ЭФФЕКТИВНОСТЬ СХЕМ РАЗЪЕЗДОВ С ПРОДОЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПУТЕЙ НА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЯХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 656.21

А. В. Дмитренко, Намжилдорж Намсрай

Эффективность схем разъездов с продольным расположением путей на однопутных железнодорожных линиях

Поступила 16.10.2019

Рецензирование 23.10.2019 Принята к печати 24.10.2019

Проектируемые на начальном этапе развития железных дорог России схемы разъездов с поперечным расположением путей имели малые затраты на их сооружение. При отсутствии электрической централизации такие схемы также обеспечивали сокращение затрат, связанных с приготовлением маршрутов и пропуском поездов. Решающими факторами, определившими широкое распространение разъездов с поперечным расположением приемо-отправочных путей, стали: возможность сокращения капитальных затрат на их сооружение, небольшая длина площадки для размещения раздельного пункта, компактность стрелочных горловин.

Внедрение электрической централизации позволило организовать быстрое приготовление маршрутов и использовать схемы разъездов с продольным (последовательным) расположением путей. Новые схемы оказались более эффективными для коротких перегонов, так как обеспечивали рост пропускной способности однопутных линий, в том числе в условиях неравномерности движения поездов. Кроме того, разъезды с продольным размещением приемо-отправочных путей использовались в некоторых особых условиях, например перед затяжными подъемами, поскольку они обеспечивали лучшие, по сравнению с другими типами, условия трогания грузовых поездов с места и последующего разгона. При этом существующие рекомендации по выбору схем разъездов для однопутных линий не в полной мере учитывают особенности организации движения поездов, в том числе при скрещении встречных поездопотоков, а также влияние схемных решений путевого развития разъездов на наличную пропускную способность однопутных линий.

В статье дается оценка эффективности использования разъездов различных типов. Делаются выводы относительно большей целесообразности использования схем разъездов с продольным расположением приемо-отправочных путей, поскольку они обеспечивают более весомый прирост пропускной способности и сокращение затрат, связанных со скрещением грузовых поездов.

Ключевые слова: пропускная способность, разъезд, поездопотоки, развитие железнодорожной сети, график движения поездов.

На начальном этапе развития железных дорог в эксплуатационной работе транспорта при наличии однопутных линий основной тяговой единицей были паровозы. На первых железных дорогах в начале XIX в. отсутствовали технические возможности электрической централизации стрелок и сигналов. Также не использовалась полуавтоматическая и автоматическая блокировка для регулирования движения поездов на участках магистральных линий [1-3].

С развитием железнодорожного транспорта возникла необходимость в создании специальной системы управления движением поездов по станциям и участкам. Потребовалась разработка порядка эксплуатации раздельных пунктов, обеспечивающих пропуск поездов, как для однопутных, так и для двухпутных железнодорожных линий.

В последующем, несмотря на широкомасштабное строительство новых магистральных линий, при наличии однопутных участков их

пропускная способность исчерпывалась через короткий отрезок времени. Возрастающая конкуренция с автомобильным транспортом потребовала разработки мер для увеличения пропускной способности железных дорог и сокращения эксплуатационных расходов, связанных с перевозочным процессом. Возникла необходимость разработки научных основ освоения возрастающих объемов перевозок как путем увеличения веса и скорости грузовых поездов, так и за счет увеличения размеров движения на ранее построенных магистральных линиях большой протяженности [4-10].

На однопутных линиях для повышения пропускной способности широко используются разъезды. На рис. 1 представлена схема разъезда с двумя приемо-отправочными путями, расположенными поперечно.

Для приведенной схемы разъезда при ручном управлении предусматривалось два стрелочных поста, по одному в каждой горловине. Таким образом обеспечивалось относительно

Рис. 1. Схема разъезда с поперечным расположением двух приемо-отправочных путей

быстрое приготовление маршрутов, связанных с пропуском грузовых и пассажирских поездов.

Для схем разъездов с поперечным расположением путей имеется возможность осуществлять безостановочный пропуск длинно-составных грузовых поездов в одном из направлений (рис. 2).

Рис. 2. Схема пропуска длинносоставного поезда по разъезду с поперечным расположением путей: тс - интервал скрещения; тнп - интервал неодновременного прибытия; неч - нечетный грузовой поезд нормативной длины; чет - четный длинносоставный грузовой поезд повышенной длины

Кроме того, имеется возможность при остановке грузовых поездов одного направления выполнять пропуск пакета грузовых поездов встречного направления (рис. 3).

Рис. 3. Схема одностороннего пакетного пропуска поездов по разъезду с поперечным расположением путей

Важно отметить, что при сбоях в движении временная остановка поездов на разъездах такого типа существенно снижает пропускную способность однопутной железнодорожной линии в целом.

Из схем, приведенных на рис. 2 и 3, следует, что один из грузовых поездов имеет на разъезде

полную остановку, при этом тратится время на разгон и замедление. Также производятся дополнительные затраты энергии, связанные с остановками грузовых поездов.

Иные условия для движения будут обеспечиваться в случае одновременного подхода на разъезд с поперечным расположением путей двух грузовых поездов с разных направлений (рис. 4).

Рис. 4. Схема пропуска двух грузовых поездов при одновременном приеме на разъезд для скрещения: - дополнительное время на разгон и замедление грузового поезда

Для схем разъездов с поперечным расположением путей при соблюдении их стандартной длины и одновременном подходе оба грузовых поезда будут иметь полную остановку. При этом появляется дополнительное время на разгон и замедление каждого из этих задержанных поездов. Также будут иметь место потери энергии, связанные с полным разгоном и замедлением обоих задержанных составов грузовых поездов. Это вызывает большие потери, чем при разновременном приеме для скрещения двух грузовых поездов, двигающихся в разных направлениях. Кроме того, увеличивается время нахождения поездов в пути.

Внедрение на железнодорожном транспорте систем электрической централизации стрелок и сигналов, имеющих высокое быстродействие, повысило эффективность внедрения в практику схем разъездов с продольным (последовательным) расположением приемо-отправочных путей [11-13].

Длительный период эксплуатации железнодорожного транспорта показал, что наиболее совершенными оказались схемы разъездов

Рис. 5. Схема разъезда с продольным односторонним расположением приемо-отправочных путей

с двумя приемо-отправочными путями, расположенными последовательно (продольно), по одну сторону от главного пути (рис. 5).

Данная схема разъезда обладает следующими преимуществами по сравнению с разъездами с поперечным расположением приемо-отправочных путей:

1) обеспечивается сокращение затрат, связанных с выполнением работ по капитальному ремонту пути, так как на дополнительном пути проходит повышенный поток поездов;

2) минимизируются «бросовые» работы при дальнейшем строительстве сплошного второго главного пути на перегоне для однопутной железнодорожной линии;

3) повышается пропускная и провозная способность однопутного участка за счет уменьшения затрат времени на торможение и разгон поездов, а также сокращения протяженности однопутной части прилегающего перегона;

4) обеспечивается сокращение затрат, связанных с пропуском грузовых поездов встречных направлений при одновременном их прибытии на разъезд;

5) происходит сокращение суммарных затрат в пути следования в случае организации скрещения грузовых поездов на однопутной линии за счет сокращения количества остановок поездов в пути следования [14, 15].

В случае одновременного приема на разъезд двух грузовых поездов они могут проследовать без остановки, что возможно за счет незначительного снижения скорости их движения. Таким образом, реализуется возможность безостановочного скрещения. В данном варианте технологии пропуска разъезд с продольным расположением приемо-отправоч-ных путей обеспечивает лучшие условия пропуска поездопотоков (рис. 6).

Приведенный выше анализ дает основания для определения сферы применения схем разъездов с поперечным и продольным расположением приемо-отправочных путей. Так, схемы разъездов поперечного типа эффек-

тивны для протяженных прилегающих перегонов. В этом случае одновременный прием на разъезд поездов встречных направлений имеет малую вероятность. В результате, как правило, один из грузовых поездов совершает полную остановку, а второй следует безостановочно и с высокой скоростью.

Рис. 6. Схема пропуска поездов в случае организации безостановочного скрещения при одновременном приеме на разъезд грузовых поездов встречных направлений

Иные условия создаются в управлении пропуском поездов при высоких размерах движения и малой протяженности перегонов для однопутной железнодорожной линии. В этом случае возрастает вероятность одновременного приема встречных поездов на разъезд для скрещения. Использование в таких условиях разъездов с продольным расположением приемо-от-правочных путей обеспечит повышение пропускной способности линии и улучшение технико-экономических показателей, связанных с пропуском поездопотоков.

Максимальная наличная пропускная способность перегона с учетом использования схем разъездов с поперечным расположением приемо-отправочных путей

^р = 1440

проп Т пар пер

1 440

С + С + 2^ + 21

(1)

где 1 440 - число минут в сутках; Г^р - период

графика для схем разъездов с параллельным (поперечным) расположением путей; ^, Ч -время хода грузовых поездов в четном и нечетном направлениях соответственно; -интервал неодновременного прибытия поездов на разъезд; tз - дополнительные потери времени, связанные с замедлением и последу-

ющим разгоном грузового поезда при остановке на разъезде.

В случае наличия разъездов с продольной схемой расположения приемо-отправочных путей порядок пропуска поездов через раздельные пункты при одновременном их прибытии для скрещения приведен на рис. 7.

Рис. 7. Схема безостановочного пропуска поездов по разъездам с продольным расположением приемо-отправочных путей: а, б - оси разъездов; /'х, - время хода грузовых

поездов в четном и нечетном направлениях соответственно; Т^ер - период графика движения поездов при безостановочном скрещении

Исходя из схемы, представленной на рис. 7, получим

Гб/о = Г + Г. (2)

пер х х V /

Пропускная способность перегонов при безостановочном движении

1440

Nпар =-

проп

(3)

¿х +/;

Различная протяженность перегонов оказывает влияние на возможный прирост их пропускной способности. Разница пропускной способности при использовании схем

разъездов различных типов определяется по формуле

(4)

ДN = Nпосл - Nпар

схем проп проп'

где ж;;ос;; - пропускная способность для схем

разъездов с последовательным (продольным) расположением приемо-отправочных путей; N^11 - пропускная способность перегона для

схем разъездов с параллельным (поперечным) расположением приемо-отправочных путей.

Долю прироста пропускной способности можно определить по формуле

У =

N пар

проп

N' ПОСЛ

проп

(5)

Для вариантных технико-экономических расчетов использовались следующие данные: /н.п = 4 мин; Ур = 50 км/ч; /р = 3 мин; /з = 2 мин. Варианты длины перегона /пер: от 5 до 30 км с шагом длины 5 км.

Результаты расчета показывают, что использование схем разъездов с продольным (последовательным) расположением приемо-отправочных путей обеспечивает существенный прирост пропускной способности и улучшение технико-эксплуатационных показателей (таблица).

Так, для перегонов протяженностью 20 км и схем разъездов с продольным расположением путей, по сравнению с поперечным расположением, обеспечивается сокращение периода графика на 5-7 мин. Это вызывает увеличение пропускной способности перегонов на 10-20 %.

Показатели пропускной способности однопутных перегонов

Показатель Протяженность перегона, км

5 10 15 20 25 30

/х 6 12 18 24 30 36

6 12 18 24 30 36

¿н.п - - - - - -

4 4 4 4 4 4

/з - - - - - -

2 2 2 2 2 2

Тпер 12 24 36 48 60 72

18 30 42 54 66 78

^проп 120 60 40 30 24 20

80 48 34 27 22 18

ДМсхем 40 12 6 3 2 2

У 1,5 1,25 1,18 1,15 1,12 1,10

Примечание. В числителе указано значение показателя для продольной схемы разъездов, в знаменателе - для поперечной.

5

10

15

20

25 30

Протяженность перегонов, км

П Продольная схема разъездов В Поперечная схема разъездов 0 Прирост пропускной способности

Рис. 8. Сравнение уровня наличной пропускной способности при использовании на однопутных линиях

разъездов различных типов

Сравнительная диаграмма наличной пропускной способности перегонов в зависимости от их протяженности и схемы используемых разъездов показана на рис. 8.

Полученные результаты представляют интерес при решении задач развития полигонов сети железных дорог с наличием однопутных железнодорожных линий как в нашей стране, так и за рубежом. В частности, актуальным этот вопрос является для развития железнодорожного транспорта Монголии. Первоначальный вариант проекта развития Улан-Баторской железной дороги предполагал увеличение числа приемо-отправочных путей только на разъездах поперечного типа. С учетом полученных в настоящей статье данных становится целесообразным в перспективе проектировать разъезды с последовательным расположением приемо-отправочных путей, т. е. использовать схемы продольного типа. Это позволит обеспечить больший прирост пропускной способности и повысить эффективность эксплуатационной работы участков однопутных линий.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. При схемах разъездов поперечного типа возникают значительные затраты, связанные со скрещением на них грузовых и пассажирских поездов. Особенно возрастают затраты в случае одновременного подхода поездов встречных направлений.

2. Схемы разъездов с продольным расположением путей обеспечивают сокращение затрат, связанных со скрещением грузовых поездов. При одновременном подходе встречных поездов создаются оптимальные условия для безостановочного скрещения.

3. Разъезды с поперечным расположением приемо-отправочных путей более эффективны при наличии протяженных перегонов. Схемы разъездов продольного типа обеспечивают сокращение затрат, связанных со скрещением поездов, для коротких перегонов.

4. Схемы продольного типа с последовательным расположением путей обеспечивают прирост пропускной способности однопутных линий, по сравнению со схемами поперечного типа, более чем на 10 %.

Библиографический список

1. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / П. С. Грунтов [и др.]. М., 1994. 544 с.

2. Дмитренко А. В., Карасев С. В. США и Россия: оптимальный вес грузовых поездов и развитие инфраструктуры // Вестник транспорта. 2015. № 12. С. 12-15.

3. История железнодорожного транспорта России / Г. М. Фадеев [и др.]. СПб. ; М., 1994. 335 с.

4. Перспективы развития транспорта при переходе к рынку / Н. Е. Аксененко, А. В. Дмитренко, И. А. Милованов, В. Н. Поздеев // Железнодорожный транспорт. 1993. № 2. С. 37-42.

5. Бородин А. Ф. Новая система организации грузового движения на железных дорогах Польши // Железнодорожный транспорт. Серия: Организация движения и пассажирские перевозки. 1997. Вып. 4. С. 27-34.

6. Бубнова Г. В., Федоров Ю. Н. Об эффектах специализации железнодорожных линий // Мир транспорта. 2012. Т. 10, № 6 (44). С. 62-69.

7. Быков Ю. А. Основные системотехнические принципы проектирования железных дорог // Совершенствование теории и практики проектирования, реконструкции и эксплуатации железных дорог : межвуз. сб. науч. трудов. Хабаровск, 1994. С. 17-23.

8. Экономические изыскания и основы проектирования железных дорог : учеб. для вузов ж.-д. транспорта / Б. А. Волков, И. В. Турбин, Е. С. Свинцов, Н. С. Лобанова ; под ред. Б. А. Волкова. М., 2005. 408 с.

9. Козлова С. Б. К вопросу усиления пропускных способностей полигонов транспортной сети // Вестн. ЦНИИ МПС. 1969. № 6. С. 25-28.

10. Умаров X. К., Свинцов Е. С. Увеличение пропускных способностей лимитирующего перегона линии Ангрен - Пап // Известия Петерб. ун-та путей сообщ. 2015. Вып. 2 (43). С. 84-90.

11. Дмитренко А. В. Эффективность сооружения дополнительных главных путей на существующих железнодорожных линиях // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 4 (44). С. 154-161.

12. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог. М., 2011. 291 с.

13. Левин Д. Ю., Павлов В. Л. Расчет и использование пропускной способности железных дорог. М., 2011. 364 с.

14. Дмитренко А. В., Карасев С. В., Батхуяг Пурэв. Эффективность оборудования автоблокировкой перегонов в зависимости от их протяженности // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2014. № 1-2. С. 146-149.

15. Нехорошков В. П. Железнодорожный транспорт в развитии внешнеэкономической деятельности восточных регионов России. Новосибирск, 2011. 228 с.

A. V. Dmitrenko, Namzhildorzh Namsrai

Efficiency of Parting Stations Schemes with Longitudinal Arrangement of Tracks on Single-Track Railway Lines

Abstract. The parting stations schemes designed at the initial development stage of the Russian railways with the transverse location of the tracks had low costs for their construction. In the absence of electrical centralization, such schemes also reduced the cost of preparing routes and passing trains. The decisive factors that determined the wide distribution of trips with the transverse location of the acceptance routes were: the possibility of reducing the capital costs for their construction, the small length of the site for the location of the separate point, the compactness of the switch necks.

The introduction of electrical centralization allowed organizing fast preparation of routes and using parting stations with longitudinal arrangement of tracks. The new schemes proved to be more effective for short crossings, as they provided an increase in the capacity of single-track lines, including in conditions of uneven train traffic. In addition, the use of trains with longitudinal placement of the receiving tracks found place in some special conditions, for example, before prolonged lifts, as they provided better conditions than other types of freight trains to start and then accelerate. At the same time, the existing recommendations on selection of travel schemes for single-track lines do not fully take into account the peculiarities of train traffic organization, including when crossing opposite train flows, as well as the influence of parting stations development schemes on the available throughput ability of single-track lines.

The article assesses the efficiency of using different types of parting stations. Conclusions are drawn as to whether it would be more expedient to use longitudinal parting stations patterns as they provide greater throughput ability and lower costs associated with crossing freight trains.

Key words: throughput ability; parting station; train flows; railway network development; train schedule.

Дмитриенко Алексей Васильевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Железнодорожные станции и узлы» СГУПСа. E-mail: dmitrenkoav@mail.ru

Намсрай Намжилдорж - начальник отдела охраны труда Улан-Баторской железной дороги. E-mail: namj iaa-irgups@yandex. ru