CC BY
53
УДК 658.14/17.656.225 Дмитренко Алексей Васильевич,
д. т. н., профессор кафедры «Железнодорожные станции и узлы», Сибирский государственный университет путей сообщения, тел (383) 267-82-00, сот. 89134710776, e-mail: [email protected]
Пурэв Батхуяг, ЦУП УБЖД, Улан-Батор, Монголия, тел. 897621244100, e-mail: [email protected]
ПОРЯДОК ПРОПУСКА ПОЕЗДОВ ПО ОДНОПУТНЫМ УЧАСТКАМ ПРИ ОБОРУДОВАНИИ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ПЕРЕГОНОВ АВТОБЛОКИРОВКОЙ
A. V. Dmitrenko, Purjev Bathujag
TRAIN HANDLING THROUGH A SINGLE-TRACK RAILWAY SECTION WHEN A LIMITING RUNNING LINE IS EQUIPPED WITH THE AUTOMATIC BLOCK SYSTEM
Аннотация. На участках однопутных железнодорожных линий имеют место длительные задержки поездов, связанные не только с их скрещением на промежуточных станциях, что имеет важное значение для Улан-Баторской железной дороги. На однопутных линиях также возникают задержки поездов, вызванные ограниченной пропускной способностью лимитирующих перегонов. Для малых размеров движения оборудование участков автоблокировкой не вызывает улучшения качества пропуска поездов на однопутных линиях. Только для загруженных участков при высоких размерах движения внедрение автоблокировки приводит к сокращению простоя поездов за счет образования пакетов и роста пропускной способности однопутных железнодорожных линий. Совмещением простоя поездов под скрещением с их задержками перед лимитирующими перегонами возможно сокращать суммарные задержки поездов в пути следования на однопутных железнодорожных линиях.
Ключевые слова: автоблокировка, вагон, график движения, железная дорога, локомотив, перегон, пропускная способность, станция, управление, участок.
Abstract. Long delays of trains resulted to not only with their meetings on through stations occur on block sections of singletrack railway lines. Delays of trains also occur on single-track railway lines as a result of the limited capacity of limiting running lines. For light traffic to equip sections with automatic block systems do not improve throughput of trains on single-track railway lines. Only when traffic on sections is heavy their equipment with an automatic block system will reduce delays of trains due to bunches of trains and single-track railway lines' capacity increase. It could be possible to reduce total delays of trains en route on single-track railway lines when train delays at meeting points happen together with their delays before limiting running lines.
Keywords: automatic block system, wagon, schedule, railway, locomotive, running line, capacity, station, control, section.
Введение
На современном этапе научно-технического прогресса в связи с усилением торговых и экономических связей России с быстро развивающимися странами Восточной Азии возрастут объемы перевозок на континенте Евразия. При этом встает вопрос об усилении пропускной способности параллельных железнодорожных линий восточной части России и Монголии в случае роста на них объемов перевозок на перспективу.
Затраты, связанные с усилением пропускной способности, оказываются наиболее эффективными при наличии параллельных железнодорожных линий. В этом случае этапное усиление пропускной способности одной из линий позволяет осваивать прирост объемов перевозок сразу нескольких параллельных ходов. Этим достигается больший эффект от ускоренного использования резервов технических средств железнодорожного транспорта [1-5, 10].
В условиях ограниченных технических средств и недостаточных материальных возможностей необходимо находить пути решения данной проблемы, а также способы освоения возрастающих объемов перевозок, которые позволяли бы
давать экономию от принятых мер в быстрые сроки. Также необходимо, чтобы на начальном этапе усиления технического оснащения дорог данные затраты имели сравнительно малую величину.
В создавшихся условиях для освоения возможного перспективного роста объемов перевозок необходимо усиление технического оснащения Улан-Баторской железной дороги, однопутной, с тепловозной тягой, проходящей по территории Монголии. Эта линия расположена по кратчайшему направлению между развитыми странами Европы и Восточной Азии. Данный торговый маршрут для России с южной частью Китая проходит также по большей части Транссибирской магистрали, имеющей высокие экономические показатели. Поэтому усиление технического оснащения однопутной железнодорожной линии с тепловозной тягой и автоблокировкой в Монголии, может дать в перспективе значительный эффект.
Для освоения возрастающих объемов перевозок на более дальнюю перспективу в Монголии ставится задача строительства сплошных вторых путей. Данная мера при отсутствии капитальных строений по трассе существующей однопутной магистрали позволяет со сравнительно малыми
Транспорт
капитальными вложениями осуществлять последующее сооружение сплошных вторых путей на всей территории страны. Поэтому, с целью достижения большего эффекта, становится целесообразным начинать уже сейчас строительство сплошного второго пути на коротких перегонах в местности с легким профилем.
В новых условиях возможно использовать в случае оборудования участка автоблокировкой эффект от факторов, которые не были учтены в ранее изданной научной литературе, например эффект от быстрого ввода вторых путей на коротких перегонах [10]. Введение автоблокировки на начальном этапе потребует меньших затрат и дает возможность осваивать повышенные объемы перевозок на однопутной железнодорожной линии с тепловозной тягой при наличии в настоящее время на участке полуавтоблокировки.
При оборудовании автоблокировкой обеспечивается большая безопасность движения поездов. За счет возможности пропуска пакетами двух и более поездов создается возможность повышения пропускной способности перегонов. При этом наибольший прирост пропускной способности участка достигается при оборудовании автоблокировкой лимитирующих перегонов, имеющих наибольшую протяженность.
Считается, что при автоблокировке в случае организации пакетного движения будут возрастать простои поездов под скрещением [5, 6, 9]. Также утверждается, что для образования пакетов поездов потребуется укладка дополнительных приемо-отправочных путей, то при параллельных схемах раздельных пунктов в последующем окажется бросовой работой. В случае дальнейшего оборудования перегонов автоблокировкой организация в последующем строительства сплошных вторых
путей на магистральной железнодорожной линии будет давать значительный эффект. При этом считается также, что данные дополнительные затраты, от которых может быть получен в дальнейшем эффект в результате внедрения новой системы управления движением поездов, может быть получен только после полного завершения оборудования всего участка автоблокировкой [9].
В то же время в существующих научных исследованиях не учтен ряд положительных факторов, которые повышают эффективность оборудования автоблокировкой в целом в пропуске поездов по магистральной однопутной железнодорожной линии [7, 8, 11].
Характер простоя поездов под скрещением на раздельных пунктах однопутной железнодорожной линии для различных вариантов технического оснащения перегонов приведен на рис. 1 и 2.
Из рис. 1 видно, что при малых размерах движения простой одиночных поездов под скрещением для полуавтоблокировки составляет малую величину. В то же время при оборудовании автоблокировкой и полном использовании пропускной способности при скрещении пакетов поездов их простой значительно возрастает на участке однопутной железнодорожной линии (рис. 2).
В условиях эксплуатации однопутных линий на эффективность оборудования участка автоблокировкой в зависимости от характера пропуска поездов по участку в значительной мере оказывает влияние ряд факторов, которые, в свою очередь влияют на качество перевозочного процесса на железнодорожном транспорте [11-14]:
- возможные размеры движения однопутной железнодорожной линии;
- разница в протяженности отдельных перегонов, что имеет место в практической деятельно-
Рис. 1. Схема простоя одиночных поездов под скрещением по раздельному пункту для полуавтоблокировки:
чет - четные поезда; неч - нечетные поезда
Рис. 2. Схема простоя пакета грузовых поездов под скрещением на раздельном пункте для автоблокировки
сти эксплуатационной работы однопутных линий железнодорожного транспорта.
Влияние размеров движения поездов на эффективность оборудования лимитирующих перегонов отдельных участков автоблокировкой будет устанавливаться следующим образом.
В технико-экономических расчетах необходимо учитывать эксплуатационные расходы, связанные с оборудованием участка автоблокировкой для двух основных вариантов эксплуатации однопутной магистральной железнодорожной линии:
а) для начального существующего исходного варианта при наличии однопутного участка, оборудованного полуавтоблокировкой;
б) при наличии однопутного участка, оборудованного в перспективе автоблокировкой.
Для каждого из этих условных вариантов технико-экономические показатели эксплуатационной работы в зависимости от вариантов графика движения поездов устанавливались для двух самостоятельных вариантов функционирования перегонов однопутной железнодорожной линии:
а) для малых размеров движения;
б) для повышенных размеров движения.
Для каждого из этих вариантов необходимо
дополнительно учитывать значительную разницу в протяженности коротких и лимитирующих перегонов.
В случае пропуска поездов по магистральным однопутным участкам имеют место дополнительные расходы, связанные с задержками составов грузовых поездов в пути следования для промежуточных раздельных пунктов [5, 6].
Для малых размеров движения имеют место эксплуатационные расходы от задержек грузовых поездов, связанные только с простоем поездов под скрещением. Величина этих расходов на участке будет равна
Ее = N ■ К ■ е (1)
скр гр скр скр' V /
где Nгр - размеры движения грузовых поездов на
участке;
Кскр - число скрещений, приходящихся
на пару грузовых поездов;
ескр - эксплуатационные расходы, связанные с одной стоянкой грузового поезда под скрещением.
Величина эксплуатационных расходов, приходящихся на одно скрещение:
е = е + е ■ I ,
скр эн пч скр'
(2)
где еэн - энергетические расходы, вызванные одним разгоном и замедлением грузового поезда;
- время стоянки под скрещением одиночного или одного грузового поезда;
епч - стоимость часа простоя состава грузового поезда.
Показатели графика движения поездов при наличии полуавтоблокировки будут устанавливаться следующим образом.
Для полуавтоблокировки при малых размерах движения все поступающие грузовые поезда будут пропускаться практически без ограничений в пропускной способности станций и перегонов участков. В этом случае все без исключения грузовые поезда будут приниматься беспрепятственно конечными пунктами назначения. В этом условном варианте будут иметь место только редкие стоянки одиночных грузовых поездов под скрещением на части перегонов для обеспечения пропуска поездов встречного направления.
При малых размерах движения простои грузовых поездов будут вызваны необходимостью пропуска поездов только для их скрещения на промежуточных раздельных пунктах. В этом варианте для таких размеров движения наличие автоблокировки не обеспечивает ускорения в пропуске поездов по однопутной магистральной железнодорожной линии. В данном условном варианте для автоблокировки грузовые поезда пропускаются с таким же временем простоя под скрещением, как
и для полуавтоблокировки.
На магистральных железнодорожных линиях имеет место значительное неравенство в протяженности отдельных перегонов. Так, на участках отдельные перегоны имеют большую протяженность и являются ограничивающими. В то же время другие перегоны имеют меньшую протяженность и поэтому имеют большие запасы в пропускной способности.
В данном условном варианте на лимитирующих протяженных перегонах свободные промежутки времени имеют малую величину. В то же время для коротких перегонов имеются большие свободные промежутки времени. В условиях неравномерности в движении для таких объемов перевозок не имеется дополнительных простоев поездов, вызванных недостатком в пропускной способности самого протяженного перегона.
Возможен вариант увеличения количества пропускаемых поездов при неравномерности или в варианте сгущения в поступлении перед протяженным перегоном. При этом появляются временные задержки поездов, вызванные недостаточной пропускной способностью лимитирующего перегона. Для этого условного варианта на любой момент времени перед лимитирующим перегоном будет находиться только один из временно задержанных грузовых поездов.
В то же время рациональной прокладкой графика движения возможно будет значительно сокращать суммарные задержки поездов в целом на всем участке. Для этого становится целесообразным и возможным совмещать задержки поездов под скрещением в сторону ограничивающего перегона с величиной простоя грузовых поездов, вызванного недостатком пропускной способности лимитирующего перегона, что имеет место при полуавтоблокровке.
Из рис. 4 видно, что перед лимитирующем перегоном на более длительное время задерживаются грузовые поезда под скрещением.
Суммарные затраты, связанные с пропуском поездов, при наличии различной протяженности перегонов участка определятся по формуле
Е Еу =Е еп+Е Ет , (3)
где Е ЕсСпр - суммарные затраты, связанные
с простоем поездов под скрещением на промежуточных станциях участка;
Е Ел"пм - суммарные задержки составов
грузовых поездов, вызванные недостаточной пропускной способностью лимитирующего перегона.
С целью сокращения суммарных расходов по передвижению поездов в данном условном варианте должен быть изменен график движения поездов по всему участку. Для этого все задержанные перед лимитирующим перегоном грузовые поезда под скрещением далее должны быть пропущены беспрепятственно. В данном условном варианте простои поездов под скрещением должны совмещаться с их простоями из-за ограниченной пропускной способности однопутного лимитирующего перегона (рис. 4).
После прохода лимитирующего перегона повышенное количество поездов более целесообразным будет пропускать беспрепятственно без их задержек по участкам. В целом данная система управления будет приводить к сокращению суммарных задержек поездов в пути следования на всем полигоне.
Для данного условного варианта возможные размеры движения будут ниже максимальной пропускной способности лимитирующего перегона (рис. 4). При этом в любой момент времени перед лимитирующим перегоном будут временно находиться только один из временно задержанных грузовых поездов.
При существующей оценке и системе управления движением суммарные задержки поездов в этом случае будут иметь большую величину. Однако их можно значительно сокращать за счет совершенствования графика движения поездов
Рис. 5. Пропуск повышенных размеров движения при полуавтоблокировке
Рис. 6. Характер задержек грузовых поездов для повышенных размеров движения перед лимитирующим перегоном: ПОЛУАВТ - задержки поездов, вызванные недостатком в пропускной способности лимитирующего перегона для существующего варианта наличия на участке полуавтоблокировки; АВТОБЛ - задержки поездов из-за недостатка пропускной способности участка после оборудования лимитирующего перегона автоблокирокой
путем оборудования вначале только лимитирующего перегона автоблокировкой.
Совершенно иная ситуация будет в условном варианте, когда поступающие по коротким перегонам грузовые поезда по количеству окажутся выше пропускной способности лимитирующего перегона. При этом на любой момент времени перед лимитирующим перегоном для полуавтоблокировки будут находиться с временными задержками два и более составов грузовых поездов в пути следования.
При большой разнице в протяженности отдельных перегонов величины пропускной способности отдельных перегонов для полуавтоблокировки значительно различаются между собой. В этом случае ускоренно пропущенные по короткому перегону грузовые поезда будут дополнительно задерживаться на подходах к лимитирую-
щему перегону (рис. 5).
Из рис. 5 видно, что при полуавтоблокировке, кроме простоя грузовых поездов под скрещением возникают длительные дополнительные простои поездов, вызванные ограниченной пропускной способностью лимитирующего перегона. Величина этого простоя будет зависеть от количества одновременно задержанных перед лимитирующим перегоном составов грузовых поездов. Суммарное время дополнительных задержек будет также возрастать с увеличением продолжительности подхода повышенных размеров движения к лимитирующему перегону.
Эффективность внедрения автоблокировки за счет пропуска повышенных размеров движения для сокращения суммарного простоя поездов показана на рис. 6.
Эффект от внедрения автоблокировки начи-
Рис. 7. Схема пропуска повышенных размеров движения при оборудовании лимитирующего перегона
автоблокировкой
Транспорт
нается в том случае, когда происходят длительные задержки составов грузовых поездов перед лимитирующим перегоном. В этом варианте в случае появления двух и более задержанных поездов перед лимитирующим перегоном создается возможность для автоблокировки за счет образования пакетов увеличивать количество пропущенных по участку поездов. В результате повышения размеров движения появляется возможность резкого сокращения простоя поездов в целом на всем однопутном участке за счет оборудования лимитирующего перегона автоблокировкой (рис. 7).
На рис. 6 показана возможная экономия от сокращения задержек грузовых поездов на однопутной железнодорожной линии в случае оборудования имитирующего перегона автоблокировкой.
Данное сравнение показывает, что при полуавтоблокировке задержки поездов из-за недостатка в пропускной способности лимитирующего перегона имеют большую величину. В то же время оборудование участка автоблокировкой позволяет резко сокращать задержки поездов, вызванные недостатком в пропускной способности лимитирующего перегона.
Выводы
1. Для малых размеров движения оборудование однопутных перегонов автоблокировкой не вызывает ускорения в пропуске поездов. Поэтому только при высоких размерах движения становится целесообразным оборудование отдельных перегонов участка автоблокировкой.
2. Оборудование автоблокировкой лимитирующих перегонов позволяет сокращать суммарные задержки грузовых поездов, вызванные недостатком в пропускной способности в целом для всего участка. Это позволяет сокращать суммарные задержки составов грузовых поездов, вызванные недостатком в пропускной способности участков однопутных железнодорожных линий.
3. Совмещение задержек грузовых поездов под скрещением с их задержками перед лимитирующими перегонами на однопутной железнодорожной линии позволяет значительно сокращать суммарные задержки составов грузовых поездов, вызванные пропуском повышенных размеров движения на однопутной железнодорожной линии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бубнова Г. В., Федоров Ю. Н. Управление развитием специализированных железнодорож-
ных линий - инновационный подход // Экономика железных дорог. 2014. № 9. С.75-79.
2. Бубнова Г.В., Федоров Ю.Н. Об эффектах специализации железнодорожных линий // Мир транспорта. 2012. Т. 10., № 6 (44). С. 62-69.
3. Бубнова Г.В., Федоров Ю.Н. Новый подход к классификации железнодорожных линий // Проблемы экономики и менеджмента. 2012. № 5 (9). С. 8-11.
4. Перспективы развития транспорта при переходе к рынку / Н.Е. Аксененко и др. // Железнодорожный транспорт. 1993. № 2. С.37-42.
5. Грошев Г.М., Котенко А.Г., Норбоев А.Р. Повышение надежности информационных технологий пропуска поездов на станциях смены видов тяги и родов тока транспортных коридоров // Интеллектуальные системы на транспорте : материалы III Междунар. науч.-практ. конф. М. : Перо, 2013. С. 218-223.
6. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / П.С. Грунтов и др. М. : Транспорт, 1994.544 с.
7. Дмитренко А.В., Рожков А.Н. Варианты пропуска поездов при капитальном ремонте и затруднениях в движении на двухпутных линиях // Научн. пробл. трансп. Сибири и Дальн. Востока. 2011. № 1. С. 221-224.
8. Дмитренко А.В., Карасев С.В. США и Россия: оптимальный вес грузовых поездов и развитие инфраструктуры // Вестник трансп. № 12. 2015. С.12-15.
9. Дмитренко А. В., С. В. Карасев, Пурэв Батхуяг. Эффективность оборудования автоблокировкой перегонов в зависимости от их протяженности // Научн. пробл. трансп. Сибири и Дальн. Востока. 2014. № 1-2. С. 146-149.
10.Дмитренко А.В. Эффективность сооружения дополнительных главных путей на существующих железнодорожных линиях // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. №4 (44). С. 154-161.
11. Климов А.А. Станции и узлы - перспективное направление развития транспортной науки // Вестник СГУПС. 2007. №16. С. 188-197.
12.Левин Д. Ю., Павлов В. Л. Расчет и использование пропускной способности железных дорог. М. 2011. Техинформ. С. 291.
13.Лемешко В.Г., Шаров В. А. О переходе на технологию организации движения грузовых
поездов по расписанию // Железнодорожный ности железных дорог. М. : Транспорт, 1981. транспорт. 2010. № 11. С. 12-20. 2897 с.
14. Макарочкин А. М., Дьяков Ю. В. Использование и развитие пропускной способ-
УДК 656.078 Нестерова Наталья Станиславовна,
к. т. н., доцент кафедры «Изыскания и проектирование железных и автомобильных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск,
тел. 8(914)542-04-39, e-mail: [email protected]
ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛИКА МУЛЬТИМОДАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
N. S. Nesterova
MULTIMODAL TRANSPORTATION NETWORK SHAPE FORMING
Аннотация. Проблема развития транспортной инфраструктуры отличается сложностью. Для концентрации внимания на наиболее приоритетных задачах, выбора конкурентных вариантов развития единой транспортной сети предлагается выделять из неё мультимодальную транспортную сеть (МТС), представляющую собой совокупность мультимодальных транспортных коридоров (МТК), состоящих из мультимодальных транспортных узлов (МТУ) и транспортных звеньев (ТЗ) различных видов транспорта и решающих стратегические задачи перевозки грузов и пассажиров. При разработке методологии проектирования развития МТС автором сформулированы основные понятия и определения, одним из которых является понятие облика МТС как её структурно-параметрической модели, отражающей назначение, месторасположение, технологические взаимосвязи мультимодальных транспортных узлов и звеньев и характеризующей их техническое состояние. Сложность и многовариантность облика МТС зависит от различных факторов, в том числе от постановки решаемой задачи. Автором в рамках настоящего исследования разработана методика формирования вариантов облика мультимодальной транспортной сети, соответствующих расчетным случаям, каждый из которых включает в себя сценарий социально-экономического развития исследуемого региона, потребные объемы перевозок по МТК и расчетную схему облика МТС. Данная методика как элемент разрабатываемой автором методологии формирует информационную основу для проектирования развития МТС.
Ключевые слова: транспортная сеть, мультимодальная транспортная сеть, облик, мультимодальный транспортный коридор, мультимодальный транспортный узел, транспортный узел, транспортное звено, методика.
Abstract. The problem of transport infrastructure's development has complexity and large dimension. To focus on the top-priority task, for selection of competitive alternatives of the integrated transportation network's development we propose to allocate the multimodal transportation network (MTN). MTN is a complex of multimodal transportation corridors (MTK) which consist of multimodal transportation hubs (MTH) and transportation links (TL) of different modes of transport to solve the strategic problems of cargo and passenger transport. During the development of methodology of multimodal transportation network development designing, the author formulated the basic concepts and definitions. One of them is the concept of the MTN's shape as its structural-parametric model, reflecting the purpose, location, technological interconnection of multimodal transportation hubs and links, and characterizing their technical condition. The complexity and multiplicity of the MTN's shape depends on various factors, including the formulation of the problem being solved. The issue developes the methods offorming alternatives of the multimodal transportation network's shape. These alternatives correspond with the design cases, each of which includes a scenario of socio-economic development of the region under study, the required traffic volumes on the MTK and the design scheme of the MTN's shape. This methods, as an element developed by the author methodology, forms the information basis for the design of the MTN's development.
Keywords: transportation network, multimodal transportation network, shape, multimodal transportation corridor, transportation corridor, multimodal transportation hub, transportation hub, transportation link, methods.
Введение
Основой успешного развития экономики страны и её регионов является транспортная инфраструктура, обеспечивающая потребности в растущих перевозках грузов и пассажиров. Проблема развития единой транспортной сети отличается большой размерностью. Если учитывать неопределенность социально-экономического развития страны, её регионов и международной геополитической обстановки [1, 2-5], то её размерность существенно возрастет.
В работе [1] предложено для концентрации внимания на наиболее приоритетных задачах, поставленных «Транспортной стратегией РФ на период до 2030 года» [6], «для выбора конкурентных
вариантов развития единой транспортной сети выделять из неё мультимодальную транспортную сеть (МТС) как один из основных её элементов, представляющий собой совокупность мультимо-дальных транспортных коридоров [7-10], состоящих из мультимодальных транспортных узлов (МТУ) [10-13] и транспортных звеньев (ТЗ) [13] различных видов транспорта и решающих стратегические задачи перевозки грузов и пассажиров». Согласно [1], под обликом МТС понимается её структурно-параметрическая модель, отражающая назначение, месторасположение, технологические взаимосвязи мультимодальных транспортных узлов и звеньев и характеризующая их техническое состояние.
