CC BY
41DOI 10.52170/1815-9265_2021_59_69 УДК 658.51
А. В. Дмитренко, Е. А. Ларченко, А. А. Еременко
Эффективные пути повышения среднего веса грузовых поездов
Поступила Рецензирование Принята к печати
18.10.2021 20.10.2021 20.10.2021
В течение многих десятилетий на железнодорожном транспорте поддерживался курс на повышение среднего веса грузовых поездов. Считалось, что при этом улучшаются экономические показатели эксплуатационной работы железных дорог страны в целом; уменьшаются эксплуатационные расходы, связанные с перевозкой грузов; увеличивается общее время нахождения составов грузовых поездов в горловинах приема станций.
Удлинение станционных путей с 850 до 1 050 м, проведенное на Транссибирской магистрали, позволило повысить норму веса формируемых грузовых поездов с 4 000 до 6 000 т. При этом нормативная погонная нагрузка возросла с 5 до 6 т / пог. м. Однако фактическая средняя погонная нагрузка в грузовом направлении составляет около 4,8 т / пог. м. При вождении составов грузовых поездов повышенной нормы мощность локомотивов недоиспользуется на 50 %, из-за чего появляются дополнительные эксплуатационные расходы в перевозочном процессе.
Полученная закономерность может быть использована для проведения анализа эффективности мер, связанных с дальнейшим повышением среднего веса грузовых поездов для Забайкальской железной дороги в восточном грузовом направлении.
Ключевые слова: вес поезда, качество, эффективность, загрузка локомотивов, перегон, провозная способность.
Изменение политической обстановки в мире повлекло за собой значительное изменение объемов перевозок разными видами транспорта в странах восточной части Евразии [1]. Авария на Суэцком канале, произошедшая 23 марта 2021 г., и возникшие после этого трудности, связанные с морскими перевозками, делают целесообразной передачу значительной части грузов в контейнерах из восточной части Азии в страны Европы на железнодорожный транспорт, проходящий преимущественно по территории России. Транссибирская магистраль и БАМ могут быть использованы для обеспечения повышения объемов перевозок грузов между развитыми странами Западной Европы и Восточной Азии [2].
В перспективе логично осуществить передачу значительной части перевозок на Транссибирскую магистраль, кратчайший путь в Европу по сравнению со всеми другими маршрутами, проходящими по территории ряда стран, в случае следования из Китая в страны Западной Европы [3].
Целью настоящего исследования является оценка целесообразного веса грузовых поездов в случае вождения составов повышенной нормы - 6 000 т.
В создавшихся условиях встает вопрос об установлении рациональных путей усиления провозной способности Транссибирской ма-
гистрали, способной в перспективе обеспечить перевозочный процесс по кратчайшему направлению в повышенных объемах. В технико-экономических расчетах следует учитывать эффективность в перевозочном процессе сокращения дальности пробега грузов, по сравнению со всеми маршрутами, проходящими по территории других стран в Евразию.
Существующая система организации перевозок в России в настоящее время определяет возможность освоения возрастающих объемов перевозок, прежде всего за счет дальнейшего повышения среднего веса грузовых поездов. За основу этой стратегии был взят опыт экономики США, имеющей на своих железных дорогах наибольший в мире средний вес грузовых поездов. Так, на американских железных дорогах широко развито тяжеловесное движение и вес большой части грузовых поездов составляет 15-25 тыс. т [4, 5].
Большой вес грузовых поездов на американских железных дорогах обоснован тем, что в этой стране почти все магистральные линии являются однопутными, с тепловозной тягой. При наличии густой сети дорог и однопутных линий повышение среднего веса грузовых поездов позволяет сокращать штат сотрудников промежуточных станций и локомотивных бригад. Повышенный вес грузовых поездов
позволил им в последние годы осваивать возрастающие объемы перевозок [6].
Необходимость повышения среднего веса грузовых поездов на американских железных дорогах обеспечивается повышением статической нагрузки на вагон. Также там практически полностью отсутствует пассажирское движение, а весь объем перевозок пассажиров осуществляется автомобильным транспортом и авиацией. Железнодорожные линии, обеспечивающие значительный рост как пропускной, так и провозной способности, гарантируют повышение скорости движения грузовых поездов [7]. Вместо строительства сплошных вторых путей и затрат средств на инфраструктуру на американских железных дорогах пошли по пути дальнейшего повышения среднего веса грузовых поездов.
В России для освоения возрастающих объемов перевозок пошли по пути внедрения в практику эксплуатационной работы железнодорожного транспорта значительной части двухпутных линий и также был взят курс на дальнейшее развитие тяжеловесного движения [8].
Так, в свое время министром путей сообщения Советского Союза Н. С. Конаревым был взят курс на освоение возрастающих объемов перевозок за счет дальнейшего повышения среднего веса грузовых поездов ежегодно на 100 т в год. При этом было приказано повышать статическую нагрузку на 2 т на вагон в год.
Однако, как показала практика, вождение тяжеловесных грузовых поездов по железным дорогам России в условиях ограниченной полезной длины станционных путей стало вызывать значительные трудности. При повышении среднего веса грузовых поездов возникли длительные затраты, связанные с использованием локомотивов в движении грузовых поездов на железнодорожном транспорте страны [9].
В современном мире для оценки качества и эффективности мер, связанных с освоением возрастающих объемов перевозок, в качестве одного из основных технико-экономических показателей был принят показатель «производительность локомотивов». Он устанавливается делением произведенной работы дорог на количество физических локомотивов в эксплуатируемом парке. Но при этом в использовании локомотивного парка большой мощности не отражаются эксплуатационные за-
траты, хотя с повышением веса поезда увеличиваются затраты на эксплуатацию и время нахождения каждого элемента оборота локомотива, а соответственно, уменьшается фактический средний пробег локомотива.
Для качественной оценки перевозимого объема груза в расчете на одну ось локомотива, т, воспользуемся следующим выражением:
g = К/О, (1)
где N - норма веса грузового поезда для определенной серии локомотива; О - число осей в локомотиве определенной серии на данном участке.
Показателем качества, характеризующим использование технических средств, является провозная способность железнодорожных линий, которая находится по формуле
Ит.с = 365 Ф Q N / к, (2)
где 365 - число дней в году; ф - отношение веса поезда нетто к весу поезда брутто; Q -средний вес грузовых поездов; N - размеры движения грузовых поездов; k - коэффициент неравномерности перевозок в течение года (принимается равным 1,05-1,15).
Для паровозной тяги была эффективной ранее используемая система, при которой увеличением мощности локомотивов в условиях имеющейся полезной длины станционных путей обеспечивалось освоение повышенных объемов перевозок с меньшими капитальными затратами и эксплуатационными расходами.
В современных условиях на экономические показатели эксплуатационной работы железнодорожного транспорта оказывают значительное влияние затраты на локомотивный парк, оборудованный самыми дорогостоящими техническими средствами. Улучшение качества их использования позволяет получать значительный эффект от совершенствования перевозок на магистральных линиях страны [10, 11].
Для железных дорог России, по сравнению с американскими дорогами, оказался более эффективным путь организации функционирования магистральных двухпутных железнодорожных линий за счет роста размеров движения. Так, на двухпутных железнодорожных линиях, по сравнению с однопутными, значительно возрастает пропускная способность железных дорог. Это позволяет осваивать воз-
растающие объемы перевозок за счет роста размеров движения, а не путем повышения среднего веса грузовых поездов. При этом резко сокращаются задержки грузовых поездов в пути следования для обгона или скрещения поездов на станциях участков.
На однопутных железнодорожных линиях организация капитального ремонта пути вызывает полный перерыв в движении поездов на длительный период. Это влечет огромные потери в хозяйственной деятельности [12]. В то же время на двухпутных железнодорожных линиях в этом случае возможно организовать движение поездов по одному главному пути за счет пакетного движения. При этом пропускная способность и повышение объемов перевозок по оставшемуся однопутному перегону обеспечат значительное улучшение экономической и хозяйственной деятельности.
На российских железных дорогах, в отличие от американских, широко развито движение пассажирских поездов. Их пропуск с разной скоростью движения требует дополнительных обгонов грузовых поездов пассажирскими в пути следования на промежуточных раздельных пунктах магистральной железнодорожной линии [13].
Электрифицированные железнодорожные линии оказались особо эффективными для грузонапряженных железнодорожных линий России при регулярном движении поездов. Вместе с тем курс на повышение среднего веса грузовых поездов, внедренный на железных дорогах, имел отрицательное влияние на производительность локомотивов [14].
Для повышения среднего веса грузовых поездов на Транссибирской магистрали в последние несколько десятилетий произведено увеличение полезной длины станционных путей с 850 до 1 050 м. При этом нормативная погонная нагрузка возросла с 5 до 6 т / пог. м.
На величину технико-экономических показателей перевозочного процесса значительное влияние оказывает величина средней нагрузки, приходящейся на 1 пог. м составов грузовых поездов. Она определяется делением среднего веса грузового поезда на его длину (отдельно для грузового и порожнего направлений).
В прошлом железнодорожных путях обращались локомотивы, имеющие 8 осей, с нормой веса грузовых поездов 4 000 т. При увеличении
полезной длины станционных путей норма веса грузовых поездов возросла до 6 000 т. Для освоения возрастающих объемов перевозок введены локомотивы повышенной мощности, имеющие 12 осей.
Изменения в нормативных данных при удлинении станционных путей на железнодорожных линиях, в том числе и на Транссибирской магистрали в восточной части страны, привели к ухудшению степени использования локомотивов и к значительному увеличению эксплуатационных расходов, связанных с перевозочным процессом.
Вагонный парк, обращающийся на сети железных дорог страны, имеет различные погонные нагрузки на 1 м пути. Например, имеется порожнее направление следования ваго-нопотоков на востоке страны, в сторону Дальнего Востока.
Груженые вагонопотоки имеют самую различную нагрузку. Максимальная статическая нагрузка для железнодорожного транспорта страны составляет около 65 т на вагон. Наличие вагонов с различной нагрузкой оказывает влияние как на средний вес формируемых составов грузовых поездов, так и на степень использования мощности локомотивного парка.
На сети железных дорог России введена преимущественно одиночная тяга мощными локомотивами. В случае вождения составов грузовых поездов повышенного веса (более 4 000 т) или длины вводится кратная тяга локомотивами, способными водить грузовые поезда весом 6 000 т. При полезной длине станционных путей 850 м и длине составов грузовых поездов 800 м средний вес грузовых поездов составляет около 4 000 т.
Особенно важно данные технико-экономические показатели устанавливать для грузового направления, по которому определяется степень использования мощности локомотивов, ограничивающей возможный вес грузовых поездов. Для анализа показателей были взяты данные для грузового направления Забайкальской железной дороги.
С целью оценки эффективности проведения мер, связанных с дальнейшим повышением среднего веса грузовых поездов на Забайкальской железной дороге в восточном грузовом направлении в Дирекции тяги были взяты данные (рисунок) по весу и длине гру-
зовых поездов для проведения анализа, результаты расчетов сведены в таблицу.
Статистические данные показали, что в четном восточном направлении на участке Хилок - Чита средний вес грузовых поездов составляет 4 515,7 т. Средняя поездная погонная нагрузка составляет 4,55 т / пог. м.
Проведенный анализ выявил, что средний вес поезда составил на 2021 г. по эксплуатационному депо Хилок 4 515,7 т, что ниже плана на 0,5 %, к уровню прошлого года вес снижен на 0,1 %. Средний вес поезда не достиг планового значения по причине снижения среднесуточного пробега локомотива на 2,4 %.
Статистические данные свидетельствуют о том, что на Забайкальской железной дороге в четном грузовом направлении средний вес грузовых поездов при длине составов в 1 000 м будет равен 5 000 т.
Анализ имеющихся данных показывает, что при увеличении весовой нормы на 2 000 т (с 4 000 для 8-осных локомотивов до 6 000 т для 12-осных локомотивов) средний вес грузовых поездов возрастает на 1 000 т, а дополнительная мощность локомотивов используется всего на 50 %.
Значительное недоиспользование мощности поездных локомотивов при наличии части легковесных грузов приводит к необходимости вождения поездов различной весовой нормы: 4 000 или 6 000 т. При наличии в составах большой длины легковесных грузов целесообразно формирование составов, вес которых не превышает 4 000 т, а при наличии преимущественно тяжеловесных грузов - 6 000 т.
Выводы
1. Российские железные дороги по технологии работы значительно отличаются от аме-
Й ■ Отчёт о поездке О УЛ Полный
э -ен
Таблица LVI
^СОРТЭС - Тяговые расчёты. Отчёт о поездке. 04.0€.2021 19:17:50 Вариант 1
Файл участка: Е:\Профили пути участков заб ж.д. для кортэс\Хилок -Чита-pfk Дорога: Заб. ЖД Участок: Хилок — Чита - 1 / Хилок - Чита 1 Тип пути: звеньевой
Состав: Грузовой ролик.€300 Поезд: Грузовые, масса €5Э4 локомотив ЗЭС5К поосное рег1-
Расход энергии: 17S23.C кВт-ч; рекуперация 0.0 кВт-ч; Удельный расход: активн. 10.4 Вт ч/т км; полн. 11.3 В А-ч/т-км Техническая скорость: €€.1 км/ч Макс, ток поезда 570 А на km €140.75
Макс, перегрев обмоток двиг. 114° (доп. 155") на km €105.S8
Перегон
Длина, Время хода, мин Расход анергии км полн. п.током кВт-ч кВ-А-ч
Остановки
Кратн. тяга
Хилок - Гьсршелун 17 1 17 9 11 7 1728 8 1875 .7
Гьдршелун - Хузпенга 19 9 17 0 10 0 1ё€€ 3 1807 7
Хушенга - Харагун 22 0 18 1 8 э 1404 5 1519 .9
Харагун - Тайдут 20 0 16 5 7 4 1169 7 12€4 €
Тайдут - Ногзон 41 3 34 3 17 9 280Ё 1 3040 3
Могзон - Гонгоса 20 9 18 3 11 € 1913 1 2072 .0
Гонгота - Сохондо 20 8 18 1 € 9 1245 0 1348 7
Сохондо - Тургутуй 11 0 11 1 10 1 1985 0 21€2 .0
Тургутуй - Яблоновая 12 S 13 7 0 0 0 0 0 .0
Яблоновая - Лесная 20 3 17 1 0 0 0 0 0 .0
Лесная - Доына 23 4 20 7 11 5 1805 8 1962 .0
Домна - Черновская 10 3 9 S 5 2 7€0 3 824 8
Чернявская — Кадала 11 е 12 8 S 2 838 7 906 .7
Кадала — Чита — 1 10 2 11 € 3 € €00 2 €54 -0
Хилок - Чита - 1 261 1 237 1 109 9 17923 е 19439 .0
Данные для расчетов
Вес и длина грузовых поездов в грузовом направлении
№ п/п Вес, т Длина, м Погонная нагрузка, т / пог. м
1 5 995,0 995 6,02
2 5 250,0 999 5,27
3 4 862,0 995 4,88
200 4 515,7 992 4,55
Среднее значение 5 000,0 998 5,01
риканских. В США при малой грузонапряженности эксплуатируются однопутные железнодорожные линии с тепловозной тягой, для которых целесообразно повышение среднего веса грузовых поездов.
2. Для российских электрифицированных железнодорожных линий при их высокой грузонапряженности более эффективны двухпутные магистральные линии с повышенными размерами движения, что позволит осваивать повышенные объемы перевозок с высокой скоростью движения грузовых поездов, без длительных стоянок в пути следования.
3. На сферу эффективного использования локомотивов различной мощности оказывает влияние средняя погонная нагрузка вагонопо-
Библиографический список
1. Гончаренко С. С. Транспортно-промышленное освоение азиатской части России - стратегическое направление комплексного развития страны в XXI веке // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2008. № 20. С. 92-104.
2. Гончаренко С. С. Россия обязана выйти со своей инициативой формирования евразийской интегрированной транспортной системы - первый железнодорожный шаг // Вестник транспорта. 2010. № 4. С. 9-11.
3. Ахмедов Р. Р., Золотникова А. Д., Федоров В. П. Перспективы развития систем управления перевозками путем внедрения полигонной технологии на сети железных дорог РФ // Развитие инфраструктуры и логистических технологий в транспортных системах (РИЛТТ РАНС-2017) : материалы Вторая Междунар. науч.-практ. конф. СПб. : Изд-во Петерб. гос. ун-та путей сообщения Императора Александра I, 2018. С. 108-115.
4. Дмитренко А. В. Как развивать железнодорожный транспорт на перспективу // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2010. № 17. С. 229-240.
5. Дмитренко А. В. Принципы развития сети железных дорог на перспективу // Вестник транспорта. 2010. № 12. С. 13-18.
6. Дмитренко А. В., Карасев С. В. США и Россия: оптимальный вес грузовых поездов и развитие инфраструктуры // Вестник транспорта. 2015. № 12. С. 12-15.
7. Оценка влияния нормы массы грузовых поездов на показатели использования локомотивов в условиях ограниченной длины станционных путей / А. Н. Лиясов, А. В. Дмитренко, В. В. Макаров, В. Н. Смирнов // Совершенствование эксплуатационной работы в условиях реорганизации железнодорожного транспорта : труды Сиб. гос. ун-та путей сообщения. Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2004. С. 5-22.
8. Дмитренко А. В. Транссибирская магистраль должна быть трехпутной // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 1. С. 222-228.
9. Ивницкий О. В. Оптимизация затрат на обеспечение безопасности перевозок на сети железных дорог // Экономика железных дорог. 2008. № 4. С. 43-47.
10. Дмитренко А. В., Карасев С. В., Кончаков В. Э. Принципы выбора пунктов размещения избыточного парка вагонов на сети железных дорог страны // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2014. Т. 1. С. 58-61.
тока в грузовом направлении, составляющая около 4,55 т / пог. м. При полезной длине станционных путей 1 050 м и норме веса грузовых поездов 6 000 т нормативная погонная нагрузка составляет 6 т / пог. м. При этом для полносоставных грузовых поездов на Забайкальской железной дороге - восточном направлении Транссибирской магистрали мощность поездных локомотивов недоиспользуется почти на 50 %.
4. Длина прибывающих поездов повышенной массы и длины оказывает большое влияние на величину пропускной способности горловин приема участковых и сортировочных станций.
11. Мустапаева А. Д., Таскимбаев О. Принципы организации местной работы в вертикально интегрированной системе управления перевозками на сети железных дорог // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. 2008. № 6 (55). С. 90-94.
12. Пехтерев Ф. С. Об основных положениях генеральной схемы развития сети железных дорог ОАО «РЖД» на период до 2020 года // Железнодорожный транспорт. 2012. № 5. С. 4-9.
13. Кравченко М. В. Оценка эффективности и перспективы развития скоростных пассажирских перевозок на железных дорогах России : автореф. дис. ... канд. экон. наук : 08.00.05. М., 2004. 31 с.
14. Дмитренко А. В., Рожков А. Н. Варианты пропуска поездов при капитальном ремонте и затруднениях в движении на двухпутных линиях // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 1. С. 221-224.
A. V. Dmitrenko, E. A. Larchenko, A. A. Eremenko
Effective Ways to Increase the Average Weight of Freight Trains
Abstract. For decades, railways have set a course to further increase the average weight of freight trains. At the same time, it was believed that with an increase in the average weight of freight trains, in general, the economic indicators of the operational work of the country's railways improve, the operating costs associated with the transportation of goods decrease, and the total time spent by freight trains at the stations receiving stations increases.
The extension of the station tracks from 850 to 1050 m, carried out on the Trans-Siberian Railway, made it possible to increase the weight norm of the formed freight trains from 4000 to 6000 tons. At the same time, the standard linear load increased from 5 to 6 tons / running. m. However, the actual average linear load in the freight direction is only about 4.8 t / r. m. Increase in the power of locomotives when driving sets of freight trains with an increased norm, the power of locomotives is underutilized by 30 %, which causes additional operating costs in the transportation process of railway transport.
The resulting pattern can be used to analyze the effectiveness of measures related to a further increase in the average weight of freight trains for the Trans-Baikal Railway in the eastern freight direction.
Key words: train weight; quality; efficiency; locomotive loading; haulage; carrying capacity.
Дмитренко Алексей Васильевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Железнодорожные станции и узлы» Сибирского государственного университета путей сообщения. E-mail: dmitrenkoav@mail.ru
Ларченко Елена Анатольевна - ведущий инженер Центра научно-инновационной деятельности Забайкальского института железнодорожного транспорта - филиала Иркутского государственного университета путей сообщения. E-mail: Len0Lar@mail.ru
Еременко Александр Алексеевич - кандидат экономических наук, исполняющий обязанности директора Забайкальского института железнодорожного транспорта - филиала Иркутского государственного университета путей сообщения. E-mail: peo1975@mail.ru
