поздовжньому профш на швидюсть руху: а) - тсля дшянки обмеження розташований тдйом; б) - тсля дшянки обмеження розташований спуск)
Кобм
1 ^ 1
А 4-1-► ¿обм <-►
Рис. 4. Фрагмент поздовжнього профшю, що дослщжувався
В результат виконаних розрахункiв i анал> зу отриманих даних було виявлено таю дшян-ки, на яких виникнення обмеження швидкосп е найбшьш несприятливим за втратами часу ру-
ху, витратами електроенергп та за швидюстю руху. Окремi результати щодо втрат часу руху (для вантажних поlздiв) наведено у табл. 1.
Найбшьш несприятлив1 д1лянки, на яких виникають обмеження швидкост1 руху поТзд1в за втратами часу руху
Ухил поздовжнього профшю, %0 Втрати часу руху хв., на 100 км, %
перед обмеженням безпосередньо на обмеженш тсля обмеження Робм = 25 КМ/г°д Робм = 40 км/год
Ддлянка повнютю розташована на спуску
-8 -8 -8 6,7 3,9
-6 -6 -6 6,7 3,9
-4 -4 -4 6,3 2,9
-2 -2 -2 5,5 2,5
Дшянка обмеження розташована на спуску, а за нею - пщйом
-6 -6 0 5,0 2,5
-6 -6 4 6,3 3,7
-6 -6 8 5,9 3,5
-6 -2 4 7,5 4,9
-2 -6 6 5,6 3,3
Дшянка обмеження розташована на пщйом1
-8 6 6 5,0 2,0
-6 6 2 5,3 2,1
-4 2 6 5,3 2,1
Ддлянка обмеження знаходиться на злом1 профшю
-8 -8/-2 -2 8,0 3,9
-4 -4/0 0 7,5 4,9
2 2/8 8 6,7 2,5
-2 -2/6 6 6,0 3,0
-6 -6/2 2 5,9 3,5
0 0/4 4 5,0 2,0
Як видно з табл. 1, до найбшьших втрат часу руху призводять обмеження, що виникають на спуску (2,5...6,7 %) та на переломах поздовжнього профшю (2,0.8,0 %).
У табл. 2 наведено приклади найбшьш не-сприятливих за енергетичними витратами дшянок. З табл. 2 видно, що найбшьш несприятливi за енергетичними витратами е дшянки, на яких по!зд рухаеться на спуск. Зростання мехашчно! роботи локомотива у такому випадку склада-ють 17,2. 19,5 % при виникненш обмеження з рiвнем швидкосп 25 км/год та 13,9.16,4 % при обмеженш з допустимою швидюстю 40 км/год в залежносп вщ значення ухилу поздовжнього профшю. При цьому, чим бшьш пологий спуск, тим бшьше зростае мехашчна робота. Очевидно, це пов'язано з режимом руху по-!зда. По!зд, рухаючись на спуск в тяговому ре-жимi досягае значення встановлено! швидкостi, а поим рухаеться в режимi регулювального га-льмування. Якщо ж при цьому виникае обме-ження, то зниження швидкосп до Р^бм призво-дить до того, що шсля його проходження по!з-
ду знову необхiдно рухатися в тяговому режимi для досягнення встановлено! швидкосп. Це призводить до зростання мехашчно! роботи локомотива ^ вщповщно, до додаткових витрат електроенерги.
Як було зазначено вище, зус^чаються такi дiлянки, на яких виникнення попередження призводить до того, що по!зд не може знову вийти на встановлену швидюсть, з якою рухав-ся до появи обмеження. В табл. 3 наведено окремi даш щодо зменшення швидкосп при виникненш обмеження вщносно встановлено! швидкосп. Найбшьше зменшення швидкостi спостершаеться при русi по!зда на пщйом (15,9.41,1 %) та на зломах поздовжнього профшю (15,3.40,9 %). Ц значення залежать вiд ухилу поздовжнього профшю та рiвня швидкосп, що обмежуе рух по!здв. Так, наприклад, при русi на пщйом з ухилом поздовжнього профшю 6 %о, виникнення обмеження з рiвнем допустимо! швидкостi 40 км/год зумовлюе зниження швидкосп на 15,9 %, а при допусти-мш швидкостi 25 км/год - на 24,3 %.
Найбшьш иссиршм. ппи дшянки, на яких виникають обмеження швидкостi руху иоTздiв за смсргстичмими показниками
Ухил поздовжнього профшю, %о
Зростання мехашчно! роботи локомотива т км, на 100 км, %
перед обмеженням безпосередньо на об-межент тсля обмеження Пбм = 25 км/год Пбм = 40 км/год
Ддлянка повшстю розташована на спуску
-8 -8 -8 17,2 13,9
-6 -6 -6 17,5 14,5
-4 -4 -4 18,1 15,3
-2 -2 -2 19,5 16,4
Дшянка обмеження розташована на спуску, а за нею - пщйом
-6 -6 0 11,2 9,3
-6 -6 4 9,9 8,1
-6 -6 8 7,3 6,0
-6 -2 4 8,6 7,2
-2 -6 6 6,6 5,5
Дшянка обмеження розташована на злом1 профшю
-4 -4/0 0 8,6 7,1
-6 -6/2 2 9,9 8,5
-8 -8/-2 -2 14,2 11,8
Таблиця 3
Найбшьш нссприят. ппи дiлямки, на яких виникають обмеження швидкосп руху иоlЗдiв за встановленою швидкiстю
Ухил поздовжнього профшю, %0 Зменшення встановлено! швидкост при виникнент обмеження, %
перед обмеженням безпосередньо на об-межент тсля обмеження Пбм = 25 км/год Пбм = 40 км/год
Дшянка обмеження розташована на пщйом1
0 6 6 24,3 15,9
-4 6 6 39, 1 23,2
-8 6 6 41,1 41,1
-4 2 6 37,5 33,0
-6 6 2 26,7 26,7
Дшянка обмеження розташована на спуску, а за нею - тдйом
-6 -6 0 10,0 -
-6 -6 4 10,0 7,8
-6 -6 8 11,1 8,9
-6 -2 4 22,2 21,1
-2 -6 6 21,1 17,8
Ддлянка обмеження розташована на злом1 профшю
-2 -2/6 6 36, 9 36, 1
-4 -4/0 0 18,9 18,9
-6 -6/2 2 26,7 26,7
0 0/4 4 15,3 15,3
2 2/8 8 40,9 36,4
Як гоказали poзpаxyнки, на час pyxy впли-ваe нe лишe piвeнь швидкocтi oбмeжeння, йoгo дoвжина та паpамeтpи пoздoвжньoгo пpoфiлю i плану лiнiï, алe й piвeнь вcтанoвлeнoï швидто-cтi на дiлянцi, дe виниклo oбмeжeння. Пpи цьoмy oчiкyваний час pyxy пoïзда (хв.) го будь-якiй дiлянцi пpoпoнyeтьcя визначати за наступ-ним виpазoм:
t
pyxy
n
■■Я i=i
tpoзpаx. + tpoзpаx.
(i)
дс n - юльюсть пepeгoнiв на заданш дiлянцi з piзним piвнeм вcтанoвлeнoï швидкocтi pyxy; tpoзpаx - час pyxy Го1'зда, щo визначаeтьcя
тяговими poзpаxyнками пpи макcимальнo дo-пустимш швидкocтi, хв;
at - кoeфiцieнт, щo вpаxoвye виникнсння oбмeжeння на дшянщ з псвним значeнням вcтанoвлeнoï швидкocтi pyxy, piвeнь швидкocтi, щo oбмeжye pyx пoïздiв, а татож кiлькicть o6-мсжснь та ïx дoвжинy.
Кoeфiцieнт at бyлo визначeнo для oбмeжeнь з piвнeм дoпycтимoï швидкocтi 25, 40 i 50 км/год. У табл. 4 навeдeнo значсння кoeфiцieнта at пpи
виникгонш oднoгo, двox та тpьox oбмeжeнь пpи pyci паcажиpcькoгo пoïзда на будь-яюй д> лянцi дoвжинoю i 00 км з piвнeм швидкocтi 40 км/гoд та дoвжинoю oбмeжeння i км.
^и cкладаннi гpафiкy pyxy пoïздiв го то-жнiй дiлянцi закладаeтьcя так званий диспст-чepcький peзepв, алe iнкoли йoгo значeння дo-сить всликс та нс маe дocтатньoгo oбгpyнтy-вання i e peзepвoм для пiдвищeння швидкocтi pyxy пoïздiв. Цс пoв'язанo з тим, щo на piзниx напpямкаx залiзницi xаpактepиcтики дiлянoк вiдpiзняютьcя i викopиcтання oднакoвoгo тд-xoдy дo кoжнoï з них нс e pацioнальним. Ви-кладсна мeтoдика дoзвoляe видiляти дшянки з oднакoвими yмoвами i вpаxoвyвати piзнi зна-чсння кoeфiцieнтy at пpи вcтанoвлeннi диспс-тчepcькoгo peзepвy.
Слiд вiдмiтити наступнс. Якщo poзpаxyнки викoнyютьcя для дiлянки дoвжинoю 20.30 км, то паpамeтpи пoздoвжньoгo пpoфiлю cyттeвo впливають на час pyxy. Якщo дiлянка бiльшoï дoвжини, то мoжна викopиcтoвyвати ycepeднe-нi гоказники (як пpoпoнyeтьcя в табл. 4), oœi-льки у такoмy випадку вплив вщ пoздoвжньoгo пpoфiлю будс мснш виpазним.
Таблиця 4
Значення коефщенту at
Вста^нлс^ швидюсть pyxy, км/гoд Кiлькicть oбмeжeнь
i 2 3
60 0,0i9 0,057 0,i5i
80 0,038 0,076 0,i67
i00 0,057 0,094 0,i89
i20 0,065 0,i32 0,i97
Дужс важливим ^и пiдвищeннi швидкocтi pyxy гойздв e наступний мoмeнт. Якщo дo гpафiкy pyxy пoïздiв закладались тpивалi oбмeжeння на piк, тo ^и ycyнeннi пpичин, щo викликали цс o6-мсжсння, кopeктиви дo фаф^ pyxy нс внocятьcя. Цс викликаe нeoбгpyнтoванe зpocтання часу pyxy та змсншсння швидкocтi за pаxyнoк opocroK» Го1'з-дiв пpи викoнаннi графку pyxy, а такoж дo дoда-ткoвиx eкcплyатацiйниx витpат.
На pro. 5 навсдсго пpиклад зpocтання часу pyxy ^и дiючиx oбмeжeнняx на дшянках з piз-ним piвнeм вcтанoвлeнoï швидкocтi. Так, на-пpиклад, пpи piвнi швидкocтi 80 км/год виникнсння oднoгo oбмeжeння пpизвoдить дo зpoc-тання часу pyxy на 6 %, двox - на i3 % а ^и виникнeннi тpьox oбмeжeнь вжс на 20 %.
Таким жс чигом мoжна визначати cepeдню швидкicть pyxy для бyдь-якoï заданoï дiлянки затзнищ. З pиc. 6 виднo, щo виникнсння бшь-шoï кiлькocтi oбмeжeнь cyттeвo змeншye cepe-дню швидюсть pyxy ^и бyдь-якoмy piвнi вста-нoвлeнoï швидкocтi. Пo-дpyгe, чим вищс piвeнь вcтанoвлeнoï швидкocтi, тим бшьш cyттeвий вплив виникнсння oбмeжeння на cepeдню швидюсть pyxy. Так, на^тла^ якщo oбмeжeння ви-никаe на дiлянцi з вcтанoвлeнoю швидюстю 80 км/год, то cepeдня швидюсть pyxy змсншить-ся майжс на 5 %, а ^и вcтанoвлeнiй швидкocтi i20 км/гoд - майжс на 7 %.
За нopмами, щo дiють cьoгoднi на ^^^rn-poвcькiй залiзницi, бyлo пiдpаxoванo стогом^ в piчниx eкcплyатацiйниx витpатаx на тожш i0 паp пoïздiв, щo пpoxoдять пo заданiй дiлянцi.
Варнсть 1 по!здо-хвилини визначалася за формулою [4]:
Вп
= е„
, (2)
нам, грн; екап в - приведенi капiтальнi вкладення
по локомотиву, грн; екап в - приведенi катталь-нi вкладення по вагонам, грн; е1нш - iншi екс-
л плуатацiйнi витрати (включають: вартють елек-
де ерен- реновацiйнi вiдрахУвання по локомо- троенергИ, оплату працi локомотивних бригад,
витрати на ремонт локомотива та вагошв), грн.
тиву, грн; е
рен
■ реновацшт вщрахування по ваго-
2 0
60 80 100 120 Встановлена швидккть руху, км/год
Иодне обмеження ■ два обмеження Птри обмеження
Рис. 5. Зв'язок м1ж втратами часу руху та встановленою швидк1стю 1 кшьшстю обмежень, що виникли (Уобм = 40 км/год, Ьобм = 1 км)
о
э
н
I *
4 -Т в .¡3
и ч
Э •§
О В
— и
5 ^ Э &
а ^
« %
К «
в 2
в ®
^ С
а
в
-3
со
18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0
60 80 100
Встановлена швидккть руху, км/год
120
□ одне обмеження ■ два обмеження □ три обмеження
Рис. 6. Зв'язок м1ж зменшенням середньо! швидкосп та встановленою швидшстю 1 кшьшстю обмежень (Р^бм = 40 км/год, Ьобм = 1 км)
За формулою (2) визначено, що вартють 1 по1'здо-хвилини коливасться у межах вщ 8 до 11 грн (в залежносп вiд типу та стану локомотивного i вагонного парюв). Тодi для двоколш-roï дiлянки залiзницi (пк = 2), по яюй прохо-дять 10 пар вантажних поïздiв за добу рiчна економiя в експлуатацiйних витратах буде ви-значатися за наступним виразом:
¿10 пар/рiк = Вп—хв ' пк ' пп ' пдн (3)
i складе близько 59.78 тис. грн/рш, а для од-ноколiйноï дшянки - 30.39 тис. грн.
Таким чином, при усуненш обмеження на подiбнiй дiлянцi, що призводить до втрат часу руху, наприклад, близько 5 хвилин рiчна еко-номiя в експлуатацiйних витратах складе 300.400 тис. грн.
Висновки
1. При виникненш обмеження швидкосп руху найбшьш несприятливими за втратами часу руху е наступш дiлянки:
- до, тсля та по обмеженню поïзд рухаеться на спуск. Виникнення обмеження з рiвнем до-пустимоï швидкостi 25 км/год зумовлюе зростання часу руху на 5,5.6,7 % в залежносп вщ ухилу поздовжнього профшю(для дiапазону даних, що розглядалися);
- коли до обмеження i безпосередньо на об-меженнi поïзд рухаеться на спуск, а тсля обмеження - на пщйом. У такому випадку виникнення попередження зi швидюстю, що обмежуе
pyx пoïздiв 25 км/год пpизвoдить дo втpат часу pyxy на 5,0.7,5 %;
- толи пepша пoлoвина oбмeжeння poзта-шoвана на спуску, а дpyга пoлoвина - на пщго-мi. Виникнсння oбмeжeння з таким самим piв-нсм як вказаго вищс зyмoвлюe зpocтання часу pyxy на 5,0.5,3 %.
2. Значсння кoeфiцieнтy at мoжна визначати для oкpeмиx випадкiв та вpаxoвyвати ^и скла-даннi гpафiкy pyxy ^и вcтанoвлeннi диспст-чepcькoгo peзepвy.
3. Hаявнicть oбмeжeнь швидкocтi pyxy го-ïздiв впливаe на пpoпycкнy cпpoмoжнicть дь лянки, витpати eлeктpoeнepгiï, а татож викли-кають дoдаткoвi сксплуатацшш витpати. Сто-poчeння часу pyxy oднoгo вантажнoгo пoïздy на i хв знижye eкcплyатацiйнi витpати майжс на 6.8 тис. грн за pm.
БIБЛIOГPAФIЧHИЙ СПИСОК
1. Олсйник В. Гpафiкoм пo ... дсфщиту / Мапст-pаль, № 2 (ii80), i7-23 ачня 2007 p. - С. 3.
2. Анал1з викopиcтання паливнo-eнepгeтичниx pe-cypciв та po6o™ пo eнepгoзбepeжeнню на зал1з-ничнoмy тpанcпopтi Укpаïни за 2006 prn -Укpзалiзниця, К., 2007 - С. 79.
3. Рагулш П. В. Щoб нс фальшивила толтна «мс-лoдiя» / Mагicтpаль, № i0 (ii88), i4 - 20 лютого 2007 p. - С. 7;
4. ^анн^лн А. И. Улучшснис тpаccы сущсствую-щих жслсзных дopoг - М.: Tpанcпopт - i972. -С. 4i-43.
Hадiйшла дo peдкoлeгiï 30.05.07.
