К вопросу о межпоездном интервале Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 656.22 Железное Дмитрий Валерианович,

к.т.н., доцент, зам. директора по научно-исследовательской работе, ЗабИЖТ ИрГУПС,

тел. (3022) 41-34-05, e-mail: [email protected] Волокитина Полина Евгеньевна, ведущий инженер научно-исследовательской части, ЗабИЖТ ИрГУПС, тел. (3022) 41-33-93, e-mail: [email protected]

К ВОПРОСУ О МЕЖПОЕЗДНОМ ИНТЕРВАЛЕ

D. V. Zheleznov, P.E. Volokitina

TO THE PROBLEM OF THE TIME INTERVAL

BETWEEN TRAINS

Аннотация. Рассмотрено влияние систем обеспечения движения поездов (СЦБ, электроснабжение) на межпоездной интервал.

Ключевые слова: межпоездной интервал, соединенный поезд, система тягового электроснабжения.

Abstract. An influence of system for ensuring the trains traffic on time interval is considered.

Keywords: time interval, joint train, electric power supplying system.

Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года предусматривается модернизация производственной базы отрасли и снятие ограничений в пропускных и провозных способностях линий.

Пропускной способностью железнодорожной линии называются наибольшие размеры движения (в поездах или вагонах), которые могут быть выполнены на ней в течение определенного периода времени в зависимости от имеющихся постоянных устройств, типа и мощности тяговых средств, рода вагонов и способа организации движения [1]. Под организацией движения понимается тип графика (расчетная схема движения поездов): пакетный или непакетный, параллельный или непараллельный. Итак, пропускная способность перегона может быть представлена как функция многих переменных:

N = f (n, l, Р,Т, h), (1)

где п - количество путей на перегоне и станциях; l - длина перегона;

Р - техническое оснащение железнодорожного участка;

Т - тип локомотива;

k - другие условия.

Способы увеличения пропускной и провозной способности железнодорожного участка должны выбираться на основе оценки технических, эксплуатационных и экономических показателей.

В этом направлении ученые работают в течение всего времени эксплуатации железных дорог. Вопросы сокращения интервалов между поездами отражены в работах Ю.В. Дьякова, А.М. Ма-карочкина, В.А. Буракова, Т.В. Костромы, Л.А. Баранова, А.В. Орлова и т. д.

Следование поездов по участку - случайный процесс, протекающий в системе с дискретным состоянием и непрерывным временем. Часто его рассматривают как простейший закон (Пуассона) который обладает следующими свойствами: стационарностью, ординарностью, отсутствием последействия.

Большинство транспортных потоков описывается законами распределения Пуассона, Эр-ланга, биноминальным и нормальным.

В своей работе [2] Ю.В. Дьяков сделал вывод, что с возрастанием плотности потока режим движения каждого последующего поезда в значительно большей степени будет зависеть от предыдущего. Было аналитически определено на основе приближенной марковской модели влияние несинхронности движения на пропускную способность участка и скорость движения поездов.

Автором сделан вывод, что на реализуемый межпоездной интервал и скорость движения оказывают воздействие независимо друг от друга следующие факторы:

- степень взаимного влияния поездов при их

движении по участкам;

- ограничения скорости по состоянию пути;

Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство

условия приема поездов на боковые пути промежуточных станций и количество таких приемов;

ограничения по системе энергоснабжения; степень беспрепятственного приема поездов на технические станции. Грузовые поезда по условиям безопасности не могут следовать один за другим чаще, чем через определенный межпоездной интервал. Минимальный межпоездной интервал - расчетный, используется для определения пропускной способности участка. Интервал может быть временным (измеряемым в минутах) и пространственным (в метрах).

Межпоездной интервал является случайной величиной, зависящей от ряда факторов:

I = /(N О, Т, Р, С, 1,У) (2)

где N - размеры движения фактических поездов и заложенных в график;

0 - масса поездов;

С - система обеспечения движения поездов;

1 - приведенный продольный профиль; V - скорость движения поездов.

Более подробно их можно представить с помощью диаграммы Исикавы (рис. 1). Размеры движения и масса поездов постоянно увеличиваются, при этом темп обновления парка локомотивов и вагонов значительно ниже. Такое же положение и с техническим оснащением участков. Это отрицательно сказывается на времени следования поездов и, следовательно, на межпоездном интервале.

С учетом этих факторов в условиях эксплуатации межпоездной интервал (I) не выдерживается. Получается, что при следовании поездов по участку интервал между поездами не всегда будет одинаковым: I Ф 12 .

Следовательно, пропуск поездов можно рассмотреть как поток Пальма (с последействием). Это ординарный поток однородных событий, в котором промежутки времени между поступлениями требований - независимые случайные величины, но закон распределения их не показательный. Если промежутки времени Ть Т2, ... распределены по показательному закону, то поток Пальма становится простейшим потоком. С каждым годом эксплуатации железнодорожных линий и объектов инфраструктуры последействие значительно увеличивается. Одним из лимитирующих факторов является система тягового электроснабжения (СТЭ).

Рассмотрим, как системы СЦБ влияют на межпоездной интервал при возрастании массы поездов.

Интервал при следовании поездов по участкам, оборудованным автоматической блокировкой, рассчитывался по кривой времени хода поездов без остановок на раздельных пунктах, с учетом времени на разгон и замедление на станциях [1].

При расчете межпоездного интервала для расположения поездов по схеме «поезд - поезд» расстояние между поездами определяется из схемы на рис. 2.

Скорость

движения

Рис. 1. Диаграмма Исикавы

ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения

А

А

ь 2

Рис. 2. Схема расположения поездов, следующих в пакете при автоблокировке

При езде «под зеленый» и на зеленый огни и разграничении поездов тремя блок-участками межпоездной интервал определяется:

_ 0,06 • (4+гбл+¡1+¡п)

р V о

(3)

I Г

о .0.

1 : п 1 ■ II

о _вл ССО 1 _бл * ССО _бл

_р

Рис. 3. Схема расположения соединенного и одиночного поездов в пакете при автоблокировке

Межпоездной интервал определяется по формуле:

_ 0,06 • (¡бл + ¡1 + С + 1.51п) р V 1°

(4)

дет определяться так, как показано на рис. 4, а интервал по формуле (5).

= 0,06 • (¡бл + ¡1 + Гбл + 21я) + /

1 р тг + 1оп .

V

(5)

о

юо э рю л ^ _бл юзз Йл кхо

_р

где ¡бл - длина блок-участка, м; ¡и - длина поезда, м; V — скорость движения поезда, км/ч; Кп — время на вспомогательные операции (восприятие машинистом показаний светофора и т.д.), мин;

0,06 - переводной коэффициент.

Если сохранить режим движения под зеленый огонь при следовании СП по схеме «поезд -соединенный поезд» («соединенный поезд - поезд»), то интервал между поездами будет определяться из расчетного расстояния (рис. 3).

х+й.

Рис. 4. Схема расположения соединенных поездов в пакете при автоблокировке

Если на направлении обращаются и одиночные, и соединенные поезда, то межпоездной интервал будет определяться по следующей формуле:

I = 1 °дЛ +1? (1 — Я), (6)

где Я - доля одиночных грузовых поездов в общем поездопотоке;

I°д - межпоездной интервал при обращении одиночных поездов, формула (3);

Iс - межпоездной интервал при обращении

соединенных поездов, формула (5).

Для системы электроснабжения имитационное моделирование проводилось с помощью программы «Кортес». Варьировались три схемы пропуска составов с использованием соединенных поездов (СП) и их массы (табл. 1). Для проведения эксперимента выбраны два участка Забайкальской железной дороги: Сохондо - Чита, Чалганы - Ши-мановская. По профилю первый является горным, руководящий уклон 17 %0, второй - равнинным. В грузовом движении использовались локомотивы серии ВЛ80с. Была принята к рассмотрению провозная способность - 650000 тонн брутто/сут (Г) (максимальная за летний период 2009 года на Забайкальской железной дороге).

Таблица 1 Способы осуществления провозной способности

Если соединенные поезда следуют друг за другом, то расчетное расстояние между ними бу-

Способы Масса грузовых поездов, т

Четные Нечетные

Первый 6300 3200

Второй 12000 6300

Третий 12000 3200

Поезда массой 12000 тонн - это результат соединения двух по схеме ЛСЛС, длина которых

_

Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство

составила 142 условных вагона (71+71). В каждом случае добавляется 10 «ниток» пассажирских пар поездов.

При обращении одиночных и соединенных поездов межпоездной интервал определялся с учетом доли каждых в общем поездопотоке.

Характерные результаты по системе СЦБ для участка Сохондо - Чита 1 приведены на диаграммах 1 и 2.

Г

Ч'^-' V V/

ЧУ " '/-¡V

... рм . 1

Г ! ,\л

" ч/у

Диаграмма 2. Покилометровая диаграмма межпоездного интервала в зависимости от длины блок-участка при следовании поездов в четном направлении

Очевидно, что когда масса состава превышает 6300 т, в четном направлении основной системой лимитирующей движение поездов по перегону становится система электроснабжения. Происходит качественный скачок в ограничении пропускной способности участка, поскольку прохождение тяжеловесных поездов увеличивает межпо-

ездной интервал не только по пути их следования, но и на соседнем пути тоже.

Для проведения эксперимента моделировалось сочетание масс составов, определялся оптимальный вариант пропуска в четном и нечетном направлениях. Оптимальный - вариант, с помощью которого возможен максимальный пропуск поездов с минимальными затратами электроэнергии, парка локомотивов и локомотивных бригад.

В табл. 2, 3 представлены результаты расчетов.

Таблица 2 Результаты расчетов по участку Сохондо - Чита

Диаграмма 1. Покилометровая диаграмма межпоездного интервала в зависимости от длины блок-участка при следовании поездов в нечетном направлении

На диаграммах показано следование поездов: пунктирными линиями (одиночный поезд, соединенный поезд, одиночный и соединенный поезда) по устройствам СЦБ (при трехзначной автоблокировке), прямыми линиями (3200/6300, 3200/12000, 6300/12000) по условиям СТЭ.

1ч Количество Расход

ю N пар/су Г, тыс. т/сут

о о о а О I, мин секций бригад электроэнергии, к Втч

1 68 646 19 396 132 882243

2 35 640 39 264 66 761252

3 43 653 22 258 86 709807

Таблица 3 Результаты расчетов по участку Чалганы - Шимановская

Способ N пар/сут Г, тыс. т/сут I, мин Количество Расход электроэнергии, кВтч

секций бригад

1 68 646 11 264 132 756927

2 35 640 20 165 66 619044

3 43 653 15 215 86 660745

По результатам расчетов оптимальным является вариант при пропуске в четном направлении 12000 т, в нечетном - 3200 т.

В этом случае необходимо минимально количество секций локомотивов и локомотивных бригад, расход электроэнергии. Также имеется резерв в пропускной способности для прокладки сборных и участковых грузовых поездов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кочнев Ф.П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог : учеб. пособие для вузов. - М. : Транспорт, 1990. -424 с.

2. Дьяков Ю.В. Повышение уровня использования и комплексное развитие пропускной способности железнодорожных направлений : дисс. ... д.т.н. / МИИТ. - М., 1984 г.

24

14

Одиночные и 3300/12000

24

19

14

Одиночный поезд

■ ■ Одиночный и соединенный поезда

6300/12000