CC BY
11
DOI 10.18454/IRJ.2016.47.147 Агапова Ю.Ю.1, Какунина А.Г.2
1 ORCID: 0000-0001-5560-9727, аспирант; 2 ORCID:0000-0003-2664-4851, соискатель, Дальневосточный государственный университет путей сообщения ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИННОВАЦИОННОГО НЕТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В ФОРСИРОВАНИИ ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ОДНОПУТНЫХ ЛИНИЙ
Аннотация
В статье рассматривается возможность увеличения провозной способности железнодорожной однопутной магистрали в условиях положительной динамики экспорта угля и его погрузки на железнодорожном транспорте, в том числе в адрес тихоокеанских портов. В работе проведен анализ наличной пропускной способности участков железнодорожной линии. На основе прогнозных значений грузопотока до 100 млн. тонн в год выполнен расчет потребной пропускной способности перегонов Восточного полигона Байкало-Амурской магистрали (БАМ). Дана оценка поэтапного освоения провозной способности с использованием инновационных вагонов с повышенной осевой нагрузкой.
Ключевые слова: провозная способность, масса поезда, инновационный вагон.
Agapova Y.Y.1, Kakunina A.G.2
1ORCID: 0000-0001-5560-9727, Postgraduate student; 2 ORCID: 0000-0003-2664-4851, Postgraduate student,
Far Eastern State Transport University PROSPECTS OF INNOVATIVE NON TRACTION ROLLING STOCK IN THE FORCING OF THE LINE CARRYING CAPACITY OF RAILWAY SINGLE TRACKS
Abstract
The article discusses the possibility of increasing the carrying capacity of a single-track railway line in terms of positive dynamics of coal export and its loading on rail transport, including the Pacific ports direction. The available carrying capacity of sections of the railway line was analyzed in this work. The calculation ofrequired carrying capacity of the runn ing line of the Eastern operating domain The Baikal-Amur mainline (BAM) was worked out based on the freight traffic predicted value up to 100 mln. tons per year. The phased development of carrying capacity using innovative wagons with higher axle load was assessed.
Keywords: carrying capacity, train weight, innovative wagon.
Железные дороги в России исторически несли основную транспортную нагрузку, особенно в отношении грузов. Постепенное развитие трубопроводного и автомобильного грузового транспорта создало значительную конкуренцию в условиях, когда стоимость поддержания огромной железнодорожной инфраструктуры остается высокой. Структурные сдвиги и межвидовая конкуренция ведут к росту зависимости РЖД от нескольких основных видов грузов, в частности экспортной ориентации. Без учета трубопроводов на железнодорожный транспорт в России в последние годы приходится более 85% грузооборота, то есть на дальних маршрутах железные дороги успешно выигрывают конкурентную борьбу за грузы.
По тоннажу погрузки первое место на железнодорожном транспорте занимает каменный уголь, составляя 26% от всех грузов. На втором месте нефть и нефтепродукты — 21%, также большую долю составляют строительные грузы (щебень и др.) — 11,5%. В перевозках же энергетических товаров велика доля экспортных поставок: 48% угля и 45% нефтяных грузов. По данным Росстат Минэнерго России наблюдается динамика роста экспорта угля и его погрузок на железнодорожном транспорте: с третьего квартала 2015 г. устойчивая тенденция к росту, как погрузок угля, так и его экспорта (рис.1) [1].
- погрузка угля
- нефть и нефтепродукт
- строительные грузы
- экспорт угля
18
ст « a S
2012
н ю
К и
U О
о д
a
а S
2013
н ю
К и
U О
о д
« 5
2014
н ю
К и
U О
о д
а « а
i 2 S
2015
Рис.1 - Объемы погрузки угля, нефти и нефтепродуктов, строительных грузов на железнодорожном транспорте и
экспорт угля
В феврале 2016 года доля экспортных грузов, отправляемых со всей сети российских железных дорог в адрес тихоокеанских терминалов, превысила 36% [2]. Таким образом, остается актуальным вопрос о наращивании провозных и пропускных мощностей железнодорожных магистралей ведущих к портам Дальнего Востока, в частности Восточного полигона Байкало - Амурской магистрали.
В настоящее время для реализации таких объемов перевозок магистраль нуждается в значительном техническом перевооружении, особенно её однопутных участков, которые не имеют достаточного резерва пропускных возможностей (рис.2).
5,10%
до 15 пар поездов до 20 пар поездов до 25 пар поездов до 30 пар поездов до 35 пар поездов до 40 пар поездов свыше 40 пар поездов
Рис. 2 - Наличная пропускная способность перегонов Восточного полигона БАМа
Согласно положениям Стратегии развития железнодорожного транспорта до 2030 года, на направлении Кузбасс -Дальний Восток предельная масса грузового поезда будет увеличена до 7,1 тыс. тонн. В настоящее время максимальная масса на участках Восточного полигона БАМ в границах железнодорожных станций Хани и Ванино составляет 5600 тонн. Однако для перехода на перевозку массовых грузов поездами повышенной массы и длины необходимо решить несколько проблем. Во -первых, завершить реконструкцию станций, поскольку только 80% из них имеют пути, способные принять состав из 71 вагона. Инфраструктура пути требует серьезной доработки, а в ряде мест - полной реконструкции. Во -вторых, необходимо принять окончательное решение о формировании подвижного состава для тяжеловесных поездов.
При поэтапном увеличении провозной способности соответственно будут увеличиваться и потребные размеры движения. Так при массе поезда 5600 или 6300 т каждые последующие 10 млн. тонн груза в год потребуют дополнительно 7 поездов в сутки; при массе - 7100 т - 5 поездов в сутки, следовательно, дефицит пропускной способности перегонов рассматриваемого направления будет возрастать прямо пропорционально росту объемов перевозок (рис.3).
п, пар поездов 60
50
40
30
20
_1_
_1_
30
40
5600 т 6300 т 7100 т
_1_
Г,
50
60
70
80
90
100
млн.тонн
Рис. 3 - Потребные размеры движения при поэтапном увеличении провозной способности
Увеличения массы поезда предполагается достичь с помощью использования вагонов с повышенной грузоподъемностью, а также увеличения их количества в одном составе.
Для организации тяжеловесного движения в настоящее время используются инновационные вагоны с осевыми нагрузками 25 тс производства ПАО «Научно-производственная корпорация «Объединенная Вагонная Компания», ОАО «Научно-производственная корпорация «УралВагонЗавод», ОАО «Алтайвагон». На сети сейчас уже 35 тыс. таких полувагонов [3], а исходя из данных представленных на рис.1 следует, что самым востребованным родом подвижного состава являются как раз полувагоны, спрос на которые с каждым годом растет все больше. На сегодняшний день они не требуют технического обслуживания в пути следования, что значительно ускоряет их продвижение, а заодно сокращает те затраты, которые возникают при осмотре обычных вагонов на технических станциях. Но кроме того бытует мнение о том, что инновационные вагоны оказывают негативное воздействие на путь, но в последние годы верхнее основание значительно усилилось. На всех главных направлениях сети перешли вместо деревянных шпал на железобетонные шпалы усиленной конструкции [3]. Инновационные ва гоны применимы на существующей инфраструктуре в полной мере. Ведь они создавались под технические параметры инфраструктуры. Более того, самые последние модели грузовых вагонов имеют параметры, опережающие возможности инфраструктуры, например, в них заложена осевая нагрузка 27 тс [4].
Таким образом, при формировании составов поездов повышенной массы из вагонов с осевой нагрузкой 25 и 27 тс потребная пропускная способность однопутной железнодорожной линии уменьшается (рис. 5,6) в сравнении с формированием поездов установленной массы из вагонов базовой модели (рис.4).
п, пар
поезде 60
50
40
10 0
П I
23,5 т/ось 25 т/ось 27 т/ось
Г,
30 40 50 60 70 80 90 100 млн. тонн
год
Рис. 4 - Потребные размеры движения при поэтапном увеличении провозной способности при формировании
поездов массой 5600 тонн
в
п, пар поездов 60
50
40
30
20
10
п
гч 1
к п
23,5 т/ось 25 т/ось 27 т/ось
30 40 50 60 70 80 90 100 млн.тонн
Г, [.то год
Рис. 5 - Потребные размеры движения при поэтапном увеличении провозной способности при формировании
поездов массой 6300 тонн 16
n,
пар поездов 50
40
30
20
10
1П
23,5 т/ось 25 т/ось 27 т/ось
30 40
50
60
70
80
90
100
Г,
млн. тонн год
Рис. 6 - Потребные размеры движения при поэтапном увеличении провозной способности при формировании
поездов массой 7100 тонн
Использование вагонов с повышенной осевой нагрузкой позволяет сократить дефицит пропускной способности на каждом этапе освоения планируемых объемов грузовых перевозок на Восточном полигоне Байкало -Амурской магистрали. Так при условии формирования поездов повышенной массы - 6300 тонн дефицит пропускной способности сократится на этапах увеличения объемов перевозок:
- от 30 до 40 млн.тонн в год до 16%;
- от 50 до 80 млн.тонн в год до 13%;
- от 90 до 100 млн.тонн в год до 15%,
а при формировании поездов массой 7100 тонн на каждом этапе дефицит сократится на 23%.
Приоритетными задачами является строительство участков пути для тяжеловесных перевозок с осевыми нагрузками, как минимум до 30 тс. Переход на осевые нагрузки 27 тонн даст увеличение грузоподъемности на 14%. Переход на 30-тонные допустимые осевые нагрузки даст увеличение производительности на 20-30%. В сравнении с такими вагонами, вагон старой постройки окажется не эффективным и спрос на новые вагоны возрастет. Только в России потребуется заменить 1,2 млн. имеющихся вагонов. Этим будут удовлетворены желания операторов, собственников вагонов и грузоотправителей [5].
Создание инновационных технологий является колоссальным ресурсом для повышения эффективности железнодорожных перевозок, значимости и конкурентоспособности железных дорог.
Применение инновационного нетягового подвижного состава позволит не только удовлетворить возрастающие объемы погрузки топливно-энергетических ресурсов в адрес портов Дальневосточного региона, но и сократить потребные размеры грузового движения, по сравнению с использованием вагонов базовой модели в составе поездов, кроме того это существенно повысит уровень безопасности движения.
Литература
1. Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации [Электронный ресурс] / Бюллетень социально-экономического кризиса в России. Динамика грузоперевозок в России. Декабрь 2015. №8. URL : http://ac.gov.ru/files/publication/a/7400.pdf (дата обращения 20.04.2016)
2. Усов П. Впервые за 15 лет на ДВЖД снизилась повреждаемость вагонов [Электронный ресурс] // Gudok.ru / Грузовые перевозки. URL : http://www.gudok.ru/freighttrans/?ID=1328856&sphrase=0 (дата обращения 21.04.2016)
3. Иванов П. А. В скорости мировым лидерам не уступаем // Пульт управления. Журнал для руководителей компаний транспортной отрасли. 2016. №1. С. 42-45.
4. Левчук Т. Инновационный вагон - брать или не брать? [Электронный ресурс] // Транспорт России / Железнодорожный транспорт, 2014. URL : http://www.transportrussia.ru/zheleznodorozhnyy-transport/innovatsionnyy-vagon-brat-ili-ne-brat.html (дата обращения 21.04.2016)
5. Бороненко Ю. П. Стратегические задачи вагоностроителей в развитии тяжеловесного движения // Тезисы докладов VIII международной научно -технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». 2013. С. 5-8.
References
1. Analiticheskij centr pri Pravitel'stve Rossijskoj Federacii [Jelektronnyj resurs] / Bjulleten' social'no-jekonomicheskogo krizisa v Rossii. Dinamika gruzoperevozok v Rossii. Dekabr' 2015. №8. URL : http://ac.gov.ru/files/publication/a/7400.pdf (data obrashhenija 20.04.2016)
2. Usov P. Vpervye za 15 let na DVZhD snizilas' povrezhdaemost' vagonov [Jelektronnyj resurs] // Gudok.ru / Gruzovye perevozki. URL : http://www.gudok.ru/freighttrans/?ID=1328856&sphrase=0 (data obrashhenija 21.04.2016)
3. Ivanov P. A. V skorosti mirovym lideram ne ustupaem // Pul't upravlenija. Zhurnal dlja rukovoditelej kompanij transportnoj otrasli. 2016. №1. S. 42-45.
4. Levchuk T. Innovacionnyj vagon - brat' ili ne brat'? [Jelektronnyj resurs] // Transport Rossii / Zheleznodorozhnyj transport. URL : http://www.transportrussia.ru/zheleznodorozhnyy-transport/innovatsionnyy-vagon-brat-ili-ne-brat.html (data obrashhenija 21.04.2016)
5. Boronenko Ju. P. Strategicheskie zadachi vagonostroitelej v razvitii tjazhelovesnogo dvizhenija // Tezisy dokladov VIII mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Podvizhnoj sostav XXI veka: idei, trebovanija, proekty». 2013. S. 5-8.
DOI 10.18454/IRJ.2016.47.044 Агаянц ИМ1, Кузнецов А.С.2, Корнюшко В.Ф.3
1Доктор технических наук, профессор, 2ассистент, аспирант, 3доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, Московский Технологический Университет, институт Тонких химических технологий
МОДИФИКАЦИЯ ОСЕЙ КООРДИНАТ ПРИ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕОМЕТРИЧЕСКИХ КРИВЫХ. Л. АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ И ВУЛКАНИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТРИСТИК
Аннотация
Рассмотрены приемы количественной интерпретации кинетических кривых процесса структурирования эластомерных систем посредством их описания на основе математических моделей нелинейных относительно параметров. Проведен анализ взаимосвязей между параметрами моделей и вулканизационными характеристиками. Показана целесообразность построения обобщенных графических зависимостей между коэффициентами моделей, вулканизационными характеристиками, а также такими новыми величинами, такими как степень вулканизации, скорость вулканизации, ускорение процесса. Установлены пределы изменения параметров моделей.
Ключевые слова: реометрическая кривая, модель, вулканизационная характеристика, параметры модели, анализ соотношений, пределы изменения величин процесса.
Agayants IM1, Kuznetsov A.S.2, Kornushko V.F.3
1 PhD in Engineering, professor , 2 Postgraduate student, 2 PhD in Engineering, professor, head of the department of
Informational systems in chemical technology, Moscow Technological Institute MODIFICATION AXES IN RHEOMETER CURVES QUANTITATIVE INTER PRE TATION. REPORT II
THE RELATIONSHIP OF PARAMETERS OF THE MODEL AND CURE CHARACTERISTICS ANALYSIS
Abstract
We consider methods of quantitative interpretation of kinetic curves of process structuring elastomeric systems through their descriptions on the basis of mathematical models of non-linear with respect to parameters. The analysis of the relationships between the model parameters and cure characteristics is performed. The expediency of constructing generalized graphical relationships between model coefficients, cure characteristics, and these new values, such as degree of cure, the cure rate, speeding up the process is shown. The limits of the model parameters change are established.
Keywords: rheometer curve model, cure characteristics, parameters of the model, relations analysis, the range of variation of the process variables.
Введение
В настоящее время на производстве изделий из эластомеров широко используются методы контроля процессов с мешения и структурирования эластомерных систем с помощью данных виброреометрии.[1, 2] При этом для анализа процесса применяется прежде всего сама реометрическая кривая, дающая определенную информацию о продолжительности индукционного периода вулканизации, продолжительности вулканизации до достижения оптимума, плато вулканизации. Также с кривой снимают некоторые числовые характеристики, показатели процесса структурирования эластомерных систем. Это время начала подвулканизации tío и оптимальное время вулканизации t9o. Реометрические кривые полученные в производственных условиях, характеризуются низкой воспроизводимостью, даже в условиях параллельного эксперимента.[1-4] Поэтому обснованным является использование принципа нормировки, что позволяет снизить влияние неконтролируемых переменных и практических совместить несколько кривых параллельного опыта в одну.
Описание реограмм на основе нелинейных относительно параметров математических моделей позволяет установить относительно простые функциональных соотношения между параметрами моделей и вулканизационными характеристиками, а также использовать такие новые характеристики процесса структурирования, как скорость, ускорение процесса и процентильная широта.
Анализ основных соотношений между параметрами математических моделей и вулканизационными
характеристиками.
Для описания реограмм были выбраны несколько 4-х и 5-ти параметрических моделей. Данные модели относится к разряду моделей для описания кривых распределений и реализуется в прикладной программе Table Curve 2D (SYSTAT).[4]
Математические выражения для используемых моделей имеют следующий вид:
