CC BY
31
7. Lipa K.V., Grinenko A.V., Lyangasov S.L., Lakin I.K. et al. Sposob kontrolya rezhimov ekspluatatsii lokomotivov [A way of controlling operation modes of locomotives]. Pat. 2593729 Russian Federation, MPK B 61 L 27/00, 2006.01. Applicant and patent holder is TMKh-Servis OOO. No. 2015101911/11; appl. Jan 22, 2015; publ. Aug 10, 2016, Bull, No. 22, 4 p.: il.
8. Grachev V.V., Valiev M.Sh. Otsenka tekhnicheskogo sostoyaniya teplovoznogo dizelya po dannym bortovoi mikropro-cessornoi sistemy upravleniya [Assessment of the technical condition of a diesel diesel engine according to the onboard microprocessor control system]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putei soobshcheniya [Proceedings of Petersburg Transport University], 2010, No. 1, pp. 22-32.
9. Ventsel' E.S. Teoriya veroyatnostei [Probability theory]. 4th ed. Nauka Publ., 1969, 576 p.
10. Gorskii A.V., Vorob'yov A.A., Skrebkov A.V. Modul' statistiki ESMT. Algoritmy funktsionirovaniya. Nauchnyi otchyot [ESMT statistics module. Functioning Algorithms. A Scientific Report]. MIIT Publ., 2015, 200 p.
11. Pustovoi I.V. Razrabotka informatsionno-dinamicheskoi modeli upravleniya servisnym tekhnicheskim obsluzhivaniem i remontom lokomotivov. Dissertatsiya na soiskanie stepeni k.t.n. [Development of an information-dynamic model for managing service maintenance and repair of locomotives. Ph.D. (Engineering) diss]. Omsk: OmGUPS Publ., 2018, 183 p.
12. Lakin I.K., Abolmasov A.A., Lakin I.I., Pustovoi I.V., Baranov A.I., Khrapin A.A., Grebenyuk A.V. Avtomatizirovannoe upravlenie zhiznennym tsiklom lokomotivov na etape ikh ekspluatatsii [Automated lifecycle management of locomotives at the stage of their operation]. Perspektivy razvitiya servisnogo obsluzhivaniya lokomotivov: materialy tret'ei mezhdunarodnoi nauch-no-prakticheskoi konferentsii [Prospects for the development of locomotive service: materials of the third international scientific-practical conference]. Moscow: LokoTekh OOO Publ., 2018, pp. 214-233.
13. Belinskii A.A., Lakin I.K., Abolmasov A.A. Printsip "Vstroennoe kachestvo" v informatsionnikh sistemakh lokomo-tivoremontnogo kompleksa [The principle of Integrated quality information systems of locomotive repair complex]. Byulleten' rezul'tatov nauchnykh issledovanii [Bulletin of research results], 2015, No. 3-4, pp. 13-28.
14. Kocherga V.G. Nadezhnost' teplovozov: ucheb. posobie [The reliability of the locomotives: a textbook]. Khabarovsk: DVGUPS Publ., 2012, 66 p.
15. Chetvergov V.A., Puzankov A.D. Nadyozhnost' lokomotivov [Reliability of locomotives]. Marshrut Publ., 2003, 415 p.
16. GOST 27.002-2015 Nadezhnost' v tekhnike (SSNT). Terminy i opredeleniya [Reliability in technology. Terms and Definitions]. Intr. 2017-03-01, Izd-vo standartov Publ., 2015, 30 p.
17. Kiselyov V.I., Gapanovich V.A., Lakin I.K. et al. Ekspluatatsiya i tekhnicheskoe obsluzhivanie podvizhnogo sostava. Ucheb. Posobie [Operation and maintenance of rolling stock. A textbook]; In Gapanovich V.A. (gen.ed.), IRIS Grupp Publ., 2012, 576 p.
18. Lakin I.K., Khromov I.Yu. Kompleksnyi monitoring rezhimov ekspluatatsii lokomotivov i predlozheniya po sovershenstvovaniyu bortovikh MSU, isklyuchayushchie oshibochnye deistviya lokomotivnikh brigad: otchyot nauchno-issledovatel'skoi raboty [Comprehensive monitoring of the modes of operation of locomotives and suggestions for improving onboard microprocessor control systems, eliminating the erroneous actions of the locomotive crew: a scientific research], LokoTekh OOO Publ., 2019, 211 p.
Информация об авторах Information about the authors
Хромов Игорь Юрьевич - аспирант кафедры электропоез- Igor' Yu. Khromov - Ph.D. student of the Subdepartment of дов и локомотивов, Российский университет транспорта, Electric Trains and Locomotives, Russian University of г. Москва, e-mail: KhromovIYu@yandex.ru Transport, Moscow, e-mail: KhromovIYu@yandex.ru
Б01 10.26731/1813-9108.2020.2(66).68-76 УДК 656.212
Комплексное решение проблемы развития технического оснащения инфраструктуры магистрального транспорта
О. И. ЗалоговаИ
Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация И oizalogova@gmail.com
Резюме
В статье описываются результаты изучения проблемы повышения пропускной и провозной способности линии в связи с планируемым повышением объемов перевозок грузов на железнодорожном транспорте. Массовые виды грузов, следующие на дальние расстояния и имеющие экспортную ориентацию, составляют значительную долю от общего объема грузооборота. За счет этих перевозок возрастают требования к развитию сети. В связи с этим в работе выполнена оценка объемов погрузки и произведен сравнительный анализ показателей, влияющих на степень загрузки инфраструктуры. Сделан вывод, что обеспечение надежной доставки грузов при увеличении объемов перевозок может привести к ряду проблем. Для их решения рассмотрены методики выбора оптимальной схемы развития линии и методы расчета пропускной способности, обоснован выбор критериев расчета, рассмотрены условия и способы модернизации технического
оснащения линий. Исследование проведено с применением методов системного анализа. В работе изучен зарубежный опыт, который показывает, что проблеме развития технического оснащения сети железных дорог уделяется большое внимание и в других странах. Основными направлениями в этой области являются: развитие инфраструктуры, внедрение новых средств автоматики и связи, а также разработка эффективных систем управления поездом. С целью выявления оптимальной последовательности мероприятий по повышению пропускной способности однопутного участка были определены начальные параметры технического состояния линии, выявлены лимитирующие элементы с учетом проводимой в настоящий момент модернизации. Исходя из полученных в ходе исследования результатов, сделан вывод о том, что основные проблемы связаны с перегонами, где производится подталкивание и имеются тоннели. Для оценки наличной пропускной способности использовались аналитические зависимости, так как применение других методов значительно усложняет этот процесс. Для этого были проанализированы условия модернизации и рассмотрены мероприятия для повышения пропускной способности в зависимости от планируемых объемов перевозок и технического срока реконструкции линии. Выбраны рекомендуемые схемы поэтапного совершенствования технического оснащения и представлен подход решения проблемы развития и использования инфраструктуры.
Ключевые слова
транспортная инфраструктура, потребная и наличная пропускная способность, инвестиции, параметры технического оснащения
Для цитирования
Залогова О. И. Комплексное решение проблемы развития технического оснащения инфраструктуры магистрального транспорта // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2020. - Т. 66 № 2. - С. 68-76. - DOI: 10.26731/1813-9108.2020.2(66).68-76
Информация о статье
поступила в редакцию: 20.02.2020, поступила после рецензирования: 14.03.2020, принята к публикации: 07.04.2020
The oomprehensive solution to the problem of technical equipment development for the mainline transport infrastructure
O. I. ZalogovaS
Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation И oizalogova@gmail.com
Abstract
The article describes the results of studying the problem of increasing the traffic capacity and carrier capacity of the line in connection with the planned increase the volume of cargo transportation by railway. Bulk types of cargo that travel long distances and have an export orientation make up a significant share of the total volume of cargo turnover. These transportations place increasing demands on the development of the network. In this regard, the work was performed to assess the volume of loading and made a comparative analysis of indicators that affect the degree of infrastructure loading. It is concluded that ensuring safe cargo delivery with an increase in traffic volumes may face a number of problems. To solve them, the article analyzes the methods of selecting the optimal scheme for the line development and analyzes methods of calculating traffic capacity, justifies the choice of calculation criteria, and considers the conditions and methods of upgrading the technical equipment of the lines. The study was conducted using methods of system analysis. The analysis of foreign experience was made and it showed that the problem of developing technical equipment for the railway network is still a main priority in other countries as well. The main directions of railway transport development are infrastructure development, introduction of new automation and communication tools, as well as development of effective train control systems. In order to identify the optimal sequence of measures to increase the traffic capacity of a single-track line section, the initial parameters of the technical condition of the line were determined and limiting elements were identified taking into account the current modernization. Based on the results obtained in the course of the study, it is concluded that the main problems are associated with station-to-station blocks with tunnels and pushing practices. Analytical dependencies were used to estimate the available traffic capacity, since the use of other methods significantly complicates the solution of the problem. To solve this problem, the paper analyzes the conditions of modernization and considers measures to increase the traffic capacity depending on the planned traffic volumes and the technical period of the line reconstruction. It selects recommended schemes for the gradual development of technical equipment and presents an approach to solving the problem of infrastructure development and use.
Keywords
transport infrastructure, required and available traffic capacity, investments, parameters of technical equipment
For citation
Zalogova O. I. The comprehensive solution to the problem of technical equipment development of the mainline transport infrastructure [Kompleksnoe reshenie problemy razvitiya tekhnicheskogo osnashcheniya infrastruktury magistral'nogo transporta]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2020, Vol. 66, No. 2, pp. 68-76. DOI: 10.26731/1813-9108.2020.2(66).68-76
Article info
Received: 20.02.2020, Revised: 14.03.2020, Accepted: 07.04.2020
Введение
Российская транспортная система занимает третье место в мире после США и Китая по протяженности железных дорог и является одной из самых развитых в мире. Роль транспортно-логистического комплекса в экономике страны весьма велика. Доля стоимости транспортных услуг в общем объеме экспорта страны составляет около одной трети, при этом на грузовые перевозки приходится порядка 12 %, основная часть из которых идет в страны дальнего зарубежья. Доминирующая часть грузооборота России выполняется железнодорожным транспортом (примерно 46 % от общего объема перевозок). Лидирующая позиция объясняется большой удаленностью основных месторождений ископаемых и энергоресурсов, экспортируемых в страны-потребители [1].
Основная транспортная нагрузка, особенно в отношении дальних грузовых перевозок, ложится на ОАО «Российские железные дороги» (РЖД). Задача развития транспорта и его инфраструктуры является приоритетной в государственной политике руководства Российской Федерации. В связи с постоянным ростом грузооборота на железной дороге возникают задачи, связанные с выбором технического оснащения на ближайшую и долгосрочную перспективу. Расчетные мощности инфраструктуры определяются исходя из перспектив развития приоритетных направлений.
Исключительно большое внимание проблеме развития технического оснащения сети железных дорог уделяется в странах Западной Европы. За последние годы осуществлен значительный по объему капитальных затрат комплекс работ по реконструкции и модернизации сетей, в различных странах разработаны и утверждены правительственные программы развития технического оснащения на перспективу. Швейцарский институт проектирования транспорта и транспортных систем ГУТ Технического университета г. Цюриха выполнил научно-исследовательскую работу по определению перспектив развития железнодорожного транспорта на срок до 2053 г. Долгосрочный прогноз получен на анализе инноваций на железнодорожном транспорте за предыдущие 40 лет. Основные направления модернизации - развитие транспортной инфраструктуры, энергосбережение и автоматизация [2]. В Германии вопросы модернизации и развития инфраструктуры железных дорог решаются за счет внедрения новых эффективных систем управления поездами и средств автоматики и связи для безопасного движения поездов [3].
Приоритетным направлением развития железнодорожной сети Китая является повышение пропуск-
ной способности существующих линий за счет организации высокоскоростного пассажирского и грузового движения с максимально допустимой скоростью. Это достигается за счет уменьшения межпоездного интервала и разницы скоростей движения грузовых и пассажирских поездов [4].
Анализ основных показателей работы железнодорожной магистрали, влияющих на загрузку инфраструктуры
Одним из главных показателей является оборот вагона. В январе 2020 года в стране было не задействовано в процессе перевозок более 290 тыс. вагонов. Это привело к увеличению продолжительности оборота вагона на 1,89 сут. и, следовательно, к дополнительной нагрузке на инфраструктуру (рис. 1). Изменение оборота грузового вагона прямо влияет на структуру рабочего парка. В начале года рабочий парк вырос на 67 тыс. вагонов. На сети железных дорог находилось 678 тыс. порожних вагонов, что негативно отражается на пропускной способности станций и участков [5]. В связи с избыточным заполнением станций происходит исключение путей из работы по пропуску и переработке поездов и вагонов.
Рис. 1. Оборот грузового вагона Fig. 1. Turnover of a freight rail car
Наиболее значимым показателем, влияющим на использование пропускной способности линии, явля-
ется погрузка. Железнодорожный транспорт особенно эффективен в перевозках массовых видов грузов на дальние расстояния, где он является наиболее конкурентоспособным (табл.) [5].
Таблица. Погрузка массовых видов грузов Table. Bulk cargo loading
периодом прошлого года. Несмотря на это по итогам 2019 г в РЖД во втором полугодии прогнозируют рост погрузки за счет увеличения перевозок зерна и стройматериалов. В дальнейшем росту погрузки будет способствовать поэтапное расширение провозной способности Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей, а также развитие инфраструктуры на подъездах к портам [6].
За счет увеличения объемов погрузки угля на экспорт в страны восточного региона к 2025 г. ожидается прирост грузовых перевозок до 187 млн т по сравнению с 2020 г. (рис. 2). Компаниями угольной промышленности планируется внедрение инвестиционных проектов по увеличению объемов добычи и обогащения угля, что будет способствовать росту показателя. Приоритетной задачей долгосрочной программы развития РЖД является увеличение контейнерного грузопотока. В перспективе планируется увеличение объемов транзитных перевозок контейнеров почти в 3,7 раза [7].
Основным фактором для обеспечения возможности увеличения роста объемов погрузки становится развитие железнодорожной инфраструктуры. Программой реализации мероприятий по увеличению провозной способности на БАМе и Транссибе заложено создание условий для увеличения экспортных поставок угля в азиатском направлении. Проект развития железных дорог Восточного полигона предусматривает увеличение в 2020 г. провозной способности Байкало-Амурской и Транссибирской железнодорожных магистралей в направлении морских портов и пограничных переходов Дальнего Востока до 124,9 млн т грузов.
На реализацию этого проекта требуется время, а на Восточно-Сибирской железной дороге уже сегодня имеется необходимость увеличения
Погрузка, млн т Январь -февраль 2019 г. Январь -февраль 2020 г. Динамика, %
Каменный уголь 63,1 57,8 Т8,4
Кокс 1,862 1,742 Т6,4
Нефть и нефтепродукты 39,55 38,71 ▼2,1
Руда железная и марганцевая 19,11 19,65 2,8
Черные металлы 12,7 12,1 Т4,9
Лом черных металлов 1,386 1,808 30,5
Удобрения 10,16 10,11 Т0,5
Цемент 2,591 2,683 3,6
Лесные грузы 7,05 6,53 Т7,4
Зерно 4,1 3,4 ▼ 17,1
Строительные грузы 16,85 17,8 5,7
Руда цветная и серное сырье 2,96 3,01 *1,8
Химикаты и сода 4,32 4,29 Т0,7
Промсырье 5,0 4,3 Т14,3
Остальные 14,60 15,67 7,3
Грузооборот тарифный (млрд тарифных т-км) 420,5 406,8 Т3,3
Сравнительный анализ погрузки двух месяцев 2020 г. показал, что только по трем видам грузов были перевыполнены показатели, практически по всем остальным грузам наблюдается уменьшение погрузки от 0,7 до 17,1 %. В результате тарифный грузооборот уменьшился на 3,3 % по сравнению с аналогичным
2018 2019 2020 2021
■ перевозка грузов (млн.т )
2022 2023 2024 2025
■ грузооборот (млрд. ткм)
Рис. 2. Прогноз перевозки грузов и грузооборота железнодорожного транспорта на сети ОАО «Российские железные дороги» до 2025 г. Fig. 2. Forecast of transportation of cargo and cargo turnover of railway transport on the network of Russian
Railways OAO until 2025
пропускной способности. В настоящий момент загрузка магистрали составляет порядка 90 % от пропускной способности, возросший грузопоток приводит к увеличению задержек поездов, снижению участковой скорости, ухудшению показателей эксплуатационной работы.
Обоснование критериев расчета и выбор комплекса мероприятий для увеличения пропускной способности железнодорожной линии
Для выбора схем поэтапного развития технического оснащения линии требуется обосновать критерии расчета. В первую очередь произведем анализ и оценку расчета наличной пропускной способности. В настоящее время существует несколько подходов: параметрический, графический, имитационный, аналитический.
Параметрические модели применяются для планирования и позволяют оценить изменение мощности железных дорог в зависимости от различных параметров [8]. Формулы расчета определяются путем многопараметрического регрессионного анализа и дают возможность легко получать искомые зависимости. Недостатком данного метода является то, что при учете большого количества рассматриваемых факторов усложняется моделируемый процесс, менее точной становится описывающая его теоретическая функция. Получаемая модель очень сложна и практически не находит применения.
Графические методы применяются для анализа использования пропускной способности. Позволяют наиболее точно учесть основной и дополнительный съем грузовых поездов пассажирскими, но являются трудоемкими и зависят от качества построения графика движения поездов.
Методы, основанные на имитационном моделировании, более полно учитывают особенности транспортного процесса, в частности, его вероятностный характер [9]. Дают возможность учитывать не только эксплуатационные и инфраструктурные параметры, но и проводить анализ графика движения поездов, определять влияние задержек поездов и прогнозировать возможные конфликты.
Наиболее распространенными являются аналитические методы расчета, которые позволяют легко и быстро дать представление о мощности линий. Они рассматривают математические зависимости пропускной способности от параметров инфраструктуры и способа организации движения на участке. В Европе практикуют методы СШ и ШС 406, основанные на сжатии расписания для количественной оценки размеров движения и позволяющие оценить использование емкости линии. Применяются для управления поездами, но не для планирования развития инфраструктуры [10, 11]. На российских железных дорогах
аналитические выражения определяются Инструкцией по расчету наличной пропускной способности железных дорог [12, 13]. В работе оценка эксплуатационных мощностей осуществляется в соответствии с действующей методикой.
Потребную пропускную способность устанавливают исходя из прогнозируемых объемов перевозок
N = (N + пТ)кп,
где N0 - количество поездов исходного года эксплуатации линии; п - среднегодовой прирост поездо-потока; T - продолжительность расчетного периода,
год; к - коэффициент месячной неравномерности
грузовых перевозок.
Потребную пропускную способность Nn и возможную Nн при определенном техническом состоянии в пределах расчетного периода T можно представить в виде зависимостей Nп = f (г) и
N = f (г). Точка пересечения этих функций означает срок, после которого состояние дороги не может обеспечить объемы перевозок и требуется реконструкция участка. Технически возможный срок эксплуатации линии определяется как
N0-(1440 - гтех) ан
ПкнТпер
где Т - период графика движения поездов, мин.;
время на технологические операции, мин.;
ая - коэффициент надежности.
В качестве критерия экономической эффективности принимаем величину капитальных вложений. Вложения в какой-либо способ усиления пропускной способности поднимают ее до определенного уровня. Затем необходимо выбрать другое мероприятие, которое потребует новых капитальных вложений в установленный срок. Во многих случаях величину капитальных затрат определяет прирост грузопотока, который необходимо освоить с учетом размера инвестиций.
При решении задачи развития пропускной способности участков и направлений возникают вопросы выбора оптимального сочетания мер, возможных сроков эксплуатации линии и капитальных вложений при каждом мероприятии. По перспективному плану намечается конечное техническое состояние магистрали. Между начальным и конечным состоянием линии возможно много вариантов ее поэтапного развития:
- введение соединенных поездов;
- строительство разъездов;
- удлинение станционных путей в сторону ограничивающего перегона;
- частичная укладка второго пути на однопутном перегоне;
- повышение массы и длины поезда;
- удлинение приемоотправочных путей до двойной длины для пропуска соединенных поездов;
- применение более совершенных средств сигнализации и связи;
- сооружение двухпутных вставок;
- строительство сплошного второго пути;
- введение более мощных локомотивов;
- строительство тоннелей;
- электрификация линии [14-18].
В случае определения пропускной способности линии на перспективу требуется выбрать оптимальную систему чередующихся между собой мероприятий по определенным этапам. Множество возможных вариантов зависит от количества промежуточных мер между исходным и конечным состояниями.
В общем виде решение заключается в следующем. Железнодорожная линия в каждый дискретный момент времени £ = 0,...,Т характеризуется множеством состояний Х0, X,. ., X, которое зависит от применяемого мероприятия. В начальный момент времени г = 0 системе соответствует состояние х0, воздействуя на него в каждый момент времени Г
определенным управлением и, выбранным из множества возможных, получаем новое состояние линии. Развитие системы состоит в последовательном переходе из одного состояния в другое, которые учитываются при построении схем развития линии. Требуется определить множество состояний и найти конкурентоспособные варианты развития.
Рассматриваемая задача может быть представлена как п-шаговый процесс, описываемый соотношением
Х+1 =(хп ,ип, п),
где X - вектор состояния системы, принадлежащий
п -множеству; и - управление, выработанное на
шаге п, переводящее систему из возможного ее состояния в одно из состояний (п+1); п - номер одного из возможных состояний системы, в которое она переходит по завершению п -шага.
При условии, что выбор управления на любом из шагов не должен отрицать выбора управления на предыдущих шагах.
Критерий выбора последовательности шаговых управлений имеет вид:
N = N0 (х0,П0) + N1 (Х1,и ) +... + Nn (хп,Пп ).
Метод решения такой задачи разработал и научно обосновал А.М. Макарочкин. Он предложил решение поставленных вопросов математическим способом динамического программирования как многовариантной задачи с изменяющимися сроками действия при рассмотрении каждого варианта [19, 20].
Возможные варианты этапного развития линии можно представить в виде графа, дуги которого харак-
теризуют этапы развития пропускной способности линии. Путем перебора вариантов, с учетом ограничений ускоряется поиск нахождения оптимального варианта. Вершины графа отражают возможные этапы усиления линии при различных сочетаниях намеченных мероприятий. Оптимальный вариант усиления пропускной способности линии определяется расчетами по минимуму капитальных вложений.
Методику выбора оптимальной схемы развития, которая базируется на методе направленного перебора конкурентоспособных этапов развития и методе дифференциальных оценок для выбора минимизирующих целевую функцию затрат, сроков реконструкции транспортного объекта при заданной схеме его развития предложил А.П. Батурин [21].
В работе было проведено исследование существующего состояния линии «Звездный - Икабь-екан», которое показало, что она работает на пределе своих возможностей в ситуации постоянного роста объема перевозок. Участок является однопутным с частичной укладкой второго пути на трех перегонах. Из-за сложного профиля пути, характеризующегося крутыми и затяжными подъемами, применяется подталкивание, что значительно уменьшает пропускную способность однопутной линии. Эксплуатационная длина магистрали составляет более 1 000 км, применяется два вида тяги - электровозная и тепловозная, перегоны оборудованы автоблокировкой. На данном участке расположено 65 раздельных пунктов, половина из которых - станции, имеющие один или два приемо-отправочных пути, что значительно усложняет обгон и скрещение поездов. Наиболее крупными станциями на участке являются Новая Чара, Таксимо, Северобайкальск, Новый Уоян, Киренга. В настоящий момент проводится модернизация магистрали с целью увеличения пропуска грузопотока. Ведутся большие работы по реконструкции земляного полотна, мостов, тоннелей, искусственных сооружений, усилению объектов электроснабжения. Однако около 50 объектов, относящихся к первому этапу модернизации БАМа и Транссиба, который начался в 2013 г. и должен был завершиться в 2017 г., были отложены на 2020 г. [22]. При комплексной модернизации дороги важно правильно наметить оптимальную очередность мероприятий по ее улучшению в условиях ограниченных инвестиций [23].
Выбор конкурентного способа повышения пропускной способности линии возможен только при усилении системы внешнего электроснабжения на участке. Работы в этом направлении активно ведутся. В апреле 2020 г. проводился тендер по выполнению инженерно-геологических, инженерно-экологических, инженерно-гидрометеорологических изысканий по инвестиционному проекту «Строительство ПС 500 кВ Нижнеангарская трансформа-
торной мощностью 668 МВА (501 МВА и 167 МВА), строительство одноцепной ВЛ 500 кВ Нижнеангарская - Усть-Кут ориентировочной протяженностью 290 км, реконструкция ВЛ 220 кВ» [24, 25]. Выбор конкурентоспособных вариантов в работе был сделан с учетом решения этого вопроса. В целях увеличения перевозочной мощности железнодорожной линии были выбраны следующие способы реконструкции (модернизации):
- строительство разъездов для сокращения расстояния между раздельными пунктами и уменьшения периода графика движения поездов;
- сооружение двухпутных вставок, чтобы организовать безостановочное скрещение;
- частичная укладка второго пути для возвращения подталкивающих локомотивов и максимального приближения организации движения поездов к двухпутному графику;
- применение частично-пакетного графика со строительством дополнительных путей на станциях для обгона пассажирских поездов и скрещения грузовых поездов, следующих в пакетах.
В зависимости от условий работы линии мероприятия могут применяться в различных сочетаниях. Каждый вариант определяет разные сроки действий и периоды работы линии, а значит разные сроки капитальных вложений. Вариантов может оказаться значительное число, которое определяется из построения расчетного графа. По данному принципу с учетом существующих условий выбора был разработан расчетный граф исходя из принятых логических ограничений по характеру осуществления мер. Часть дуг, которые являются нелогичными, были исключены из расчета (рис. 3).
Fig. 3. The estimated graph of options
Были рассмотрены следующие состояния системы: x0 - начальное состояние в настоящий момент времени; x1 - состояние системы с учетом строительства второго главного пути на одном перегоне и одной двухпутной вставки; X2 - применение частично-пакетного графика с коэффициентом пакетности, равном 0,3; xз - применение частично-пакетного графика с коэффициентом пакетности, равном 0,5 и реконструкцией пяти станций; X4 - строительство второго главного пути на трех перегонах и одного разъезда; X5 - строительство второго главного пути на двух перегонах, одного разъезда и одной двухпутной вставки; x6 - строительство второго главного пути на одном перегоне, трех разъездов и шести двухпутных вставок.
Проведенные расчеты показали, что наилучшей
схемой развития линии является: Х1 - Х4 - Х2 - X -
X - X, которая позволяет увеличить мощность
линии до 27 пар поездов в сутки. В дальнейшем с учетом интенсивности роста грузопотока и размера инвестиций рекомендуется рассмотреть варианты со строительством двухпутных вставок и частичной укладкой второго главного пути.
Заключение
В работе проведено исследование вопроса развития технического оснащения инфраструктуры железнодорожного транспорта. Проанализированы и обобщены научные разработки и современное состояние практических достижений по увеличению пропускной способности однопутных железнодорожных линий как в России, так и за рубежом. Анализ полученных результатов показал, что технический срок эксплуатации линии в исходном состоянии практически исчерпан. С целью ликвидации дефицита пропускной способности железнодорожных магистралей, особенно имеющих выход к крупным морским портам, необходимо вкладывать солидные инвестиции в инфраструктуру на более раннем этапе, чем это происходит в настоящее время. Проведенное исследование позволило определить мероприятия по увеличению пропускной способности на перспективу.
Одним из главных условий для достижения сбалансированного экономического развития России, реализации ее промышленного потенциала, расширения внутренних и внешних экономических связей, формирования производственной базы является развитие инфраструктуры железнодорожного транспорта, в том числе Восточного полигона железных дорог.
Список литературы
1. Грузовые перевозки в России: обзор текущей статистики // Бюл. о текущих тенденциях российской экономики. 2019. № 53 URL: https://ac.gov.ru/archive/files/publication/a/24196.pdf (дата обращения 12.06.2020).
2. Weidmann Ulrich Долгосрочные перспективы развития железнодорожного транспорта до 2053 г. Innovation fur die Bahn der Zukunft - Ein Essay uber den Weg zur Bahn 2053. ETR // Eisenbahntechn. Rdsch. 2013. №. 10. P. 60-63.
2. Weidmann Ulrich Долгосрочные перспективы развития железнодорожного транспорта до 2053 г. Innovation fur die Bahn der Zukunft - Ein Essay uber den Weg zur Bahn 2053. ETR // Eisenbahntechn. Rdsch. 2013. №. 10. P. 60-63.
3. Technikzoo in deutschen Stellwerken. VDI-Nachr. 2014. №. 12. P. 31-32. URL: http://library.pgups.ru /jirbis2/images/ capacity.pdf (дата обращения 12.05.2020).
4. Analysis on line capacity usage for China high speed railway with optimization approach // Transp. Res. A. 2015. № 77. Р. 336-349. URL: http://library.pgups.ru/jirbis2/images/capacity.pdf. (дата обращения 12.06.2020).
5. РЖД в цифрах ОАО «РЖД» // www.rzd.ru : сайт. URL: https://www.rzd.ru/static/public/ru?STRUCTURE_ID=5232 (дата обращения 20.05.2020).
6. Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 года : утв. распоряжением Правительства Рос. Федерации от 19 марта 2019 г. № 466-р. URL: http://www.consultant.ru/ document/ cons_doc_LAW_320741/ (дата обращения 03.06.2020).
7. Обзор отрасли грузоперевозок в России 2019 год. URL: https://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/ey-transportation-services-2019-rus/$FILE/ey-transportation-services-2019-rus.pdf (дата обращения 03.06.2020).
8. Браништов С.А., Ширванян А.М., Тумченок Д.А. Методы оценки пропускной способности железных дорог. Ч. 2: Параметрические модели, оптимизация, моделирование // Информационно -управляющие системы. 2014. № 6. С. 68-74.
9. Козлов И.Т. Пропускная способность транспортных систем. М. : Транспорт, 1985. 214 с.
10. Браништов С.А., Ширванян А.М., Тумченок Д.А. Методы оценки пропускной способности железных дорог. Ч. 1: Аналитические методы оценки и анализа использования // Информационно -управляющие системы. 2014. № 5. С. 51-57.
11. Khadem Sameni, M. Railway Track Capacity // Measuring and Managing. Southampton, England : University of Southampton, Faculty of Engineering and the Environment, 2012. URL: http://orbit.dtu.dk/files/52586686/Railway _Track_Capacity _Final_Thesis.pdf. (дата обращения 18.06.2020).
12. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог ОАО «РЖД» : утв.10.11.2010 г. № 128. М. : Техинформ, 2011. 289 с.
13. Распоряжение о внесении изменений в Инструкцию по расчету наличной пропускной способности железных дорог № 114/р от 24.01. 2019 г.
14. Буракова А.В., Иванкова Л.Н. Комплексная реконструкция однопутных линий в связи с увеличением объема перевозок // Наука и техника транспорта. 2017. № 4. С. 11-14.
15. Гозбенко В.Е. Методы прогнозирования и оптимизации транспортной сети с учетом мощности пассажиро и грузопотоков / В.Е. Гозбенко, А.Н. Иванков, М.Н. Колесник и др. Деп. 17.04.2008, № 330-В2008
16. Гильманов А.И., Залогова О.И. Увеличение пропускной способности линии за счет обращения тяжеловесных поездов // Молодая наука Сибири : электрон. науч. журн. 2018. № 1. URL: http://mnv.irgups.ru/uvelichenie-propusknoy-sposobnosti-linii-za-schet-obrashcheniya-tyazhelovesnyh-poezdov (дата обращения 12.06.2020).
17. Оптимизация системы тягового электроснабжения тяжеловесного движения на основных направлениях. URL: www.zeldortransjornal.ru /publik/explotacion/train/november-05-10.htm (дата обращения 12.05.2020).
18. Carey M. Extending a train pathing model from one-way to two-way track // Transportation Research Part В. 1994. №. 28. P. 395-400.
19. Макарочкин А.М. Дьяков Ю.В. Использование и развитие пропускной способности железных дорог. М. : Транспорт, 1981. 287 с.
20. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М. : Наука, 1988. 208 с.
21. Батурин А. П. Теория выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог : дис. ... д-ра. техн. наук. М., 2000. 336 с
22. Кокорева М., Бурмистрова С. Восточный полигон получил зеленый свет // РБК : сайт. URL: ://www.rbc.ru/newspaper/2020/02/10/5e3d83999a794763c6d0d675 (дата обращения 12.06.2020).
23. Пехтерев Ф.С., Скляднева Н.С. Перспективная грузовая база Байкало-Амурской и Транссибирской железнодорожных магистралей // Экономика железных дорог. 2014. № 5. С. 28-34.
24. Каталог подстанций России // Energybase.ru : сайт. URL: https://energybase.ru/substation/PS_500_kV_Ust-Kut. (дата обращения 20.05.2020).
25. Гозбенко В.Е., Крипак М.Н., Иванков А.Н. Совершенствование транспортно-экспедиционного обслуживания грузовладельцев. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2011. 176 с.
References
1. Gruzovyye perevozki v Rossii: obzor tekushchei statistiki. Byulleten' o tekushchikh tendentsiyakh rossiiskoi ekonomiki [Cargo Transportation in Russia: A Review of Current Statistics. Bulletin of current trends in the Russian economy], No. 53, 2019. [Electronic media]. URL: https://ac.gov.ru/archive /files/publication/a/24196.pdf (Accessed ).
2. Weidmann U. Dolgosrochnye perspektivy razvitiya zheleznodorozhnogo transporta do 2053 g. [Innovation fur die Bahn der Zukunft - Ein Essay uber den Weg zur Bahn 2053]. ETR: Eisenbahntechn. Rdsch, 2013, No. 10, pp. 60-63.
3. Technikzoo in deutschen Stellwerken. VDI-Nachr, 2014, No. 12, pp. 31-32 [Electronic media]. URL: http://library.pgups.ru/jirbis2/images/capacity.pdf (Accessed ).
4. Analysis on line capacity usage for China high speed railway with optimization approach. Transp. Res. A. 2015. 77, pp. 336-349 [Electronic media]. URL: http://library.pgups.ru/jirbis2/images/capacity.pdf (Accessed ).
5. RZHD v tsifrakh OAO «RZHD» [Russian Railways in numbers of Russian Railways] [Electronic media]. URL: https://www.rzd.ru/static/public/ru?STRUCTURE_ID=5232 (Accessed ).
6. Dolgosrochnaya programma razvitiya otkrytogo aktsionernogo obshchestva «Rossiiskie zheleznye dorogi» do 2025 goda, utverzhdennaya rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoi Federatsii ot 19 marta 2019 g. [The long-term development program of the Russian Railways open joint-stock company until 2025, approved by the order of the Government of the Russian Federation dated March 19, 2019], No. 466-p. [Electronic media]. URL: http://www.consultant.ru/ document/ cons_doc_LAW_320741/ (Accessed ).
7. Obzor otrasli gruzoperevozok v Rossii 2019 god [Overview of the freight industry in Russia 2019]. URL: https://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/ey-transportation-services-2019-rus/$FILE/ey-transportation-services-2019-rus.pdf (Accessed ).
8. Branishtov S.A., Shirvanyan A.M., Tumchenok D.A. Metody otsenki propusknoi sposobnosti zheleznykh dorog. Chast' 2: Parametricheskie modeli, optimizatsiya, modelirovanie [Methods for assessing the capacity of railways. Part 2: Parametric models, optimization, modeling] [Electronic media]. Informatsionno-upravlyayushchie sistemy [Information Management Systems], 2014, No. 6, pp. 68-74.
9. Kozlov I.T. Propusknaya sposobnost' transportnykh sistem [Throughput of transport systems] [Electronic media]. Moscow: Transport Publ., 1985, 214 p.
10. Branishtov S.A., Shirvanyan A.M., Tumchenok D.A. Metody otsenki propusknoi sposobnosti zheleznykh dorog. Chast' 1: Analiticheskie metody otsenki i analiza ispol'zovaniya [Methods for assessing the capacity of railways. Part 1: Analytical methods for assessing and analyzing use] [Electronic media]. Informatsionno-upravlyayushchie sistemy [Information Management Systems], 2014, No. 5, pp. 51-57.
11. Khadem Sameni M. Railway Track Capacity: Measuring and Managing. University of Southampton, Faculty of Engineering and the Environment (2012) [Electronic media]. URL: http://orbit.dtu.dk/files/52586686/Railway_Track_ Capaci-ty_Final_Thesis.pdf. (Accessed ).
12. Instruktsiya po raschetu nalichnoi propusknoi sposobnosti zheleznykh dorog OAO «RZHD» [Instructions for calculating the cash flow capacity of railways of Russian Railways OAO], approved 10.11.2010, No. 128. Moscow: Tekhinform Publ., 2011, 289 p.
13. Rasporyazhenie o vnesenii izmeneniy v Instruktsiyu po raschetu nalichnoi propusknoi sposobnosti zheleznykh dorog [Order on amendments to the Instruction for the calculation of the available capacity of railways]. No. 114 / r dated 24.01.2019.
14. Burakova A.V., Ivankova L.N. Kompleksnaya rekonstruktsiya odnoputnykh liniy v svyazi s uvelicheniem ob"yema perevozok [Complex reconstruction of single-track lines due to an increase in traffic]. Nauka i tekhnika transporta [Science and technology of transport], 2017, No. 4, pp. 11-14.
15. Gozbenko V.E., Ivankov A.N., Kolesnik M.N., Pashkova A.S. Metody prognozirovaniya i optimizatsii transportnoi seti s uchetom moshchnosti passazhiro i gruzopotokov [Methods of forecasting and optimizing the transport network, taking into account the capacity of passenger and cargo flows]. Deposited manuscript No. 330-B2008 17.04.2008.
16. Gilmanov A.I., Zalogova O.I. Uvelichenie propusknoi sposobnosti linii za schet obrashcheniya tyazhelovesnykh poezdov [Increased line capacity due to heavy train handling]. Molodaya nauka Sibiri [Young science of Siberia]: electron. scientific journal, 2018, No. 1.
17. Optimizatsiya sistemy tyagovogo elektrosnabzheniya dlya intensivnogo dvizheniya na osnovnykh uchastkakh [Optimization of the traction power supply system for heavy traffic in the main areas]. [Electronic media]. URL: www.zeldortransjornal.ru /publik/explotacion/train/november-05-10.htm / (Accessed ).
18. Carey M. Extending a train pathing model from one-way to two-way track. Transportation Research Part B, 1994, No. 28, pp. 395-400.
19. Makarochkin A.M., Dyakov Yu.V. Ispol'zovanie i razvitie propusknoi sposobnosti zheleznykh dorog [Use and development of railway capacity]. Moscow: Transport Publ., 1981, 287 p.
20. Ventsel' E.S. Issledovanie operatsiy: zadachi, printsipy, metodologiya [Operations research: tasks, principles, methodology]. Moscow: Nauka Publ., 1988, 208 p.
21. Baturin A.P. Teoriya vybora optimal'nogo razvitiya tekhnicheskogo osnashcheniya zheleznodorozhnoi seti. Dis... dok. tekhn. nauk. [Theory of the choice of optimal development of technical equipment of the railway network. D. Sc. (Engieering) diss.]. Moscow, 2000, Publ., 336 p.
22. URL: https://www.rbc.ru/newspaper/2020/02/10/5e3d83999a794763c6d0d675 (Accessed ).
23. Pekhterev F.S., Sklyadneva N.S. Perspektivnaya gruzovaya baza Baykalo-Amurskoi i Transsibirskoi magistralei [Prospective cargo base of the Baikal-Amur and Trans-Siberian highways]. Ekonomika zheleznykh dorog [Economy of Railways], 2014, No. 5, pp. 28-34.
24. URL: https://energybase.ru/substation/PS_500_kV_Ust-Kut
25. Gozbenko V. E., Kripak M. N., Ivankov A. N. Sovershenstvovanie transportno-ekspeditsionnogo obsluzhivaniya gru-zovladel'tsev [Improvement of freight forwarding services for cargo owners]. Irkutsk, 2011.
Информация об авторах
Залогова Ольга Ивановна - к. т. н., доцент, доцент кафедры управления эксплуатационной работой, Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, e-mail: oizalogova@gmail.com
Information about the authors
Olga I. Zalogova - Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., Assoc. Prof. at the Subdepartment of Operation Management, Irkutsk State Transport University, Irkutsk, e-mail: oizalogova@gmail.com
