Железнодорожные грузоперевозки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Постановка задачи усиления пропускной способности. Установление потребной провозной способности и наличной провозной способности

Мероприятия по овладению предстоящими грузовыми и пассажирскими перевозками выбирают, сопоставляя потребную и наличную пропускную способность, а также оценивая эффективность различных видов и уровней технического оснащения дорог в зависимости от степени загрузки грузо- и пассажиропотоками.

Сначала определяют потребную пропускную способность и рассчитывают технически возможный срок работы линии (участка) до проведения первого мероприятия по усилению наличной пропускной способности. Этот срок определяется из условия равенства потребной и наличной провозной способности линии (рис. 31.1). Зависимость потребная провозная способность (ожидаемый грузопоток в грузовом направлении), а наличная провозная способность, которая с годами уменьшается из-за роста объема пассажирских перевозок, а также увеличения грузопотока, осваиваемого ускоренными и сборными поездами. Потребную провозную способность устанавливают планом или прогнозом (на длительные сроки) перевозок, учитывая их неравномерность по месяцам года, для месяца с наиболее интенсивными грузовыми перевозками:

,

где грузопоток в грузовом направлении исходного года эксплуатации линии, т; г -среднегодовой прирост грузопотока, т; коэффициент месячной неравномерности грузовых перевозок, равный отношению максимальных перевозок за месяц к среднемесячным .

Наличная провозная способность равна:

,

где средняя масса соответственно грузового, сборного и ускоренного поездов брутто в зависимости от возможных ограничений по длине станционных путей и из-за унификации норм массы на направлении, т; отношение массы состава нетто и брутто ; максимальная пропускная способность линии в парах грузовых поездов при параллельном графике; число пар поездов в сутки соответственно пассажирских, сборных и ускоренных; коэффициенты съема грузовых поездов соответственно пассажирскими, сборными и ускоренными; коэффициент резерва пропускной способности.

Рис. 31.1. Зависимость потребной и наличной провозной способности от срока эксплуатации линии

2. Способы усиления пропускной и провозной способности железнодорожной линии

железнодорожный пассажирский локомотив вагон

К первой группе мероприятий (увеличение массы) относятся:

увеличение мощности локомотивов, используемой на повышение норм массы поездов (замена локомотива более мощным, двойная тяга, подталкивание);

удлинение станционных путей с одновременным усилением тяги или улучшением использования существующих локомотивов;

организация движения блок-поездов с различными схемами формирования локомотивов и составов: ЛСС, ЛССЛС, ЛЛСС и др.;

уплотнение погрузки и использование большегрузных вагонов;

смягчение профиля пути и снижение сопротивления движению.

Ко второй группе мероприятий (увеличение числа поездов) относятся:

увеличение ходовых скоростей движения;

уменьшение длины перегонов;

более совершенные устройства автоматики и связи;

уплотнение графика движения поездов (частично-пакетное движение, организация движения соединенных поездов, снижение съема грузовых поездов срочными и др.);

сооружение дополнительных главных путей (вторые пути на отдельных перегонах и сплошные, двухпутные вставки для безостановочных скрещений и обгонов поездов и др.).

Приведенные к годовым суммарные затраты на линии, изменяющиеся в результате роста перевозок и усиления пропускной способности, зависят от значений параметров, характеризующих техническое оснащение, и срока эксплуатации линии:

.

Суммарные приведенные затраты, связанные с проведением всех мероприятий и осуществлением перевозок на весь период, составят

где нормативный коэффициент приведения затрат.

Рис. 31.2. Диаграмма этапного овладения перевозками на линии

Теперь необходимо отыскать вариант с минимальными затратами при выполнении на каждом этапе условия

означающего, что наличная провозная способность всегда должна быть выше или по крайней мере равна потребной

3. Меры кратковременного форсирования пропускной способности

Кратковременное форсирование пропускной способности участков необходимо из-за сезонности перевозок некоторых грузов, неравномерности потоков по периодам суток, а также при плановых или непредвиденных перерывах в движении. Способы кратковременного усиления пропускной способности:

· отправление поездов с разграничением времени (вслед) на однопутных и двухпутных линиях мероприятие исключительное. Применяют его на участках, не оборудованных автоматической блокировкой, только в светлое время суток и в каждом отдельном случае по регистрируемому приказу дежурного поездного диспетчера. Пропускную способность при этом способе организации движения для светлого времени суток рассчитывают по формулам частично-пакетного графика;

· использование неправильного пути на двухпутной линии позволяет увеличить пропускную способность в одном направлении. Чаще всего этот способ используют для пропуска поездов грузового направления по наиболее трудным перегонам участка, когда пропускная способность в обратном негрузовом направлении используется не полностью;

· соединение поездов обеспечивает резкое повышение пропускной способности при осуществлении массовых кратковременных перевозок без существенных реконструктивных мероприятий на участках и станциях. Теоретически при сдваивании поездов пропускную способность можно увеличить вдвое. Однако на практике некоторые поезда нельзя соединять друг с другом. К тому же приходится учитывать возможности как соединения и разъединения поездов на участках и станциях, так и необходимость обеспечения скрещений и обгонов поездов разной длины на промежуточных раздельных пунктах. В зависимости от потребностей в усилении пропускной способности и технического оснащения станций и участков, главным образом их путевого развития, соединенные поезда пропускают в различных вариантах: в одном направлении в течение всех суток; в первую половину суток в одном направлении, а во вторую - в обратном; пачками попеременно в обоих направлениях. Так как скорость движения соединенных поездов такая же, как и одиночных, пропускную способность участка рассчитывают по формулам обычного графика, учитывая долю соединения поездов и некоторое увеличение интервалов на перегонах и станциях их объединения и разъединения;

· караванное движение для одностороннего пропуска большого числа поездов в сжатые сроки. Ранее применялось только в случаях крайней необходимости. Попутные поезда следовали по участку друг за другом на расстоянии видимости хвостовых сигналов с локомотивов сзади идущих поездов (200 м). Это расстояние должно быть равным или больше тормозного пути на наибольшем спуске. Поэтому скорость движения каравана обычно не может превышать 20 км/ч. Пропускную способность однопутного участка определяют по формулам частично-пакетного графика, а двухпутного - в каждом направлении по формуле:

где время, используемое для караванного движения поездов, мин; интервал между поездами в караване, мин.

В современных условиях известна практика организации караванного движения на однопутных линиях (Приволжская дорога) как способа усиления пропускной способности в оперативных условиях, однако сферы рационального использования этого способа технико-экономически не подтверждены.

Живая блокировка в качестве временного усиления пропускной способности участка заключается в том, что регулирование движения поездов по принципу автоматической блокировки осуществляется вручную. Живую блокировку можно организовать как на однопутных, так и на двухпутных участках. Сигналистов расставляют вдоль пути на расстоянии, обеспечивающем хорошую видимость сигналов; оно должно быть не меньше тормозного пути при данной скорости. Пропускную способность рассчитывают по формулам частично-пакетного графика.

4. Постановка задачи выбора норм массы грузовых поездов. Ограничения норм массы поездов по силе тяги и полезной длине приемоотправочных путей

Разнообразие условий определяют неоднородность профиля пути в пределах участков работы локомотивов и структуры грузопотоков, из которых формируют составы поездов для одной и той же линии, разнообразие типажа поездных локомотивов, неравномерность распределения объемов перевозочной работы на линиях сети, а также темпов роста или сокращения грузовых и пассажирских потоков. К тому же, выбирая оптимальные нормы массы, приходится учитывать их ограничения, с одной стороны, силой тяги локомотива

а с другой - полезной длиной приемо-отправочных путей

где сила тяги локомотива; Р - масса локомотива, т; основное удельное сопротивление движению соответственно локомотива и вагонов; расчетный уклон, %о; погонная нагрузка вагонов на путь, т/м; длина соответственно приемоотправочных путей и локомотивов, м.

Однако пока на практике и в научных разработках приходится рассматривать отдельные задачи этого комплекса:

- установление наивыгоднейшей массы поезда при данном типе локомотива;

- выбор массы поезда и типа локомотива;

- выбор массы поезда, типа локомотива и длины приемоотправочных путей;

- выбор рационального варианта организации частичной двойной тяги и подталкивания;

- определение условий эффективности формирования поездов с параллельными унифицированными и дифференцированными нормами массы;

повышение пропускной способности и интенсификации поездной работы на основе формирования блок-поездов по схемам ЛСЛС, ЛСС, ЛЛСС, ЛССЛС и др.

5. Решение задачи выбора массы грузового поезда при заданном типе локомотива

При заданном типе локомотива следует решить, как наиболее рационально использовать его мощность: доведением массы поезда до наибольшей возможной величины, ограниченной условиями или установлением меньшей массы для увеличения скорости движения.

От массы и скорости поездов провозная способность зависит следующим образом:

.

Отсюда по критерию провозной способности следует добиваться наибольшего значения произведения , соответствующего рациональному значению нормы массы при заданном типе локомотива.

.

Рис. 32.1. Гистограмма фактического и теоретического (штриховая линия) распределения поездопотока по погонной нагрузке

При тепловозной тяге мощность локомотива в широком диапазоне скоростей почти постоянна, а с ростом скорости увеличиваются как сопротивление движению , так и вычитаемое . Следовательно, можно считать, что наибольшая производительность тепловозов, а значит, максимальная провозная способность линии и наименьшая себестоимость перевозок достигаются при использовании мощности тепловозов для увеличения массы поезда. При электрической тяге это положение тем более справедливо, так как мощность электровозов с ростом скорости уменьшается. Итак, наивыгоднейшая при данном типе локомотива масса поезда ограничена расчетной силой тяги или длиной приемоотправочных путей. При значительных размерах пассажирского движения на двухпутных линиях уменьшение массы грузовых поездов для приближения их скорости к скорости пассажирских может уменьшить съем с графика. Тогда наибольшей провозной способности линии можно добиться при массе поезда, несколько меньшей максимально возможной по силе тяги или длине путей.

При существенно неоднородной структуре грузопотока, когда массу поездов на линии ограничивает длина приемоотправочных путей, наибольшая провозная способность не всегда соответствует максимально возможной по погонной нагрузке норме массы. В этом случае оптимальную норму массы необходимо устанавливать по максимуму провозной способности, учитывая распределение поездопотока по погонной нагрузке.

Характеристикой структуры грузопотока (при заданном плане формирования поездопотока) служит его распределение по величине погонной нагрузки (рис. 32.1). Поезда с погонной нагрузкой, меньшей, формируют по длине путей полносоставными, но с неполной массой, а с нагрузкой и более (заштрихованная часть гистограммы) - по норме массы, но неполносоставными. Это уменьшает значение средней массы поезда.

При параллельном для грузовых поездов графике движения их скорость, а следовательно, и пропускную способность линии устанавливают по мощности локомотива и норме массы, которая определяется длиной путей и расчетной погонной нагрузкой

где погонная нагрузка, разграничивающая полносоставные и полновесные поезда, т/м.

В связи с тем, что прирост средней массы поезда в этих условиях не прямо пропорционален увеличению его нормы, а снижение скорости движения поездов из-за параллельности графика распространяется на весь поток, изменение провозной способности носит экстремальный характер. Средняя масса поезда заметно увеличивается лишь до определенного предела, соответствующего погонной нагрузке . При этом провозная способность достигает максимума. Дальнейшее увеличение нормы массы приводит к уменьшению провозной способности линии.

6. Решение задачи выбора массы поезда и типа локомотива

Для упрощения расчетов реальные локомотивы можно заменить расчетными - условными с постоянной удельной мощностью (на единицу массы поезда). В этом случае функция затрат . Если мощность локомотива на единицу массы поезда примерно постоянна, то для каждого вида тяги на одном и том же профиле средние ходовые скорости движения поездов различной массы также примерно одинаковы. При этом расход топлива или энергии, связанный с передвижением поездов, потребное число вагонов, находящихся в движении, общая потребная мощность локомотивов на перевозочную работу и ряд других показателей остаются неизменными и в расчетах их можно не учитывать. Массу поезда, если тип локомотива неизвестен (а его мощность увеличивается пропорционально этой массе), выбирают на основе технико-экономических расчетов, в которых сопоставляются затраты по группам, уменьшающиеся и увеличивающиеся с ростом массы поезда. Уменьшаются затраты на оплату локомотивных бригад как на однопутных, так и на двухпутных линиях, связанные с остановками грузовых поездов для скрещений на однопутных линиях и обгонов на двухпутных, а также с задержками поездов при предоставлении "окон" в графике для ремонтных работ.

Кроме того, сокращаются расходы на маневровую работу - расформирование и формирование поездов, на усиление пропускной способности линий другими, более капиталоемкими мерами, так как с увеличением массы поезда сроки осуществления этих мероприятий отдаляются.

Увеличиваются с ростом массы поезда расходы, связанные с накоплением вагонов и задержкой грузов, на переустройство тягового хозяйства, усиление системы электроснабжения и удлинение станционных путей.

В зависимости от конкретных условий эти группы затрат как составляющие критерия решения задачи по-разному влияют на результат-выбор массы поезда и типа локомотива. Однако во всех случаях наиболее существенное влияние оказывают две группы противоборствующих затрат: на накопление составов поездов и оплату локомотивных бригад . Учет этих двух групп затрат дает достаточно полное представление об уровне оптимальной массы грузового поезда в нормальных условиях эксплуатации дорог. Все другие группы затрат следует включать в критерий лишь тогда, когда линия работает в предельно напряженном (или близком к нему) состоянии. Это необходимо прежде всего для уточнения рациональных сроков перехода от одного уровня технического оснащения к другому, а также для выбора мер форсированного усиления пропускной способности при временном увеличении загрузки линий.

Годовые затраты, руб., связанные с накоплением вагонов и задержкой грузов, определятся

где число назначений поездов по плану формирования в одном направлении; параметр накопления; затраты, пропорциональные 1 т-ч брутто вагонов, руб.

Годовые расходы на оплату локомотивных бригад составят

где годовой грузопоток в одном направлении, т; среднее расстояние пробега поездов без переработки, км; затраты, пропорциональные 1 бригадо-ч работы локомотивных бригад, руб.

Наивыгоднейшая масса поезда по сумме затрат

определится из условия

,

а именно:

7. Решение задачи выбора массы поезда и длины станционных путей

Оптимальную длину приемоотправочных путей на линии и соответствующую ей наивыгоднейшую массу поезда определяют по минимуму приведенных затрат, руб.:

,

где сопоставимые приведенные затраты на овладение перевозками на линии за весь период от начального момента до конечного расчетного срока , руб.; капитальные затраты на удлинение станционных путей, руб.; годовые затраты на содержание удлиненной части путей, руб.; приведенные годовые затраты на накопление поездов, руб.; годовые эксплуатационные расходы на содержание локомотивных бригад, руб.; приведенные годовые затраты, связанные с остановками поездов, руб.; капитальные затраты на сооружение вторых главных путей (двухпутных вставок) на однопутных линиях и третьих путей на двухпутных, отдаляемые на срок , руб.; годовые затраты на содержание дополнительных главных путей, руб.; t - текущий год эксплуатации линии; срок работы линии с момента удлинения путей до сооружения дополнительных главных путей, лет; коэффициент отдаления затрат.

Для однопутных линий срок работы с момента удлинения путей до следующего мероприятия - сооружения вторых главных путей на перегонах - определяется из условия

Для двухпутных линий срок определяется аналогичным образом.

Как показывают исследования, вторые главные пути, как правило, наиболее эффективно сооружать в два этапа: двухпутные вставки для безостановочных скрещений на первом и сплошной второй путь на втором. Таким образом, ориентировочно при минимизации затрат Е^1П можно считать, что удлинением путей на однопутной линии отдаляется сооружение половины второго главного пути.

8. Нормы массы поездов на железнодорожных линиях. Параллельные и унифицированные нормы

Для части поездов, пропуск которых возможен при использовании на линии путей, превышающих стандартную длину, так же как и для поездов, поступающих на линию с боковых участков или следующих на эти участки с основного хода, устанавливают параллельные нормы массы, чтобы не переформировывать их и пропускать без перелома массы. Целесообразность параллельных норм, их технико-экономическое обоснование определяются сравнением вариантов с едиными и параллельными нормами по условию

,

где годовые приведенные затраты, связанные с переломом норм массы, руб./год; грузопоток, пропускаемый в поездах с параллельной нормой массы, т нетто в год; длина линии, на которой устанавливается параллельная норма массы, км; норма массы грузовых поездов соответственно параллельная и единая, т; приведенная стоимость 1 поездо -км соответственно при параллельных и единых нормах массы, руб.

Из-за неоднородности структуры грузопотоков на отдельных направлениях могут оказаться целесообразными различные нормы массы для разных назначений плана формирования. Такие нормы называются дифференцированными. Их устанавливают как для назначений плана формирования, так и внутри каждого из них с так называемым формированием поездов по массе. При этом поезда одного назначения как бы разделяются на два потока: составляемые из вагонов с относительно малой погонной нагрузкой и из вагонов с тяжелой нагрузкой. Поезда разной массы (дифференцированной) следуют по линии с локомотивами разных мощностей. Это позволяет более полно использовать как длину станционных приемоотправочных путей, так и мощность локомотивного парка в поездном движении.

Варианты возможных дифференцированных норм массы на направлении составляют, анализируя распределение грузопотоков по величине погонной нагрузки и зависимости массы поезда от уклона при осуществимых комбинациях локомотивов и секций в поездном движении.

На участках направления с различными профильными условиями и техническим оснащением наивыгоднейшие массы поездов могут существенно отличаться друг от друга. Если на каждом из них устанавливать свою оптимальную норму массы, то придется часто изменять ее на границах участков, что потребует увеличения затрат на развитие и оснащение станций. Участковая система норм массы - препятствие к удлинению участков обращения локомотивов - ведет к снижению их производительности. Поэтому на таких направлениях нормы массы унифицируют. Унификация норм массы предполагает единую на всем направлении наивыгоднейшую норму для наилучшего использования тяговых средств, длины станционных приемоотправочных путей и пропускной способности линий.

Варианты освоения заданного вагонопотока едиными или дифференцированными нормами массы сравнивают по годовым приведенным сопоставимым перевозочным затратам

где механическая работа локомотивов, затрачиваемая на тягу поезда средней массы на 1 км длины линии, включая остановки, ткм; средневзвешенная на направлении масса поезда брутто, т; затраты на накопление вагонов на состав (в общем случае изменяются в зависимости от массы поезда, а также в связи с формированием поездов по массе), руб.

9. Поезда повышенной массы и длины. Схемы формирования. Распределение поездов по массе на участках железных дорог и ее анализ

Блок-поезд включает два и более состава стандартной длины или установленной массы с расположенными между ними локомотивами по схемам формирования: ЛСС, ЛССЛ, ЛСЛС, ЛССЛС и др. В отличие от соединенных поездов в блок-поездах высвобождаются бригады и локомотивы. Так как на всяком направлении масса поездов, формируемых по длине путей, варьируется в широком диапазоне от минимальных значений до максимальных, при объединении двух или трех составов в один поезд какая-то часть блок-поездов может быть обеспечена тягой одного или двух локомотивов (вместо двух и трех соответственно). Высвобождение бригад возможно в большей, чем локомотивов, доле, так как мощности локомотивов (секций) могут перераспределяться и дополняться по их группам, расположенным между составами блок-поезда. С созданием в перспективе устойчиво работающих систем дистанционного управления локомотивами (например СМЕТ-радио) доля высвобождаемых бригад в блок-поездах будет увеличиваться.

Рациональные схемы формирования блок-поездов по критерию наибольшего высвобождения бригад и локомотивов в поездной работе устанавливаются при решении задач анализа организации и преобразования поездопотоков.

10. Решение задачи повышения пропускной способности увеличением ходовых скоростей. Составляющие затрат в функции скорости движения грузовых поездов

Повышение пропускной способности увеличением ходовых скоростей движения грузовых поездов достигается за счет сокращения времени занятия перегонов, а также станционных интервалов (уменьшается период графика), сближения скоростей грузовых и пассажирских поездов (уменьшается съем пропускной способности) и увеличивается максимальная пропускная способность в парах поездов параллельного графика и уменьшается коэффициент съема. Таким образом, наличная провозная способность линии повышается.

Общие затраты в функции скорости грузовых поездов на рабочей части профиля, руб., в расчете на 1 г км грузовых перевозок определяют

где расходы, связанные с временем нахождения вагонов и грузов в пути, руб.; затраты на оплату труда бригад, руб.; расходы, связанные с механической работой локомотива, руб.; затраты, связанные с повышением мощности локомотивов, руб.; затраты от остановок поездов для скрещений и обгонов, руб.

Из условия определяется выражение для определения уровня оптимальной скорости грузовых поездов:

где затраты, приходящиеся на 1 т-ч груженого вагона; стоимость 1 ч работы локомотивной бригады; отношение массы локомотива к массе поезда; расходы, приходящиеся на 1 т-км механической работы; переводной коэффициент.

Максимальная скорость на спусках по состоянию пути зависит от следующих факторов:

- типа и износа верхнего строения пути, а также состояния земляного полотна;

- допускаемого воздействия подвижного состава на искусственные сооружения;

- плана линии;

- прочности и качества контактной сети, а также типа устройств автоматики и связи

По состоянию пути на всех линиях, где уложены рельсы не слабее Р 50 на щебеночном балласте, возможны максимально допустимые скорости до 120-150 км/ч.

Примерно такие же скорости могут быть реализованы и в кривых с радиусами более 500 м. Протяженность кривых с меньшим радиусом незначительна и приходится на слабонагруженные участки. Четырехосные вагоны современных конструкций обеспечивают скорости движения до 90 км/ч. Для дальнейшего повышения скоростей требуется усовершенствовать рессорное подвешивание. Таким образом, наиболее вероятное значение максимальной скорости на спусках очевидно находится в интервале от 90 до 120 км/ч. В этом диапазоне скоростей экономия времени и механической работы с ростом носит затухающий характер. Как видно из рис. 33.1, за пределом скорости 110 км/ч прирост экономии незначителен. Диапазон оптимального значения может быть сокращен до 90-110 км/ч. Более точные расчеты показывают, что рациональный уровень максимальных ходовых скоростей грузовых поездов на спусках-100 км/ч.

11. Применение пакетного графика для решения задачи увеличения пропускной способности участков

Пакетный график движения поездов применяют главным образом на однопутных линиях, оборудованных автоблокировкой. В принципе его можно использовать и на участках с полуавтоматической блокировкой при наличии на перегонах путевых постов. Однако из-за значительного интервала между поездами в этом случае его нужно рассматривать лишь как способ форсирования пропускной способности в исключительных ситуациях. Общее решение о целесообразности применения пакетного графика состоит в технико-экономическом обосновании оборудования однопутной линии автоблокировкой с переходом на частично-пакетный график и рациональном уровне загрузки ее при пакетном движении поездов. Технико-экономические характеристики условий работы и развития однопутной линии при введении автоблокировки и частично-пакетного графика движения следующие. Капитальные затраты, связанные с оборудованием автоблокировкой , состоят из стоимости последней и дополнительных станционных путей, необходимых для организации пакетного движения Кчп:

Ка = Ка+ Кчп.

Единовременные капитальные затраты на устройство автоблокировки и дополнительных путей, руб.

где стоимость устройства автоблокировки на 1 км участка, руб.; стоимость сооружения 1 км станционного пути, руб.

Связанные с пакетным движением годовые текущие затраты

где затраты от задержек поездов в пунктах образования и разъединения пакетов; затраты на остановки поездов при скрещениях и обгонах, руб.; затраты на содержание устройств автоблокировки и дополнительных станционных путей, руб.

Выражение для расчета числа скрещений пакетов поездов между собой:

Оптимальный срок эксплуатации линии при автоблокировке определится по минимуму затрат при расчете их в вариантах с различным значением в пределах . При выборе оптимального варианта следует также учитывать особенность частично-пакетного графика как способа организации движения. Исследования показывают, что частично-пакетный график в определенных условиях позволяет снизить затраты, связанные с остановками поездов, по сравнению с непакетным. Для каждого значения размеров движения грузовых и пассажирских поездов есть свой рациональный по этим затратам коэффициент пакетности графика, причем с увеличением размеров движения его значение уменьшается. Таким образом, в период действия автоблокировки могут быть два значения коэффициента пакетности графика: минимально необходимый по условиям пропускной способности и рациональный по затратам, связанным с остановками, .

12. Решение задачи повышения пропускной способности за счет уменьшения длины перегонов. Технико-экономическая постановка решения задачи

Длину перегонов на однопутных и двухпутных линиях уменьшают, открывая дополнительные разъезды, обгонные пункты и посты, а также удлиняя станционные пути в сторону ограничивающего перегона. При этом сокращается период графика от уменьшения времени хода поездов по укороченному перегону. В результате уменьшения длины ограничивающего перегона пропускную способность будет лимитировать другой перегон с близким к максимальному периодом графика. Поэтому относительный прирост пропускной способности и эффективность уменьшения длины перегонов зависят от степени их идентичности. Для повышения пропускной способности на участках с идентичными перегонами приходится открывать дополнительные раздельные пункты на всех перегонах.

Технико-экономическая эффективность открытия разъездов на однопутных линиях и обгонных пунктов на двухпутных устанавливается сравнением этих мероприятий с введением автоблокировки или сооружением дополнительных главных путей на перегонах.

Варианты с дополнительно открываемыми разъездами оценивают по суммарным приведенным затратам

где единовременные затраты на сооружение дополнительных разъездов, зависящие от числа последних, руб.; приведенные к годовым затраты, зависящие от числа открываемых разъездов и срока эксплуатации линии, руб.; суммарные приведенные затраты, связанные с овладением перевозками на линии после исчерпания пропускной способности, получаемой от открытия разъездов, руб.; срок возможной эксплуатации линии с дополнительно открываемыми разъездами до последующего усиления пропускной способности, лет.

Для большого числа вариантов, что возможно на линиях со значительной неидентичностью перегонов, задача решается следующим образом.

1. Для вариантов, отличающихся числом дополнительно открываемых разъездов , определяется зависимость общих затрат на овладение перевозками от величины грузопотока, осваиваемого после открытия разъездов .

2. По зависимости и величине общих затрат на овладение грузопотоками введением (перед вставками) автоблокировки и частично-пакетного графика движения поездов графическими построениями устанавливают зависимость между числом открываемых разъездов (в данном случае в процентах от числа перегонов ) и той минимально необходимой провозной способностью , при которой общие затраты в варианте с дополнительными разъездами перед двухпутными вставками будут равны затратам в варианте с пакетным движением.

3. Чтобы найти оптимальный вариант из тех, в которых после открытия дополнительных разъездов провозная способность выше уровня, определяемого кривой их сравнивают прямыми расчетами. Вариант с меньшими общими затратами - наивыгоднейший из возможных на данной линии.

13. Решение задачи повышения пропускной способности за счет строительства вторых путей на однопутных линиях

Наибольшее увеличение пропускной способности однопутной линии можно получить постройкой дополнительных путей на перегонах. В современных условиях, когда технический прогресс открывает большие возможности в автоматизации управления не только отдельными устройствами и объектами, но и процессами регулирования движения поездов на участках и направлениях, сплошной второй главный путь на однопутных линиях в нормальных условиях развития нецелесообразен. Капитальные вложения на его устройство значительны, а получаемое при этом трехкратное и даже большее увеличение пропускной способности, как правило, в начале его эксплуатации не вызывается потребностями в перевозках и потому чаще всего экономически неоправданно. Более обосновано поэтапное строительство вторых путей. Вторые пути можно размещать на линии различными способами: поперегонно, двухпутными вставками для безостановочных скрещений одиночных поездов, пакетов поездов и блок-поездов, а также различными комбинациями последовательного осуществления этих способов. Технико-экономическое обоснование параметров линий с двухпутными вставками состоит в следующем. Устройство двухпутных вставок в различных условиях эксплуатации и развития однопутных линий предусматривает решение двух основных вопросов: определение длины каждой вставки lв и среднего расстояния между их осями lц при выполнении требований по расположению их в плане и профиле. Длина двухпутной вставки, обеспечивающей безостановочное скрещение двух поездов, определяется исходя из их движения без снижения установленной скорости. получим в зависимости от потребной пропускной способности и срока эксплуатации линии с двухпутными вставками

где потребная пропускная способность линии с двухпутными вставками в начальный момент в парах поездов параллельного графика; годовой прирост потребной пропускной способности линии с двухпутными вставками в парах поездов в сутки за год; срок окончания эксплуатации двухпутных вставок, лет.

Оптимальный срок эксплуатации линии от сооружения вставок до сплошного второго пути устанавливается технико-экономическим расчетом по минимуму затрат:

где приведенные суммарные затраты, связанные с сооружением вторых путей на линии в два этапа (сооружение вставок на первом и сплошного второго пути на втором), а также с осуществлением перевозок за весь период с момента ввода в эксплуатацию вставок до конечного расчетного срока tк руб.; капитальные вложения, зависящие от lц, руб.; капитальные вложения на этапе переустройства вставок в сплошной второй путь; годовые эксплуатационные затраты, связанные с осуществлением перевозок и содержанием путей, руб.

Рис. 33.6. Диаграмма овладения грузопотоком при сооружении двухпутных вставок и сплошного второго пути

При больших темпах роста грузопотока оптимальный срок эксплуатации вставок 5-7 лет. В таких условиях поэтапное сооружение дополнительных путей можно рассматривать лишь при строительстве сплошного второго пути, но не в качестве отдельных мероприятий для усиления пропускной способности линий. Вторые пути на однопутных линиях можно размещать следующими способами:

- вставками для безостановочных скрещений одиночных поездов, достраиваемыми в последующем (на втором этапе) в сплошной второй путь;

- то же, пакетов поездов (по два) или блок-поездов;

- поперегонно, начиная с ограничивающего и включая наиболее трудные, т.е. постепенно переходя от однопутной линии к двухпутной.

Возможны модификации этих способов и сочетания их в различных вариантах

14. Решение задачи повышения пропускной способности за счет строительства дополнительных главных путей на двухпутных линиях

Увеличение загрузки линий технически возможно и экономически целесообразно лишь до определенных пределов, при достижении которых резко повышается себестоимость перевозок. Поэтому затраты на сооружение дополнительных (третьих или даже четвертых) главных путей будут оправдываться. Сооружение этих путей следует рассматривать в качестве мероприятия, завершающего развитие пропускной способности двухпутных линий, и проводить его тогда, когда все другие способы усиления использованы, а отклонение грузопотока на параллельные направления невыгодно. К тому же это мероприятие требует обоснования - сравнения с организацией движения блок-поездов и строительством разгружающих линий. Нужно решить и принципиальный вопрос об организации движения на многопутных линиях, например на трехпутных необходимо сравнить следующие способы:

перенос части грузовых поездов на третий путь при движении пассажирских поездов на двух других путях;

пропуск пассажирских поездов по третьему пути при грузовом движении только на двух других путях;

комбинированное использование всех трех путей для пассажирского и грузового движения;

использование одного из путей для пропуска грузовых поездов с безостановочными обгонами их пассажирскими в обоих направлениях.

Перенос части грузовых поездов на третий путь способствует сокращению числа обгонов их пассажирскими, но в то же время требует остановок для скрещений. При пропуске по третьему пути только пассажирских поездов они также будут останавливаться для скрещений. Если по третьему пути пропускать лишь часть пассажирских поездов, то некоторые грузовые будут останавливаться на первом и втором путях для обгонов пассажирскими.

При комбинированном использовании всех трех путей для пассажирского и грузового движения будут остановки грузовых поездов для обгона пассажирскими и, кроме того, на одном из путей - остановки грузовых и пассажирских поездов для скрещений между собой. Организация безостановочных обгонов грузовых поездов пассажирскими с использованием для этого третьего пути в обоих направлениях позволяет значительно сократить остановки грузовых поездов и повысить скорости движения, но требует дополнительных затрат на укладку и содержание съездов между главными путями.

Чтобы решить вопрос о том, как целесообразно распределить движение на трехпутных линиях, сравнивают расходы, связанные с остановками грузовых и пассажирских поездов под обгонами и на скрещениях, а также капитальные затраты на сооружение дополнительных съездов между главными путями.

Расстояния между осями вставок одного направления

где средние ходовые скорости движения грузовых и пассажирских поездов, км/ч; средний интервал между грузовыми поездами, мин; отношение скоростей движения грузовых и пассажирских поездов.

15. Решение задачи повышения пропускной и провозной способности линий за счет электрификации железнодорожных линий. Технико-экономическая постановка решения задачи

Электрификация линий всегда преследует более широкие экономические цели, чем увеличение пропускной способности. Стоимость единицы мощности электровоза по сравнению с тепловозом примерно вдвое меньше как по капитальным затратам, так и по текущим расходам на ремонт. Поэтому суммарные затраты, связанные с развитием пропускной способности и осуществлением перевозочной работы, на электрифицированных линиях ниже. Сложность решения этой задачи объясняется тем, что расчет необходимо вести по существу на границе сфер экономической эффективности обоих видов тяги. Чтобы обосновать решение, необходимо, во-первых, рассматривать электрификацию в перспективной системе мер овладения перевозками и, во вторых, учитывать сумму факторов, влияющих на: объемы грузовых и пассажирских перевозок, темпы их роста, характеристику профиля линии и структуры грузопотока, соотношение цен дизельного топлива и электроэнергии. Приведенные к годовым текущие затраты изменяются при переходе с тепловозной тяги на электрическую из-за различия как расходуемой локомотивами энергии, заложенной в энергоносителях, так и эксплуатационных показателей работы дорог при двух видах тяги. К таким показателям относится, прежде всего, скорость движения поездов. Существенно влияет вид тяги и на затраты, связанные с обслуживанием и ремонтом локомотивов, а также с содержанием постоянных устройств. Изменяющиеся в связи с переходом на другой вид тяги, приведенные к годовым, текущие расходы состоят из следующих групп:

· пропорциональные времени нахождения грузовых поездов в движении и механической работе локомотивов на их перемещение ;

· связанные с остановками грузовых поездов для скрещений и обгонов:

· на передвижение пассажирских поездов ;

· на содержание постоянных устройств

Общие приведенные годовые затраты составят:

Экономически рациональный срок перевода линии с тепловозной тяги на электрическую устанавливают по минимуму суммарных затрат:

где -срок изменения вида тяги (электрификации линии); К_{э -} капитальные затраты на электрификацию линии в части, приходящейся на перевозочную работу, руб.; E_T(t), Е_э(t) - изменяющиеся по годам эксплуатации линии приведенные перевозочные затраты, руб.

В случае изменения в процессе эксплуатации вставок вида тяги-с тепловозной на электрическую - они должны быть построены так, чтобы нарушение идентичности перегонов, вызываемое разностью скоростей, погашалось длиной вставок. Средняя длина двухпутной вставки при этом

где l_{пг -} независящая от скорости часть вставки, равная длине поезда и стрелочных переводов, км; v_x-средняя ходовая скорость поездов на участке, км/ч; - часть вставки, определяемая возможной неодновременностью подхода поездов и временем приготовления маршрута, км; - часть вставки необходимая для торможения до остановки при подходе поездов с разницей более 2 мин, км; l_д - часть вставки, необходимость сооружения которой вызывают план и профиль пути, примыкание к существующим раздельным пунктам и др., км; -дополнительное удлинение вставки из-за не идентичности времени хода поездов по различным элементам профиля при тепловозной и электрической тяге, км.

16. Проведение мероприятий по смягчению профиля пути, снижения основного сопротивления движения и уменьшения межпоездных интервалов

Провозная способность линии при смягчении профиля пути увеличивается благодаря росту массы поездов, даже если вид тяги и тип локомотива останутся неизменными. Вместе с тем при тех же локомотивах и большей массе поездов снижается средняя и ходовая скорость движения, так как удельная мощность локомотива (приходящаяся на 1 т массы поезда) уменьшается. Однако провозная способность в тоннах увеличивается примерно на 6-10% на каждую 1‰ смягчения профиля. Экономический эффект от этого мероприятия проявляется прежде всего уменьшением потребного числа локомотивов, а также локомотивных бригад, так как число поездов сокращается, а снижение скорости незначительно. Сокращается и расход топлива или энергии вследствие того, что поездов становится меньше и удельная масса локомотива в общей массе поезда уменьшается. Кроме того, снижается сопротивление движению и сокращается количество механической работы, затрачиваемой на перемещение поездов; пропорционально механической работе уменьшается расход топлива или энергии. На однопутных линиях уменьшается число остановок для скрещений, что дополнительно снижает расход топлива или энергии, а также потребность в локомотивах.

Наибольший эффект смягчение профиля дает лишь в том случае, если оно осуществляется без удлинения трассы. На участках с затяжными руководящими уклонами обычно это сделать невозможно, и при уменьшении уклона приходится удлинять линию. В пределах таких участков нет не только эксплуатационного эффекта, но, наоборот, ухудшаются все показатели работы и, кроме того, настолько снижается пропускная способность, что обычно требуется устройство дополнительных раздельных пунктов. Если число участков, на которых уменьшение уклона вызывает необходимость удлинения трассы значительно, это мероприятие экономически невыгодно.

17. Задачи и структура оперативного управления эксплуатационной работой на железно дороге

Оперативное планирование эксплуатационной работы подразделений железных дорог заключается в разработке планов поездной и планов грузовой работы. Задачами оперативного планирования поездной и грузовой работы являются:

определение размеров движения поездов по участкам и передачи их по стыковым пунктам;

разработка заданий для сортировочных, участковых и крупных грузовых станций на формирование и отправление поездов;

установление размеров и порядка передачи и развоза местного груза, обеспечение погрузки порожними вагонами и организация перевозок грузов отправительскими маршрутами;

обеспечение поездов локомотивами и локомотивными бригадами;

планирование объемов погрузки в целом, по роду грузов, типу подвижного состава, выгрузки в целом и по типу подвижного состава;

организация сбора порожних вагонов с грузовых фронтов, формирование из них маршрутов подвода и сдачи по стыковым пунктам.

В железнодорожных подразделениях используется также текущее планирование поездной работы. Оно осуществляется по 4- и 6-часовым периодам и предусматривает определение времени отправления поездов, подвязку локомотивов и локомотивных бригад по ниткам графика.

Основными исходными данными для разработки оперативного плана суточной и сменной работы являются:

· план перевозок;

· месячные нормы эксплуатационной работы;

· график движения и план формирования поездов;

· технологические нормы на обработку поездов, вагонов и на выполнение грузовых операций;

· оперативная отчетность о поездной и грузовой работе и наличии вагонных парков;

· заявки грузоотправителей на подачу вагонов под погрузку;

· план маршрутизации;

· информация с соседних дорог, отделений и станций о подходе поездов и вагонов и предполагаемой передаче поездов и вагонов;

· регулировочные задания по передаче порожних вагонов.

18. Функции оперативно-распорядительного отдела службы перевозок

Технология формирования сменно-суточных планов эксплуатационной работы дорог предусматривает взаимодействие подразделений снизу вверх (станции - отделения - управление дороги) при получении исходной информации, согласование со смежными подразделениями (отделение - отделение, дорога - дорога) и сверху вниз (управления дороги - отделения - станция) на передачу задания выполнения измерителей оперативных планов.

Суточный план поездной и грузовой работы дороги разрабатывается начальником оперативно-распорядительного отдела службы перевозок совместно со старшими диспетчерами отделений дороги или их заместителями, которые докладывают о намеченных показателях суточных планов, В соответствии с оперативными заданиями верхнего уровня и руководителей дороги в суточный план вносятся коррективы и дополнения. Суточный план должен быть разработан и представлен на утверждение до 13 ч предплановых суток.

От оперативно-распорядительных отделов дорог планы поездной и грузовой работы на предстоящие сутки представляются для рассмотрения главному диспетчеру. Начальник оперативно-распорядительного отдела корректирует суточные планы дорог, разрабатывает регулировочные мероприятия и дополнительные задания дорогам сети, планирует сменно-суточную работу отдела. После согласования с оперативно-распорядительным отделом план утверждается начальником дороги или его заместителем.

Утвержденный план не позже чем за 3 ч до начала суток диспетчерским приказом объявляется начальникам отделений дороги для исполнения. За выполнение этого плана начальник службы перевозок отчитывается перед начальником дороги и начальником оперативно-распорядительного отдела. Кроме того, суточный план после утверждения не позднее 15 ч предплановых суток по установленной форме передается через ДВЦ в систему "Дискор"

Ход выполнения суточного плана на дорогах постоянно контролируется, а дважды в сутки предусматриваются его контрольный анализ и корректировка: вечерняя корректировка (20-22 ч), когда есть все отчетные данные о работе за прошедшие сутки и уточненная информация о поступлении поездов в плановые сутки и утренняя (8-10 ч), когда подведены итоги работы первой смены и поступила информация о подходе поездов во вторую половину суток. Число корректировок может быть уменьшено при повышении точности, своевременности и полноты исходной информации.

Показатели сменно-суточного плана определяются двумя способами: по обороту (v_i.) или с помощью статистических коэффициентов (k_i), а также поэлементным расчетом. В первом случае показатель плана определяется умножением со ответствующего наличия вагонов на коэффициент подвижности (k_i); (к_i = l/v_i). Такой способ расчета наиболее распространен из-за простоты, однако дает лишь ориентировочной результат. Более точным способом является поэлементный расчет, который учитывает не только наличие вагонов, но и все элементы структуры образования показателя на отделении. Поэлементный расчет требует выполнения большого числа расчетных операций, которые целесообразно осуществлять на ЭВМ.

На отделениях дороги показатели сменно-суточного плана устанавливают следующим порядком.

Передача по стыковым пунктам отделений. Размеры сдачи груженых вагонов по каждому междорожному стыковому пункту на плановые сутки рассчитываются на основе ожидаемого к началу суток наличия транзитных вагонов, планируемой погрузки в прямом сообщении и приема груженых вагонов по стыковым пунктам с соседних отделений дорог. Для определения сдачи вагонов по межотделенческим пунктам необходимо дополнительно учесть передачу вагонов с местным грузом между отделениями. Поступающие с соседних отделений транзитные груженые вагоны по выходным пунктам данного отделения распределяют по статистическим коэффициентам, которые устанавливаются службой перевозки по каждому междорожному и межотделенческому стыковому пункту. Число вагонов, сдаваемых по каждому стыковому пункту из числа погруженных на выход, определяется также с помощью статистических коэффициентов, устанавливаемых начальником отделения дороги.

Погрузка. Величина погрузки определяется в целом по основным родам грузов и типу подвижного состава для каждой станции отделения сопоставлением заявок грузоотправителей на подачу вагонов, ожидаемого наличия порожних вагонов, планируемого поступления или сдачи порожних вагонов по регулировочным заданиям и выгрузке. Для этого составляется баланс обеспечения погрузки порожними вагонами и выполнения регулировочного задания. Затем устанавливается задание по развозу потребных для выполнения плана погрузки порожних вагонов по станциям отделения.

Сдача по регулировочному заданию. Регулировочное задание по сдаче порожних вагонов из-под выгрузки по типу подвижного состава определяют исходя из заданий управления дороги, норм месячного технического плана, хода его выполнения за предыдущие дни месяца и наличия порожних вагонов к началу планируемых суток, ожидаемого поступления с соседних отделений дороги и планируемой выгрузки. В плане предусматривается порядок сбора, формирования, пропуска по участкам и сдачи на соседние отделения поездов своего формирования и поступающих составов из порожних вагонов. На его основании поездным и маневровым диспетчерам дают задания по сбору порожних вагонов и распределению их на погрузку и сдачу, по формированию порожних маршрутов и сдаче в установленное время суток по стыковым пунктам.

Выгрузка и развоз местного груза. Задание на выгрузку в суточном плане отделения определяется делением ожидаемого на начало планируемых суток наличия вагонов с местным грузом на оборот местного вагона. Размеры развоза местного груза подсчитываются умножением ожидаемого на начало плановых суток наличия вагонов с местным грузом, подлежащих развозу, на установленный управлением дороги коэффициент развоза.